Space-Based Solar Power SBSP

Northrop Grumman arbeitet intern an einem Prototypen fuer Space-Based Solar Power. In einem Bodentest konnte jetzt die grundlegende Technologie verifiziert werden. Nun wird ein Satellit gebaut, welcher auf der EPSAStar Plattform beruht. Dieser soll dann 2025 starten und dann die erzeugte Energie direkt in Radiowellen umwandeln, welche dann zur Erde uebertragen werden.

Quelle: https://spacenews.com/northrop-grumman-tests-space-solar-power/

Bei der ESA ist "nach der Studie ist vor der Studie". Die ESA beauftragt Arthur D Little und Thales Alenia Space Italy mit zwei Studien, um 2025 evtl. eine Entscheidung zu treffen.

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/SOLARIS/ESA_developing_Space-Based_Solar_Power_plant_plans

Caltech hat im Januar 2023 auf Transporter-6 den Technologie-Demonstrator "Space Solar Power Demonstrator" gestartet, der mit Sonnenzellen eingfangene Energie per Mikrowellen (~10 GHz) zum Erdboden übertragen soll. Die Mission wurde durch eine Spende von 100 Mio US$ eines amerikanischen Philantropen ermöglicht:

https://www.tagesschau.de/wissen/technologie/sonnenenergie-aus-dem-all-100.html



Ich bin auf die Ergebnisse gespannt.

Caltech hat im Januar 2023 auf Transporter-6 den Technologie-Demonstrator "Space Solar Power Demonstrator" gestartet, der mit Sonnenzellen eingfangene Energie per Mikrowellen (~10 GHz) zum Erdboden übertragen soll.

Will ja nicht alles schlechtreden, die Idee ist ja auch schon älter. Aber hier gibt es sicher noch viele Probleme zu lösen: z.B. lokale Erwärmung der Atmosphäre, was ist mit Flugzeugen, die da hindurch fliegen?

Die positive Nachricht hier ist, dass man jetzt erstmals reale Hardware im Orbit hat und sehen kann, was funktioniert (und was nicht), und nicht mehr nur hübsche Papierprojekte und PowerPoint-Präsentationen.

Ich erwarte dass es funktioniert, da habe ich wenig Zweifel. Aber ob man es ökonomisch und praktikabel bekommt? Für eine Energieversorgung auf der Erde kann ich mir das kaum vorstellen. Wäre aber durchaus ein sehr interessantes Konzept für wenig von der Sonne beschienene Mondregionen (Polgebiete), z.B. um dort Stationen zu betreiben.

UK investiert 4,3 Mio Pfund in Technologien von Universitäten und Firmen, darunter knapp 1 Mio. für die Queen Mary University, die sich mit der Energieübertragung befassen will.

https://www.gov.uk/government/news/uk-shoots-for-the-stars-as-space-based-solar-power-prepares-for-lift-off

Die ESA lädt Forscher ein, die Auswirkungen einer evtl. Energieübertragung auf die Erde näher zu untersuchen.

Die physikalische Machbarkeit sei gegeben, es ging darum Verbesserungen zu erreichen, die es wirtschaftlich machen.

Untersucht werden soll auch:
- evtl. Risiken auf menschliche Gesundheit
- evtl. Risiken auf Flora und Fauna
- evtl. Einflüsse auf Atmosphere und Wetter
- evtl. Einflüsse auf Luftfahrt und Bodeninfrastrukturen
- evtl. Einflüsse auf Umwelt- und Klimakosten von Systemaufbau und -Betrieb.

https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/Help_ESA_research_key_space-based_solar_power_challenges

Die ESA kann sich vorstellen, dass ein weltraumgestütztes Solarkraftwerk auch den Mond mit Energie versorgt.

Die Solarzellen sollen auf dem Mond produziert werden und die Station im Lagrange Punkt zwischen Erde und Mond errichtet werden, was dann eine Energieübertragung über 61000 km erfordert.

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/07/Lunar_solar_power_satellite

NASA hat jetzt einen Bericht zu SBSP veröffentlicht, der zu dem Schluss kommt, das diese Konzepte auf absehbare Zeit wohl nicht wirtschaftlich sinnvoll betrieben werden können: die Kosten für die Erzeugung würden wohl (je nach Konzept) zwischen 0,61 und 1,59 US$ pro kWh liegen, verglichen mit 0,02 und 0,05 US$ pro kWh für irdische erneuerbare Stromerzeugung (Wind, Wasserkraft, Solarpanele). Die Investitionskosten bei SBSP liegen um den Faktor 12 bis 80 über denen für vergleichbare Anlagen auf der Erdoberfläche:

https://spacenews.com/nasa-report-offers-pessimistic-take-on-space-based-solar-power/

In Sondersituationen (Mondnacht, Polarnacht auf der Erde) könnten die höheren Gestehungskosten akzeptabel sein.

