Strom-Beamer: Science-Fiction oder Realität?

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So könnte die orbitale Solaranlage aussehen.

Japanische Forscher haben die Vision, künftig mithilfe orbitaler Solaranlagen Sonnen-Strom zu erzeugen und diesen dann zur Erde zu „beamen“. Bei einem Versuch auf der Erde gelang es den Wissenschaftlern jetzt, eine größere Menge Strom in Form von Mikrowellen drahtlos zu transportieren. Solarfarmen im All hätten gegenüber erdgebundenen Anlagen einen wesentlich höheren Wirkungsgrad und sie könnten außerdem unabhängig von irdischen Umwelteinflüssen kontinuierlich Strom liefern. Doch ist die Umsetzung dieses Traums in naher Zukunft überhaupt realistisch?

Die Idee der Forscher hört sich zunächst an wie Science-Fiction. Im Weltall erzeugter Strom soll zur Erde „gebeamt“ werden. Doch die Technologie gibt es tatsächlich schon heute. Erste Tests zum kabellosen Transport von Strom in der japanischen Hafenstadt Kobe verliefen erfolgreich. Den Forschern gelang es, zehn Kilowatt Strom in Mikrowellen umzuwandeln, die dann zu einem in 500 Meter Entfernung stehenden Empfänger transportiert wurden, wo sie wieder in elektrische Energien transformiert wurden.

Um zu veranschaulichen, dass der Test erfolgreich verlaufen war, ließen sie mit dem gebeamten Strom LED-Leuchten an der Empfangstation aufleuchten. Die Forscher gaben bekannt, der erfolgreiche Versuch habe auch ergeben, dass die Steuerungstechnik äußerst präzise sei. Für einen späteren Einsatz über weite Strecken ist das besonders wichtig.

Durchgeführt wurde der Feldversuch von Mitsubishi Heavy Industries (MHI) in Zusammenarbeit mit Japan Space Systems, einer Stiftung, die das japanische Wirtschaftsministerium gegründet hat, um Technologien zum drahtlosen Transport von Solarstrom zu entwickeln. Daran wird in Japan, aber auch in den USA bereits seit einigen Jahrzehnten geforscht.

Denn das Beamen von Strom hätte große Vorteile und eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Zum einen könnte die Technologie auf der Erde zum Einsatz kommen, beispielsweise um Strom aus Offshore-Windparks oder von schwer zugänglichen bzw. gefährlichen Orten kabellos zu transportieren. Vorstellbar wäre auch Elektrofahrzeuge wieder aufzuladen, ohne dass es dafür an die Steckdose muss.

ModellErklärung Beamen Solarfarm Sonnenenergie WeltallDoch das eigentliche Ziel der Forschungen ist es, Strom aus gewaltigen orbitalen Solarparks, sogenannten space solar power systems (SSPS) auf die Erde zu beamen. Dazu, so die Vision, sollen riesige Photovoltaik-Satelliten im geostationären Orbit positioniert werden. Der geostationäre Orbit liegt in fast 36.000 Kilometer Höhe. Dort stationierte Satelliten bewegen sich synchron mit der Erdrotation. Damit stehen sie im Idealfall immer über demselben Punkt der Erdoberfläche, beispielsweise über einer Empfangsstation.

Für das Vorhaben ist außerdem entscheidend, dass sich der geostationäre Orbit in einer Höhe befindet, die fast ständig im Sonnenlicht liegt. Damit könnte dort praktisch rund um die Uhr Solarenergie erzeugt werden. Die im All erzeugte Energie könnte entweder in Laserlicht oder – wie im Versuch der japanischen Forscher – in Mikrowellen umgewandelt werden und in dieser Form zielgenau und wetterunabhängig zur Empfangsstation auf der Erde gebeamt werden. Dort würde sie wieder in elektrische Energie zurückverwandelt und könnte anschließend weiter transportiert werden.

Dass das generell möglich ist, haben die Versuche in Japan gezeigt. Allerdings gaben die Forscher von MHI nicht bekannt, welcher Wirkungsgrad bei dem Feldversuch erreicht wurde. Bei früheren Versuchen in den USA konnten allerdings schon 84 Prozent erreicht werden. Auch die USA sind an einer solchen Übertragungsart für Strom sehr interessiert und forschen bereits seit den 1970er Jahren an der Technologie.

Die „Welt“ schrieb online, 2008 sei zwischen den Inseln Maui und Hawaii bereits Solarstrom mittels Mikrowellen über eine Distanz von 148 Kilometern erfolgreich übertragen worden – allerdings nur etwa 20 Watt und damit deutlich weniger als in Japan. Dennoch zeigt das, dass auch die USA bereits Erfolg bei der Hochfrequenzübertragung von Strom hatten.

Das kalifornische Unternehmen Pacific Gas & Electric Company (PG&E) soll sich sogar vertraglich verpflichtet haben, mittels des weltweit ersten kommerziell betriebenen orbitalen Photovoltaik-Systems jährlich 200 Megawatt Sonnen-Energie aus dem All auf die Erde zu schicken – das wäre genug, um 150.000 amerikanische Haushalte mit Strom zu versorgen. Ob dieses Vorhaben gelingt, bleibt abzuwarten.

Der Termin für den Start des Projektes wurde erstmal von 2016 auf Ende des Jahrzehnts verschoben. Wann die Technologie letztendlich im großen Stil erfolgreich eingesetzt werden kann, steht buchstäblich noch in den Sternen. Klar ist jedoch, das Beamen von Strom ist schon heute machbar und mehr als Science-Fiction.

 

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