[DIE WELT online] [Image] Die Energie kommt per Laser aus der Erdumlaufbahn Ingenieure diskutieren Solarkraftwerke im All - Auch Versorgung von Raumsonden geplant - Transport in den Orbit noch viel zu teuer von Hans-Arthur Marsiske Köln/Bremen -  Umweltfreundliche Energieformen, die das Klima nicht beeinflussen, sind erwünscht. Eine der Optionen, Solarkraftwerke, benötigen jedoch riesige Flächen, wenn sie einmal einen nennenswerten Anteil des Energiebedarfs decken sollen. Keinerlei Platzprobleme hätten solche Kraftwerke im All. Diese Idee geht zurück auf den US-Amerikaner Peter E. Glaser, der 1968, im Jahr der ersten bemannten Mondumkreisungen, vorschlug, Sonnenenergie im All zu gewinnen und von dort mittels Mikrowellen auf die Erde zu übertragen. Die damaligen Pläne sahen 60 Solarstationen vor, jede mit einer Größe von fünf mal zehn mal 0,5 Kilometern und einer Leistung von fünf Gigawatt. Sie sollten im geostationären Orbit in 36 000 Kilometer Höhe schweben. Dort brauchen Satelliten für eine Erdumkreisung genauso lange wie die Erde für eine Rotation um ihre Achse. Dadurch scheinen sie wie Fernsehsatelliten von der Erde aus gesehen still zu stehen. Mit dem Transport und der Montage dieser Energiesatelliten wären jedoch mehrere Hundert Astronauten jahrzehntelang beschäftigt. Bevor die erste Kilowattstunde geliefert werden würde, hätten über 250 Milliarden Dollar (mit der Kaufkraft von 1996) ausgegeben werden müssen. Eine Studie der US-Weltraumbehörde Nasa kam daher zu dem Ergebnis, dass das Konzept zwar technisch durchführbar, aber ökonomisch nicht zu realisieren sei. Heutige Entwürfe achten stärker auf eine modulare Bauweise, so dass von Anfang an eine kostengünstige Massenproduktion der einzelnen Komponenten möglich wird und die Satelliten schon während des Baus ihren Betrieb aufnehmen können. Eine erhebliche Kostenreduzierung wird auch durch die Minimierung des Einsatzes von Astronauten erreicht: Die Energiesatelliten sollen sich mithilfe von Robotiktechnologie weit gehend selbst montieren. Ein kritischer Punkt sind allerdings weiterhin die Kosten für den Transport der Technik von der Erdoberfläche in den Orbit. Die liegen derzeit bei etwa 40 000 Dollar pro Kilogramm. Das ist ungefähr um den Faktor 100 zu viel, schätzt Wolfgang Seboldt, der sich beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln mit Weltraumkraftwerken beschäftigt. Eine Studie der Europäischen Weltraum-Organisation (Esa), die unter seiner Leitung erstellt wurde, kommt zu dem Ergebnis, dass Solarkraftwerke im Weltraum konkurrenzfähig betrieben werden könnten, wenn es denn gelingt, die Transportkosten ins All auf etwa 500 Dollar pro Kilo zu senken. Das Design des Europäischen Solarsatelliten ist angelehnt an das von der Nasa entwickelte Solar-Tower-Konzept: An einem zentralen, 15 Kilometer langen Mast sind 120 quadratische Solarsegel mit einer Kantenlänge von jeweils 150 Metern paarweise befestigt. Jedes Segelpaar erzeugt 7,4 Megawatt Strom, der über ein supraleitendes Kabel im Zentralmast zur Mikrowellenantenne geleitet wird. Die hat einen Durchmesser von einem Kilometer und besteht aus 400 000 Mikrowellengeneratoren (Magnetrons) von jeweils ungefähr einem Kilowatt Leistung. "Eine so große Zahl von Magnetrons in Phase schwingen zu lassen, so dass sie sich nicht gegenseitig neutralisieren, ist eine ungeheure technologische Herausforderung", gibt Wolfgang Seboldt jedoch zu bedenken. Möglicherweise geht es aber auch einfacher. Bei der Firma EADS Space Transportation in Bremen setzen die Ingenieure für die Übertragung der Energie auf Laserstrahlen statt Mikrowellen. Der Vorteil: Die erforderlichen Strukturen - und damit die ins All zu transportierende Masse - sind erheblich kleiner. "Beim Laser kommen wir mit Antennen aus, die etwa um den Faktor 50 kleiner sind als bei Mikrowellen", sagt Frank Steinsiek, Leiter des Projekts Solar Power Infrastructure (SPI) bei EADS. Erkauft ist dieser Größenvorteil allerdings mit einem geringeren Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Laserstrahlung in Elektrizität am Boden. Mit gegenwärtig etwa 40 Prozent liegt der Wirkungsgrad bei ungefähr der Hälfte dessen, was mit Mikrowellen möglich ist. Steinsiek glaubt aber, ihn noch deutlich steigern zu können. Was die EADS-Ingenieure schon gelöst haben, ist das Problem der stabilen Verbindung zwischen Sender und Empfänger. Hierfür haben sie in Zusammenarbeit mit der Universität Kaiserslautern ein Rechenverfahren entwickelt, das es dem Laser ermöglicht, sein Ziel automatisch zu finden und zu halten. Am kommenden Donnerstag wollen sie ihr Projekt auf dem International Astronautical Congress dem Fachpublikum präsentieren. Der Kongress findet ab heute in Bremen statt. Besonders interessant an diesem Verfahren ist, dass es nicht nur bei Großkraftwerken im Weltraum angewendet werden kann, sondern auch in erheblich kleinerem Maßstab. "Wir können auf diese Weise zum Beispiel auch Raumsonden oder Erkundungsfahrzeuge auf anderen Planeten mit Energie versorgen", sagt Steinsiek. "Damit geben wir Weltraummissionen eine größere Flexibilität, da sie auf eigene Energieaggregate weit gehend verzichten können und dadurch Gewicht sparen." Vielleicht sind das sogar die langfristig interessantesten Anwendungen der drahtlosen Energieübertragung. Dennoch empfiehlt DLR-Wissenschaftler Seboldt die Weltraumoption der irdischen Energieversorgung weiterzuverfolgen und ihre Machbarkeit regelmäßig zu überprüfen. Artikel erschienen am 29. Sep 2003 Artikel drucken   © WELT.de 1995 - 2003