Laut Caltech-Forschern erzeugt ungefiltertes Sonnenlicht im Weltraum achtmal mehr Strom als Solarmodule auf der Erde. Die Möglichkeit, reichlich saubere Energie aus dem Weltraum zu gewinnen, eröffnet sich mit der erfolgreichen Demonstration eines Caltech-Forschungsteams, das es geschafft hat, Strom von einem Prototyp im Weltraum zur Erde zu senden. Die hohen Kosten für den Bau großer Infrastruktur im Weltraum stellen weiterhin eine Herausforderung dar. Experten gehen jedoch davon aus, dass weltraumgestützte Solarenergie bis 8 bereit sein wird, die Erde mit Strom zu versorgen. Dies sei ihrer Ansicht nach erforderlich, um die Emissionsziele des Pariser Abkommens zu erreichen.
Seit zehn Jahren träumt man davon, Strom mithilfe von Solarzellen im Weltraum zur Erde zu senden. Weltraum-Solarenergie gilt als die Zukunft sauberer Energie. Obwohl die Forschung noch in den Anfängen steckt, ist die Begeisterung für die Funktionsfähigkeit solcher Weltraum-Solarkraftwerke größer denn je. Ein Prototyp, der ins All geschickt wurde, übertrug erfolgreich eine kleine Menge Strom zur Erde, wie Forscher diesen Monat bekannt gaben. Dies ist ein wichtiger Meilenstein in dieser noch jungen Technologie.
Im Weltraum nutzen Solarpaneele ungefilterte Sonnenenergie ohne Sonnenuntergang. Laut Caltech erzeugen sie dadurch etwa achtmal mehr Strom als Solarpaneele auf der Erde. Nikolai Joseph, leitender Technologieanalyst am NASA Goddard Space Flight Center, erklärte dazu: „Ich kann mich kaum beherrschen, wenn ich mir das ansehe. Es hat eine seltsame Faszination.“
Möglicherweise können wir in Zukunft Solarenergie aus dem Weltraum nutzen und zur Erde oder sogar zu Außenposten auf dem Mond übertragen. Wie schnell das möglich sein wird, hängt von der Studie ab, an der Nikolai Joseph mit Kollegen der NASA arbeitet . Die Demonstration am Caltech war laut Joseph ein Wendepunkt, und er fügte hinzu: „Hätte man mich vor einem Jahr gefragt, ob das passieren würde, hätte ich gesagt: ‚Oh nein, wahrscheinlich nicht.‘ Und dann haben sie es einfach geschafft, was unglaublich ist.“
Caltech hat eine der größten technischen Herausforderungen der Weltraumsolarenergie erfolgreich gemeistert : die sichere Übertragung von Strom aus dem Weltraum zur Erde. Im Januar startete eine Raumsonde mit Caltechs Prototyp an Bord einer SpaceX -Rakete ins All. Der Prototyp verfügt über Solarzellen und Sender, um Energie an verschiedene Orte zu senden. Solarzellen wandeln Sonnenlicht in Strom um, der anschließend in Mikrowellen umgewandelt und drahtlos übertragen wird. Hier ist ein offizielles Video, das den Prozess besser veranschaulicht.
Der Prototyp des Caltech konnte nur wenige Monate nach seinem Start erfolgreich drahtlos Energie aus dem Weltraum übertragen und an der Universität empfangen. Zu Beginn sandte der Sender Mikrowellen aus, die von nahegelegenen, etwa 30 cm voneinander entfernten Empfängeranordnungen aufgefangen wurden. Diese wandelten die Mikrowellen in Gleichstrom um, um LEDs zu betreiben. Der Prototyp übertrug den Strom an einen Empfänger auf dem Dach eines Caltech-Labors in Pasadena, Kalifornien.
Ali Hajimiri , Professor für Elektrotechnik und Medizintechnik und Leiter des Caltech-Teams, erklärte in einer Pressemitteilung: „Wir hatten das System natürlich bereits auf der Erde getestet, aber jetzt wissen wir, dass es den Flug ins Weltall übersteht und dort funktioniert. Unseres Wissens hat noch niemand drahtlose Energieübertragung im Weltraum demonstriert, selbst nicht mit teuren, starren Strukturen. Wir realisieren dies mit flexiblen, leichten Strukturen und unseren eigenen integrierten Schaltkreisen. Das ist eine Premiere.“
Caltech-Präsident Thomas F. Rosenbaum erklärte: „Der Übergang zu erneuerbaren Energien, der für die Zukunft der Welt von entscheidender Bedeutung ist, wird heute durch Herausforderungen bei der Energiespeicherung und -übertragung eingeschränkt. Die Übertragung von Solarenergie aus dem Weltraum ist eine elegante Lösung, die dank der Großzügigkeit und Weitsicht der Brens einen Schritt näher an die Realisierung gerückt ist. Donald Bren hat eine gewaltige technische Herausforderung geschaffen, die der Menschheit einen bemerkenswerten Nutzen verspricht: eine Welt, die mit ununterbrochener, erneuerbarer Energie versorgt wird.“
Weltraumbasierte Solarenergie gilt als die Zukunft der sauberen Energie. Das Space Solar Power Project (SSPP) des Caltech wurde 2011 von Donald Bren , einem Philanthropen und langjährigen Mitglied des Kuratoriums des Caltech, ins Leben gerufen, nachdem er von den Möglichkeiten der Solarenergieerzeugung im Weltraum erfahren hatte.
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Harry Atwater , Direktor der Liquid Sunlight Alliance und einer der Hauptforscher des Projekts, sagte: „Die Demonstration der drahtlosen Energieübertragung im Weltraum mithilfe von Leichtbaustrukturen ist ein wichtiger Schritt hin zur Solarenergie im Weltraum und deren weltweitem Zugang. Solarpaneele werden beispielsweise bereits im Weltraum zur Stromversorgung der Internationalen Raumstation eingesetzt. Um jedoch ausreichend große Solaranlagen zu starten und zu installieren, die die Erde mit Strom versorgen, muss das SSPP ultraleichte, kostengünstige und flexible Solarenergieübertragungssysteme entwickeln und herstellen.“
Anfang der Woche kündigte die britische Regierung 4.3 Millionen Pfund zur Finanzierung verschiedener Forschungsprojekte an. Forscher der Queen Mary University of London entwickeln eine drahtlose Technologie zur Übertragung von Mikrowellenenergie. Das US Naval Research Lab testete ein Weltraumenergieexperiment , indem es Energie mittels Laserstrahlen zur Internationalen Raumstation übertrug.
Bereits in den 1970er-Jahren interessierten sich die NASA und das US-Energieministerium (DOE) für Weltraumsolarenergie, doch die hohen Kosten hielten sie davon ab, das Projekt weiterzuverfolgen. Xiaodong Chen , Professor für Mikrowellentechnik an der Queen Mary University of London, erklärte: „Auch heute noch sind die Kosten das größte Problem beim Bau solch umfangreicher Infrastrukturen im Weltraum. Die Wirtschaftlichkeit beginnt sich jedoch zu ändern, da die kommerzielle Raumfahrtindustrie die Startkosten senkt. Der bisher ambitionierteste Zeitplan sieht vor, dass diese Technologie bis 2050 Haushalte und Unternehmen auf der Erde mit Strom versorgen kann.“
Gemäß den im Pariser Abkommen festgelegten Klimazielen müssen die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf Netto-Null reduziert werden. Einem Technologiebericht der Europäischen Weltraumorganisation aus dem Jahr 2022 zufolge benötigt die Welt so viel erneuerbare Energie wie möglich und zwar so schnell wie möglich.
