Das Bild zeigt einen Satelliten im Weltraum. (Foto: ESA / Andreas Treuer)

Erneuerbare Energien

Solarstrom aus dem All

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AUTOR/IN
Lena Schmidt

Solarkraftwerke im Weltall könnten Wirklichkeit werden – zumindest, wenn es nach der Europäischen Raumfahrtagentur ESA geht. Bald soll das SOLARIS-Projekt starten.

Angesichts der Energiekrise und auch im Kampf gegen die globale Erderwärmung spielt der Ausbau erneuerbarer Energien eine zentrale Rolle.

Solarstrom, der in großen Mengen aus dem Weltraum gewonnen werden könnte, schafft Unabhängigkeit von ausländischen Stromlieferanten und könnte ein entscheidender Faktor sein, um Klimaneutralität zu erreichen.

Der Vorteil gegenüber herkömmlicher Solarenergie: Im Weltraum kann 24 Stunden am Stück Sonnenenergie gewonnen werden, denn die Satelliten werden nicht von Wolken gestört. Auch lange Wintermonate und Nächte haben dort keinen Einfluss auf die Sonnenstrahlung.

Das Bild zeigt Solarzellen, die auf einem Hausdach installiert sind. (Foto: IMAGO, U. J. Alexander)
Auf der Erde kommt nur ein Bruchteil der Sonnenenergie an. U. J. Alexander

Um herauszufinden, ob Solarkraftwerke im All theoretisch möglich wären, hat die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) zwei Machbarkeitsstudien durchführen lassen.

Die Studien der Beratungsfirmen Frazer-Nash (Großbritannien) und Roland Berger (Deutschland) kommen zu dem Schluss: Weltraumstrom ist möglich. Was braucht es dafür?

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Satelliten mit Solarpaneelen

Um die Sonnenergie zu gewinnen, müssten Solarzellen auf Satelliten installiert werden. Und damit diese Solar-Satelliten überhaupt gebaut werden können, braucht es technischen Fortschritt.

Es wurden zum Beispiel ultraleichte Solarzellen entwickelt, die als wichtige Voraussetzung für die Energieübertragung aus dem All gelten. Auch die Weltraumrobotik hat sich in dieser Hinsicht entscheidend verbessert. Erst dadurch wird diese Art der Energiegewinnung realistischer. Denn die Satelliten würden erst im All von den Robotern zusammengesetzt werden.

Das Problem: Die Einzelteile müssen zuerst noch in den Weltraum transportiert werden. Dazu werden wiederverwendbare Schwerlastraketen benötigt, die mehrmals pro Woche starten können. Über so etwas verfügt die ESA noch nicht. Aber das US-Amerikanische Unternehmen SpaceX arbeitet gerade an einer solchen Schwerlastrakete – der Starship.

Das Beratungsunternehmen Frazer-Nash rechnet damit, dass es vier bis sechs Jahre dauern würde, bis alle Teile einer einzigen Anlage in ihrer angestrebten Umlaufbahn ankommen.

Das Bild zeigt die Starship 24. (Foto: IMAGO, NurPhoto)
Um die Satelliten zu bauen, sind Schwerlastraketen wie die Starship nötig. NurPhoto

Um die von der ESA angestrebte Menge an Energie zu gewinnen, werden 20 Satelliten benötigt. Um die Leistung eines Kernkraftwerks auf der Erde zu erreichen, müssten diese mit Solarpaneelen ausgestattet werden, die etwa 15 Quadratkilometer groß sind. Das entspricht der Größe von rund 200 Fußballfeldern.

Funkübertragung zur Erde

Der erzeugte Strom müsste im nächsten Schritt über Funkwellen auf die Erde übertragen werden. Das hat auf der Erde bereits über einige Kilometer funktioniert: Energie wurde drahtlos durch Mikrowellen übertragen.

Aus dem All wurde eine solche Verbindung aber noch nicht getestet.

Bodenstationen

Auch auf der Erde fehlt noch die nötige Infrastruktur. Es müssten große Antennen gebaut werden, die den Strom empfangen. Von dort aus könnte er dann in unsere Stromnetze fließen.

Dazu würden Bodenanlagen von rund 70 Quadratkilometern Fläche gebraucht, was die Suche nach geeigneten Standorten erschwert. Eine Doppelnutzung der Fläche wäre aber wohl möglich, etwa durch Landwirtschaft.

800 Terawattstunden saubere Energie jährlich

Ab dem Jahr 2050 könnten dann Frazer-Nash zufolge pro Jahr rund 800 Terawattstunden saubere Energie gewonnen werden. Das entspricht circa einem Drittel der gesamten Stromerzeugung der Europäischen Union im Jahr 2020.

Auf lange Sicht könnten klimaschädliche Energiequellen wie Kohle dann verdrängt werden.

Kosten und Risiken müssen abgeschätzt werden

Kritikerinnen und Kritiker befürchten jedoch eine mangelnde Energieeffizienz und Konkurrenzfähigkeit.

Und sobald die Satelliten einmal im All sind, hört die Arbeit nicht auf. Denn unter anderem Meteoriden und Weltraumschrott könnten die Satelliten beschädigen und regelmäßige Reparaturen erfordern.

Neben dem erheblichen Aufwand, die technische Infrastruktur zu schaffen, sind auch die Kosten nicht zu unterschätzen. Das Projekt soll rund 418 Milliarden Euro kosten.

Auch die Machbarkeitsstudien erachten das Projekt als teuer. Frazer-Nash berechnet jedoch für das Jahr 2070 einen finanziellen Vorteil von 601 Milliarden Euro gegenüber den Kosten.

Frühzeitig in die Forschung zu weltraumgestütztem Solarstrom und Projekte wie SOLARIS zu investieren, könnte Europa laut der Studien zudem eine Vorreiterrolle auf diesem Gebiet bescheren.

Wann ist mit Strom aus dem All zu rechnen?

Die Mitgliedsländer der ESA wollen im November 2022 entscheiden, ob sie eine Investition in dieser Höhe tätigen wollen.

Laut der Machbarkeitsstudie von Roland Berger kann der Aufbau von Solarkraftwerken im Weltall frühestens 2035 beginnen. Bis der erste funktionstüchtige Solarsatellit im All kreist, wird also noch einige Zeit vergehen.

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