Overview Energy, ein in Virginia ansässiges Start-up-Unternehmen, gab kürzlich bekannt, dass es erfolgreich Energie von einem kleinen in der Luft fliegenden Cessna Caravan auf Solarmodule am Boden übertragen hat und damit einen wichtigen Proof-of-Concept-Test für seinen zukünftigen Plan zur Übertragung von Solarenergie vom Weltraum zur Erde abgeschlossen hat. Das Unternehmen plant, bereits im Jahr 2028 Tests in der erdnahen Umlaufbahn durchzuführen und um 2030 die ersten Solarkraftwerke im geosynchronen Orbit zu errichten, mit dem Ziel, bis Anfang der 2030er Jahre eine ununterbrochene Produktion von mehr als 1 Gigawatt Strom überall auf der Erde zu erreichen.
In diesem Experiment installierten die Forscher ein Sendegerät bestehend aus einer Batterie, einem Leistungsmodul, einem Laser und einem Kühlsystem in einem Cessna-Flugzeug, das in einer Höhe von etwa 5 Kilometern (ca. 3,1 Meilen) flog, und übertrugen Energie über einen Laserstrahl an ein bodengestütztes Solarpanel-Array. Die Bordbatterie simuliert die Photovoltaikmodule künftiger Weltraum-Solarsatelliten, das Lasermodul wandelt elektrische Energie in einen Lichtstrahl um und das optische Modul verfolgt kontinuierlich die Position des Bodenempfangsarrays, um eine präzise Laserausrichtung zu gewährleisten, während sich das Flugzeug bewegt.
Overview Energy sagte, der nächste Schritt bestehe darin, im Jahr 2028 einen Test in der erdnahen Umlaufbahn durchzuführen, gefolgt vom Start seines ersten weltraumgestützten Solarparks in eine geosynchrone Umlaufbahn von etwa 36.000 Kilometern (ca. 22.000 Meilen) im Jahr 2029 oder 2030. Dem Plan zufolge hofft das Unternehmen, sobald das System ausgereift ist, Anfang der 2030er Jahre weltweit eine 24-Stunden-unterbrechungsfreie Stromübertragung zu erreichen. Die Ausgangsleistung einer einzelnen Anlage kann mehr als 1 Gigawatt betragen, was der eines großen Erdkraftwerks entspricht.
Die Idee dieses Tests ähnelt stark einem Ende 2024 von der japanischen Agentur Japan Space Systems (JSS) durchgeführten Experiment, bei dem ein Düsenflugzeug mit einer Geschwindigkeit von etwa 700 Kilometern pro Stunde (mehr als 400 Meilen pro Stunde) strahlformende Mikrowellen verwenden konnte, um Energie an eine Bodenantenne zu übertragen. Wie JSS werden auch die Experimente von Overview Energy in einer Höhe von etwa 5 Kilometern durchgeführt, und es ist auch geplant, den Satelliten schließlich in eine geosynchrone Umlaufbahn von 36.000 Kilometern zu bringen, aber die von Overview verwendete Ausrüstung kommt weitgehend der endgültigen Form nahe, die sie in den Weltraum schicken will, während JSS erst in den 2040er Jahren damit rechnet, ein vollständiges In-Orbit-System zu stationieren.
Zusätzlich zu diesen beiden Institutionen hat Reflect Orbital, ein kalifornisches Startup-Unternehmen, einen anderen technischen Weg gewählt und plant den Aufbau einer Konstellation von 57 Satelliten, die mithilfe riesiger Reflektoren Sonnenlicht in einer niedrigen Umlaufbahn etwa 600 Kilometer über der Erde sammeln, gezielt reflektieren und zu einer Bodenempfangsstation leiten sollen. Das Unternehmen plant, in diesem Frühjahr seinen ersten Testsatelliten zu starten, um das „Weltraumreflexions-Ergänzungslicht“ zu testen, einen Modus, der sich von der direkten Energieübertragung unterscheidet.
Die Vorteile der weltraumgestützten Solarstromerzeugung im Vergleich zur herkömmlichen terrestrischen Photovoltaik liegen vor allem in zwei Aspekten: Erstens kann durch die Weiterleitung von Lichtstrahlen oder Energie zwischen mehreren Satelliten nachts Strom zum Bodenempfangsende übertragen werden, wodurch eine echte kontinuierliche Stromerzeugung rund um die Uhr erreicht wird; Zweitens arbeiten Satelliten außerhalb der Atmosphäre und sind nahezu unbeeinflusst von Wolken, Wetter und atmosphärischer Streuung, und die Sonnenenergie, die pro Flächeneinheit gesammelt werden kann, ist deutlich höher als die von Bodenkraftwerken. Dies bedeutet, dass die Weltraum-Solarenergie voraussichtlich ein wichtiger Bestandteil groß angelegter erneuerbarer Energiesysteme werden wird, sobald die Technologie ausgereift ist.
Die Verwirklichung dieser Vision steht jedoch noch vor vielen großen Herausforderungen, darunter Effizienzverluste bei den vielfältigen Umwandlungsprozessen „Elektrizität-optische-Elektrizität“ oder „Elektrizität-Mikrowellen-Elektrizität“, präzise Koordination und Lagekontrolle zwischen Dutzenden oder sogar Hunderten von Satelliten sowie das Management von Weltraummüll und Sicherheitsrisiken, die durch groß angelegte Infrastruktur im Orbit entstehen. Frühere Untersuchungen eines britischen Forschungsteams haben gezeigt, dass orbitale Solarenergie das Potenzial hat, bis zur Mitte des Jahrhunderts bis zu 80 % des Energiebedarfs Europas zu decken, wenn die oben genannten technischen und technischen Herausforderungen effektiv gelöst werden.
