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Up, up and away - Solarsatelliten

Die Lufthülle unseres Planeten schluckt Sonnenlicht. Was liegt also näher, als Photovoltaikkraftwerke in die Umlaufbahn zu schießen?

Als Peter Glaser 1968 vorschlug, dass Satelliten so groß wie Städte Sonnenenergie aus dem Weltall einfangen und in Form von Mikrowellen zur Erde senden sollten, schien die Idee ziemlich weit hergeholt, selbst für jemanden wie Glaser, der Präsident der Internationalen Sonnenenergie Gesellschaft war. Aber nachdem die Ölkrise in den 1970er Jahren die Treibstoffpreise in die Höhe schnellen ließ, nahmen Nasa-Ingenieure die Idee ernst – bis 1979 die Entwicklungskosten auf mehrere hundert Milliarden US-Dollar veranschlagt wurden.

Solarenergie-Generatoren im All (Simulation): Jenseits der Erdatmosphäre ist die Sonnenstrahlung deutlich stärker
NASA

Solarenergie-Generatoren im All (Simulation): Jenseits der Erdatmosphäre ist die Sonnenstrahlung deutlich stärker

Solartechnik und Raumfahrt haben seitdem große Fortschritte gemacht und die space solar power (SSP) geriet nie ganz in Vergessenheit. Heute schieben sich wieder ihre Vorteile in den Blick: In einer geostationären Bahn ist die durchschnittliche Intensität der Sonnenstrahlung achtmal stärker als auf dem Boden. Was dort an Energie gewonnen und per Mikrowelle versandt würde, könnte eine mehrere Quadratkilometer große Empfangsantenne selbst bei bewölktem Himmel mit einer Effizienz von gut neunzig Prozent in elektrischen Strom umwandeln.

Bislang förderte die Nasa aber nur eine Reihe kleinerer Studien, um SSP-Komponenten und -Architekturen zu bewerten. Die Entwürfe basierten auf photovoltaischen Dünnfilmen, Hochtemperatur-Supraleitern und Infrarotlasern anstelle von Mikrowellensendern. Dank solcher Hochtechnologie wären die Systeme relativ leicht, die Kosten für den Transport in den Orbit gering.

Doch das Verhältnis von Leistung zu Nutzlast bleibt auch bei einigen hundert Watt pro Kilogramm noch viel zu niedrig. Technologische Fortschritte sind vonnöten. Im Mai vergangenen Jahres berichteten Forscher von der Universität Neuchâtel in der Schweiz beispielsweise über eine neue Technik zur Abscheidung amorpher Siliziumzellen auf einem für den Weltraum geeigneten Film; damit seien Leistungsdichten von 3200 Watt pro Kilogramm erreichbar.

Obgleich das ermutigend ist, warnte John C. Mankins, der bis 2003 das SSP-Programm der Nasa leitete, "der Teufel steckt in den Trägerstrukturen und im Leistungsmanagement". Mankins verspricht sich deshalb mehr von neuartigen Raumtransportern. Diese sollen in den kommenden Jahrzehnten die Kosten für die Fracht ins All von mehr als 10.000 Dollar pro Kilogramm auf nur noch einige hundert senken.

Vor zwei Jahren wurden jedoch weitere Entwicklungen der Nasa auf diesem Gebiet gestoppt, denn die Behörde hatte ihre Prioritäten neu gesetzt: Seitdem steht die Raumerkundung ganz oben an. Das japanische Pendant Jaxa hingegen will bis 2010 einen Satelliten an den Start bringen, der im Orbit ein riesiges Sonnensegel entfaltet und 100 Kilowatt an Mikrowellen- oder Laserleistung zur Erde sendet. Zehn Jahre später soll dann ein 250 Megawatt Prototyp in Betrieb gehen und 2030 gar eine kommerzielle Gigawattanlage. Wer weiß, ob die Vision des deutschen Science-Fiction-Autors Andreas Eschbach nicht doch Wirklichkeit wird: In "Solarstation" entwarf er 1996 ein Szenario, in dem ein ehemaliger amerikanischer Astronaut auf einer Energie erzeugenden japanischen Raumstation arbeitet – als Hausmeister.

Ungelöste Probleme

  • Große Roboter-Teams müssten zusammenarbeiten, um die gigantischen Sonnensegel zusammenzusetzen.

  • Die Mikrowellenstrahlen könnten die terrestrischen Kommunikationseinrichtungen stören.

  • Die Raumfahrtbehörden müssten die Anzahl der Starts etwa um den Faktor 80 erhöhen.

  • Die Empfangsantennen würden ganze Landstriche beanspruchen.

Weiter zu: The Third Wave - Die neuen Solarzellen

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