LONDON – Das Starship von SpaceX wird die weltraumgestützte Solarenergieerzeugung grundlegend verändern und Kraftwerke in der Umlaufbahn nicht nur erschwinglich, sondern auch billiger machen als viele andere Methoden der Stromerzeugung auf der Erde, so das in Michigan ansässige Start-up-Unternehmen Virtus Solis.
Virtus Solis, gegründet vom ehemaligen SpaceX-Raketeningenieur John Bucknell, stellte am Mittwoch, dem 17. April, auf der Internationalen Konferenz über Energie aus dem Weltraum in London sein Konzept für das Beamen von Solarenergie vor.
„Damit die weltraumgestützte Solarenergie funktioniert, braucht man einen Schwerlaststart, eine drahtlose Energieübertragung und die nötige Wirtschaftlichkeit“, sagte Bucknell auf der Konferenz. „Sobald man einen kostengünstigen Zugang zum Weltraum hat, ist das ein Wunder weniger, das man lösen muss.“
Eine Illustration eines SpaceX-Raumschiffs, das mehrere Fertigungssatelliten im Weltraum ausbringt. (Bildnachweis: Victus Solis)
Die Kosten für den Start von Satelliten ins All sind in den letzten Jahren dank der von SpaceX entwickelten wiederverwendbaren Raketen drastisch gesunken. Das Unternehmen verlangt derzeit weniger als 3.000 Dollar pro Kilogramm Nutzlast, aber das ist immer noch zu viel für die weltraumgestützte Solarenergieerzeugung, für die riesige Arrays in der Umlaufbahn erforderlich sind, die größer sind als das größte derzeit im Orbit befindliche Objekt der Welt, die Internationale Raumstation.
SpaceX verspricht, dass der Transport von Satelliten in den Weltraum nur noch 10 Dollar pro Kilogramm kosten wird, sobald Starship voll funktionsfähig ist. Auch wenn diese Schätzung vielleicht etwas zu optimistisch ist, meint Bucknell, dass, sobald die Kosten für den Start in eine niedrige Erdumlaufbahn unter 200 Dollar pro Kilogramm fallen, die weltraumgestützte Solarenergie billiger sein wird als erdgebundene Kernkraftwerke oder Gas- und Kohlekraftwerke.
„Sobald Starship vollständig wiederverwendbar ist, werden die Kosten weiter sinken“, so Bucknell. „SpaceX hat vor kurzem zum 20. Mal eine Falcon-9-Trägerrakete gestartet, und sie sind dabei, sich für 40 Starts zu rezertifizieren. Es ist denkbar, dass Starship Hunderte von Starts durchführen kann. Aber wir gehen von einer 15-fachen Nutzung aus.“
Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter
Brennende Weltraumnachrichten, die neuesten Updates zu Raketenstarts, Himmelsbeobachtungen und mehr!
Mit der Übermittlung Ihrer Daten erklären Sie sich mit den Allgemeinen Geschäftsbedingungen und der Datenschutzrichtlinie einverstanden und sind mindestens 16 Jahre alt.
Photovoltaikanlagen auf der Erde sind derzeit die billigste Stromquelle mit weniger als 30 Dollar pro Megawattstunde. Aber die Sonne scheint nicht in der Nacht, und Energieexperten bemühen sich, diesen täglichen Rückgang durch andere erneuerbare Energiequellen auszugleichen. Bislang müssen Atom-, Gas- und Kohlekraftwerke in Bereitschaft bleiben, um den Bedarf nach Einbruch der Dunkelheit oder bei schlechtem Wetter zu decken. Gas und Kohle müssen jedoch schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden, wenn die Welt ihre Emissionsreduktionsziele erreichen will.
Und Kernkraft, so Bucknell, ist viel teurer. „Die Kosten für Atomstrom liegen zwischen 150 und 200 Dollar pro Megawattstunde“, sagte Bucknell. „Wir glauben, dass unser System auf etwa 30 Dollar pro Megawattstunde sinken könnte, wenn es erst einmal groß genug ist.“
Virtus Solis will riesige Photovoltaikanlagen mit einem Durchmesser von bis zu 1 km (0,6 Meilen) bauen, die im Orbit von Robotern aus 1,6 m (5,3 Fuß) breiten Modulen zusammengesetzt werden. Hunderte solcher Module würden von einem einzigen Raumschiff in die Molniya-Umlaufbahn gebracht, eine stark elliptische Umlaufbahn, deren nächstgelegener Punkt etwa 800 km (500 Meilen) über der Erde liegt und deren weitester Punkt 35.000 km (22.000 Meilen) entfernt ist.
Eine Illustration der Molniya-Umlaufbahn. (Bildnachweis: NASA Earth Observatory)
Ein Satellit in dieser Umlaufbahn benötigt 12 Stunden für eine Runde um den Planeten, aber die Natur dieser Umlaufbahn ist so beschaffen, dass das Raumfahrzeug mehr als 11 Stunden in der am weitesten entfernten Region bleibt, von der aus es fast eine ganze Hemisphäre betrachten kann.
Eine Konstellation von zwei oder mehr solcher Arrays würde daher eine Region konstant mit „Grundlaststrom“ versorgen, so Bucknell. Ein System von 16 Arrays würde die gesamte Welt abdecken und Energie in Form von Mikrowellen an riesige Empfangsantennen am Boden senden.
Ein Standbild aus einem Werbevideo von Victus Solis zeigt ein Raumfahrzeug, das ein Solarenergieelement in einer großen Anlage in den Weltraum manövriert. (Bildnachweis: Victus Solis)
Bucknell sagte, dass das Unternehmen jetzt daran arbeitet, die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung zu verbessern, die ein weiterer großer Stolperstein für die weltraumgestützte Solarenergie ist. Die derzeitigen Systeme haben einen Wirkungsgrad von etwa 5 Prozent, aber für den praktischen Einsatz werden Wirkungsgrade von etwa 20 Prozent benötigt.
Im Februar kündigte Virtus Solis Pläne an, im Jahr 2027 einen Demonstrationssatelliten zu starten, der die Montage von Solarzellen im Weltraum testen und mehr als ein Kilowatt Leistung zur Erde übertragen soll, wie Space News berichtet. Das Unternehmen hofft, bis 2030 eine kommerzielle Solaranlage der Megawattklasse bauen zu können.
