China plant Bau einer Gigawatt Solaranlage – im Weltall

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Obgleich das Weltraum-Programm der chinesischen Regierung einige Jahrzehnte nach dem der damaligen Sowjetunion oder den USA kommt, mangelt es nicht an Ambitionen, wie ein zuletzt angepriesenes Projekt unter Beweis stellt. Eine Photovoltaik-Anlage mit mehreren Gigawatt Leistung soll demnach von der Erdumlaufbahn aus, den produzierten Strom in Mikrowellen umwandeln und so wieder auf die Erde, an ein Empfangsgerät schicken.

Die Versorgung werde so nicht durch Tages- oder Jahreszeiten bedingte Schwankungen beeinflusst, heißt es in einem Artikel des chinesischen Technologiemagazins „Science and Technology Daily“. Das Projekt monumentaler Ambitionen fügt sich ein in die Reihe von Superlativen ein, wie die kürzlich eröffnete Brücke zwischen Hongkong und Zhuhai – die längste der Welt oder dem riesigen Drei-Schluchtendamm – dem größten Staudamm der Welt oder dem neuen Seidenstraßen-Infrastrukturprojekt.

Der Plan ein Photovoltaik-Kraftwerk im All zu installieren, unterstreicht auch Chinas Pläne, sich auch deutlich über der Erdoberfläche zu behaupten, wie kürzlich mit der Landung der Mondsonde „Lunar 4“. Berichten zufolge wurde bereits im letzten Jahr die Versuchsphase für ein im All stationiertes Photovoltaik-Kraftwerk im chinesischen Chongqing gestartet.

Geostationärer Orbit

Aus den Plänen der Forscher geht hervor, dass das Kraftwerk in 36.000 Kilometer Höhe über der Erdoberfläche, dem geostationären Orbit, positioniert werden soll. Dort würde das Kraftwerk stets über einem fixen Punkt auf der Erdoberfläche verweilen. Tages- und Jahreszeiten bedingte Veränderungen der Produktionsleistung währen auf Grund der Höhe vernachlässigbar gering, berichten die Forscher. Demnach könne die Anlage in 99 Prozent der Zeit Strom aus dem All liefern. Dies würde eine Versechsfachung der Nutzungsrate der Anlage im Vergleich zur Erde bedeuten.  Darüber hinaus wären auch die Erträge aus den Sonnenkollektoren größer, da auf der Erdoberfläche die Atmosphäre einen bedeutenden Teil der Energie absorbiert.

Hierbei wären die Anwendungsfelder nicht nur auf die kontinuierliche Bereitstellung von Solarstrom beschränkt. Es wäre auch denkbar, dass Solarkraftwerke im All, besonders abgelegene Regionen der Welt, andere Raumstationen und Satelliten sowie permanente Mondstationen mit Strom versorgen zu können, wie die Forscher vorschlagen.

Große Fortschritte im Bereich der Solarzelleffizienz sowie der Effizienz in der Umwandlung von Mikrowellen habe der Machbarkeit des Projekts zugetragen. Zudem wäre eine bestimmte Projektgröße bereits im frühen Projektstadium wichtig. So soll schon in der ersten Testphase eine Anlage mit mehreren Megawatt Leistung, welche sich über mehrere Quadratkilometer erstreckt gebaut werden.

Das Gewicht eines Kraftwerks dieser Größenordnung überschreite das des bislang größten menschenerschaffenen Erdtrabanten um ein Vielfaches. Die internationale Raumstation ISS wiegt 400 Tonnen und ihr Bau bedurfte eines gemeinsamen internationalen Einsatzes. Mit einem vorausgesagten Gewicht von mehreren tausend Tonnen werde die Anlage bedeutend schwieriger fertigzustellen sein. Eine geplante Gigawattanlage würde ein Gewicht von 10.000 Tonnen überschreiten und die Ingenieure vor eine gewaltige logistische Herausforderung stellen.

3D-Druckverfahren

Daher schlug das Forscherteam den Einsatz eines 3D-Druckverfahrens vor. Die Teile würden so im All gefertigt, und dann von Robotern auch im All installiert werden. Dennoch müssten neue Raumfahrzeuge, Materialien und Energieumwandler entwickelt werden. Kombiniert mit den technischen Herausforderungen einer externen Wartung und Überwachung der Anlage gibt es für das Team noch große Hürden zu überwinden.

Einige Schlüsseltechnologien wurden bereits durch die nationale Behörde für Verteidigungswissenschaft und Technologie erforscht, da die Pläne zum Bau der Anlage bereits im Fünfjahresplan von 2008 festgeschrieben wurden. Basierend auf diesen Forschungsergebnissen beschäftigt sich ein Team aus Chongqing seit vergangenem Jahr mit dem Bau einer Testanlage. Laut Plan soll bereits zwischen 2021 und 2025 die Testanlage in der Stratosphäre positioniert werden und auch über besagt Mikrowellen-basierte Verbindung zum Stromnetz der Erde verfügen.

In dem Bericht der chinesischen Zeitung heißt es weiter, dass die Projektentwickler einen weiteren Zeitplan für die Realisierung des Projekts festgesetzt haben. Demnach soll bereits 2030 eine weitere Testanlage im größeren Megawattbereich gebaut werden. Bis 2050 will das Team die Gigawatt-Anlage im geostationären Orbit fertiggestellt haben.

Das gabs doch schon mal…

Die Idee, Sonnenenergie von einem Ort, an dem sie reichlich vorhanden ist, an einen Ort, an dem sie gebraucht wird, zu übertragen, hat auch schon in der Vergangenheit Schlagzeilen gemacht. Nördliche Teile Afrikas sollten so einmal zum Solarkraftwerk Europas werden. Die Pläne von Desertec haben sich unter anderem aus Kosten und Machbarkeitsgründen wieder verflüchtigt. Der Durchbruch für die Photovoltaik war wortwörtlich bodenständiger, als die Technologie es nämlich geschafft hat, Kohle und Gas in einigen Märkten im Preis zu unterbieten.