Die sonnenbeschienene Seite der Erde, wie sie von der DSCOVR-Raumsonde aus einer Entfernung von 1 Million Meilen gesehen wird. Das Startup-Unternehmen Reflect Orbital plant, eine Konstellation von Spiegeln in der Umlaufbahn zu starten, um das Sonnenlicht nach Einbruch der Dunkelheit in Solarkraftwerke auf der Erde zu leiten.(Bildnachweis: NASA)
LONDON – Ein kalifornisches Startup-Unternehmen will eine Konstellation von Spiegeln in der Umlaufbahn aufstellen, die Sonnenlicht auf Solarkraftwerke strahlen, um die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nach Einbruch der Dunkelheit zu steigern. Ein Prototyp eines lichtreflektierenden Satelliten könnte nächstes Jahr in die Umlaufbahn gebracht werden.
Ben Nowack, der Gründer und Geschäftsführer von Reflect Orbital, stellte die Pläne des Unternehmens auf der Internationalen Konferenz über Energie aus dem Weltraum vor, die letzte Woche hier stattfand.
Reflect Orbital plant eine Konstellation von 57 Kleinsatelliten, die die Erde in einer Formation auf einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn in einer Höhe von 600 Kilometern umkreisen. In dieser Umlaufbahn würden die Satelliten den Planeten von Pol zu Pol umkreisen, während der Planet unter ihnen rotiert. Die Satelliten würden jeden Punkt der Erde zur gleichen Tageszeit überfliegen und dabei zwei Überflüge pro 24 Stunden machen. Zusammengenommen würden die 57 Satelliten die Kraftwerke mit zusätzlichen 30 Minuten Sonnenschein versorgen, und zwar zu dem Zeitpunkt, an dem die Energie am meisten benötigt wird, so Nowack.
„Das Problem ist, dass die Solarenergie nicht dann zur Verfügung steht, wenn wir sie tatsächlich brauchen“, sagte Nowack auf der Konferenz. „Je mehr Solarfarmen wir bauen, desto weniger Menschen wollen sie tagsüber tatsächlich nutzen. Es wäre wirklich großartig, wenn wir Solarenergie vor Sonnenaufgang und nach Sonnenuntergang nutzen könnten, denn dann könnte man höhere Preise verlangen und viel mehr Geld verdienen. Und wir glauben, dass reflektorgestützte Technologien dieses Problem lösen können.“
Die Kosten für Solarmodule sind nach Angaben der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien in den letzten 15 Jahren um 90 % gesunken, und ihre Effizienz steigt dank der Fortschritte in der Photovoltaik-Technologie weiter an. Dank dieser Entwicklung ist Solarenergie heute die billigste Form der Elektrizität, die der Menschheit je zur Verfügung stand, so Carbon Brief.
Das Problem der intermittierenden Solarenergieerzeugung ist jedoch ein Problem, das die Experten noch nicht lösen können. An bewölkten Tagen sind die Solarkraftwerke weniger produktiv als bei klarem Himmel. In der Nacht kommt die Solarenergieerzeugung ganz zum Erliegen. Batteriesysteme und andere erneuerbare Energieträger könnten einen Teil dieses Defizits ausgleichen, aber bisher werden Kernkraftwerke sowie Kohle- und Gaskraftwerke als Reserve benötigt.
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„Es ist sehr einfach, das erste 1 % des Energienetzes durch erneuerbare Energien zu ersetzen“, so Nowack. „Es ist sehr schwer, das letzte 1 % zu ersetzen. Das ist die Energie, die man an einem Tag braucht, an dem es nicht windig, sondern regnerisch ist.“
Die Satelliten von Reflect Orbital wiegen jeweils nur 16 Kilogramm (35 Pfund) und sind mit 9,9 mal 9,9 Meter großen Mylar-Spiegeln ausgestattet, die sich in der Umlaufbahn entfalten. Mylar ist ein Kunststoffmaterial, das in Weltraumdecken, Isolatoren und Verpackungen verwendet wird. Die Spiegel sind so konstruiert, dass sie das Licht in einem engen Strahl bündeln, der je nach Bedarf der Solarparkbetreiber gesteuert und fokussiert werden kann.
„Wir wollen es so einfach wie möglich machen – loggen Sie sich auf einer Website ein, teilen Sie uns Ihre GPS-Koordinaten mit und wir besorgen Ihnen nach Einbruch der Dunkelheit etwas Sonnenlicht“, so Nowack.
Er fügte hinzu, dass die Spiegel so konzipiert sind, dass sie Lichtverschmutzung verhindern.
„Wenn Sie etwa 10 Kilometer [6 Meilen] vom Rand eines Solarparks entfernt sind, werden Sie überhaupt kein Licht sehen, wenn Sie direkt in den Himmel schauen“, sagte Nowack. „Wenn man in die Richtung des Solarparks schaut, sieht man vielleicht eine Art glühendes Licht, als ob dort gebaut würde.“
Im letzten Sommer testete Reflect Orbital seinen Spiegel auf einem Heißluftballon, der 3 km (1,7 Meilen) über einem Solarpark schwebte. Das Unternehmen war in der Lage, „500 Watt Energie pro Quadratmeter“ (11 Quadratfuß) Solarpanel zu erzeugen, was etwa „die Hälfte der Helligkeit der Sonne“ ist, so Nowack. Das Unternehmen hat sich die Finanzierung gesichert, um im nächsten Jahr seinen ersten Testsatelliten ins All zu schicken.
Andere Teams untersuchen Konzepte für Umlaufspiegel zur Steigerung der Solarenergieerzeugung. So leitet die Universität Glasgow in Schottland ein europäisches Forschungsprojekt namens SOLSPACE, in dem auch die Möglichkeit untersucht wird, Satelliten mit dünnen reflektierenden Paneelen in die Umlaufbahn zu bringen, um das Sonnenlicht zu Beginn und am Ende eines jeden Tages, wenn der Strombedarf am höchsten ist, auf große Solaranlagen zu lenken.
Russland experimentierte in den 1990er Jahren im Rahmen seines Znamya-Projekts mit Spiegeln in der Umlaufbahn. Die Mission Znamya 2 startete 1992 und brachte einen Spiegel in die Umlaufbahn, der kurzzeitig einen Lichtstrahl zur Erde schickte, der Europa von Südfrankreich bis Westrussland durchquerte. Der Satellit fiel nach nur wenigen Stunden wieder in die Erdatmosphäre zurück.
Orbit-Spiegel haben jedoch auch ihre Gegner. Andrew Williams von der Europäischen Südsternwarte warnte auf der Londoner Konferenz, dass Reflektoren in der Umlaufbahn, wenn sie nicht sorgfältig entworfen werden, heller leuchten könnten als die hellsten Sterne und das Problem der Lichtverschmutzung durch Satelliten, mit dem Astronomen bereits konfrontiert sind, noch verschärfen könnten.
Nach dem Start der ersten Chargen der Starlink-Satelliten von SpaceX im Jahr 2019 wurde den Astronomen klar, dass diese niedrig kreisenden Raumfahrzeuge astronomische Beobachtungen stören können, indem sie Spuren auf den Bildern hinterlassen. Laut Williams ist es SpaceX gelungen, das Problem teilweise zu beseitigen, indem die Oberfläche der Satelliten so verändert wurde, dass sie weniger Licht reflektieren.
