Neuartige Ansätze versprechen wirtschaftlichen Betrieb im Weltraum
Das US-Unternehmen PowerSat hat einen Patentantrag für zwei Technologien zur Generierung von Solarstrom im Orbit der Erde eingebracht. Deren BrightStar-Konzept sowie die SPOT-Technologie (Solar Power Orbital Transfer) lassen den Einsatz von Satelliten als Solarstromerzeuger in technischer wie wirtschaftlicher Hinsicht um vieles realistischer erscheinen. Solarparks, bestehend aus hunderten mit Spiegeln und Solarmodulen bestückten Minisatelliten, würden laut Angaben von PowerSat die 25-fache Leistungskapazität von vergleichbaren Anlagen am Erdboden aufweisen. Der mit speziellen Photovoltaik-Modulen erzeugte Gleichstrom solle in Form von gebündelten Mikrowellen übertragen und von Receivern am Erdboden rekonvertiert werden. "Das Einbringen dieser Patentanträge ist richtungsweisend für PowerSat und die gesamte Branche", sagt William Maness, CEO von PowerSat.
In Ferne
"Das Konzept scheint überzeugend, wenngleich eine Realisierung innerhalb der nächsten Jahre wegen der vielen zu lösenden technischen Probleme nicht realistisch ist", meint hingegen Sven Seren, Gruppenleiter neue Materialien im Fachbereich Photovoltaik an der Universität Konstanz. Neben der Übertragung des erzeugten Stroms würde eine spezielle Zelltechnologie benötigt werden, da das auftreffende Sonnenlicht die Atmosphäre nicht passiert. Aufgrund der ionisierenden Strahlung kämen siliziumbasierte Materialien nicht in Frage. Ein entsprechender Wirkungsgrad sei daher nur mit auf Dünnschichttechnologien basierten Mehrschichtsystemen erzielbar, was wiederum mit deutlich gesteigerten Fertigungskosten verbunden sei.
Strahlungsenergie
Die Strahlungsenergie der Sonne übertrifft im Erdorbit jedoch die in Wüstengebieten registrierbaren Niveaus bereits um das Fünffache. Solarstrom könnte 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und unabhängig von der jeweiligen Wetterlage gewonnen werden. Der so erzeugte Gleichstrom sei am besten mit Hochfrequenztechnik übertragbar, heißt es auch bei SpaceEnergy, einem in Schaffhausen ansässigen Unternehmen. Die Übertragungsdistanz wäre mit rund 36.000 Kilometern jedoch deutlich größer als die bei bisherigen Tests erzielten 148 Kilometer. Theoretisch könnte dafür auch ein in den Orbit geführtes Kabel zum Einsatz kommen, das durch die Erdrotation gespannt werden würde. Kohlenstoff-Nanomaterialien mit der nötigen Zugfestigkeit können von der Industrie aber noch nicht in der erforderlichen Menge hergestellt werden.
Bündelung
Die von PowerSat zur Patentierung angemeldete Technologie BrightStar sieht vor, dass die Sonnenstrahlung über viele kleinere Satelliten gebündelt werden soll. Bei SPOT handelt es sich um ein Antriebskonzept, welches vorsieht, dass auch die Schubdüsen der Satelliten mit Hilfe der erzeugten Solarenergie betrieben werden, um die Satelliten in Position zu halten. "Dies wäre jedoch nur bei leichten, kompakten Satelliten in Form eines Ionenantriebs realisierbar", gibt Seren zu bedenken. Das Gewicht der Satelliten würde sich PowerSat zufolge durch SPOT schon um 67 Prozent verringern. Ein Prototyp für das Einsatzgebiet, den geosynchronen Orbit, ist für 2015 geplant. Die kommerzielle Produktion soll im Idealfall um das Jahr 2020 anlaufen. Für einen wirtschaftlichen Betrieb müssten Satellitensolarparks jedoch mindestens 2,500 Megawatt Leistung erbringen, was aus heutiger Sicht mit Investitionen von vier bis fünf Mrd. Dollar pro Anlage verbunden wäre. Alternativen wie riesige Solarparks in Afrikas Wüsten scheinen mit weniger Aufwand verbunden. Einem Spiegel-Bericht zufolge sollen 20 deutsche Konzerne 400 Mrd. Euro in Ökostromprojekte investieren, da die für eine vollständige Elektrifizierung Europas nötigen Flächen im Vergleich mit der Sahara verschwindend klein wären. (pte)