Zu diesen Sondersituationen zählen in China, wo man sehr ernsthaft an weltraumgestützten Solarkraftwerken arbeitet, außerdem noch die Stromversorgung von Drohnen, die damit jahrelang in der Luft gehalten werden können, von Militärstützpunkten auf abgelegenen Inseln im Pazifik, die dadurch unabhängig von Diesellieferungen per Schiff werden ("Volksbefreiungsarmee - wir töten klimaneutral") sowie von Satelliten in erdnahen Umlaufbahnen. Für letztere Zwecke arbeitet man mittlerweile auch an der zwischenzeitlich aus der Mode gekommenen Energieübertragung per Laser. Der wird im Weltall nicht durch Wolken behindert und dient außerdem der Eigensicherung der großen Solarkraftwerke, die als Fliegenfänger für alle Arten von Weltraumschrott dienen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Qian-Xuesen-Labor_f%C3%BCr_Weltraumtechnologie#Orbitales_Sonnenkraftwerk

Am 17.-19.4 gibt es in London eine Konferenz für Solar Energie aus dem Weltraum.

https://www.aerosociety.com/media/23363/programme-v6-energy-from-space-17-19-april-2024.pdf

NASA hat jetzt einen Bericht zu SBSP veröffentlicht, der zu dem Schluss kommt, das diese Konzepte auf absehbare Zeit wohl nicht wirtschaftlich sinnvoll betrieben werden können: die Kosten für die Erzeugung würden wohl (je nach Konzept) zwischen 0,61 und 1,59 US$ pro kWh liegen, verglichen mit 0,02 und 0,05 US$ pro kWh für irdische erneuerbare Stromerzeugung (Wind, Wasserkraft, Solarpanele). Die Investitionskosten bei SBSP liegen um den Faktor 12 bis 80 über denen für vergleichbare Anlagen auf der Erdoberfläche:

https://spacenews.com/nasa-report-offers-pessimistic-take-on-space-based-solar-power/

In Sondersituationen (Mondnacht, Polarnacht auf der Erde) könnten die höheren Gestehungskosten akzeptabel sein.

Durch den in Kürze möglichen Transport auf kostengünstigen Megaraketen verspricht sich z.B. Space Solar durchaus einen finanziellen Erfolg.
So könnte z.B. der von ihnen für um 2030 geplante erste Powersatellit von 30 Megawatt Leistung und 400 m Spannweite mit einem einzigen Starship transportiert werden.

https://spacenews.com/space-based-solar-power-startups-are-banking-on-starships-

Die Firma Overview Energy entwickelt ein System von großen photovoltaischen Sonnenzellenarrays, die vom Orbit aus per Infrarotlaser die gewonnene Energie an Photovoltaikanlagen auf der Erdoberfläche übertagen sollen zu Zeiten, in denen dort nicht ausreichend natürliche Einstrahlung zur Verfügung steht (zB nachts). Damit wäre auch auf der Erde eine quasikontinuierliche solare Energieversorgung möglich, wie sie für die geplanten AI-Rechenzentren wichtig wäre:

https://spacenews.com/overview-energy-to-provide-space-based-solar-power-for-meta-data-centers/

"Overview plans an in-space demo of its technology in 2028, with commercial service to begin as soon as 2030."
(Overview plant für 2028 eine Demonstration seiner Technologie im Weltraum; der kommerzielle Betrieb soll bereits 2030 anlaufen.)

Die Firma Overview Energy entwickelt ein System von großen photovoltaischen Sonnenzellenarrays, die vom Orbit aus per Infrarotlaser die gewonnene Energie an Photovoltaikanlagen auf der Erdoberfläche übertagen sollen zu Zeiten, in denen dort nicht ausreichend natürliche Einstrahlung zur Verfügung steht (zB nachts). Damit wäre auch auf der Erde eine quasikontinuierliche solare Energieversorgung möglich, wie sie für die geplanten AI-Rechenzentren wichtig wäre:

https://spacenews.com/overview-energy-to-provide-space-based-solar-power-for-meta-data-centers/

"Overview plans an in-space demo of its technology in 2028, with commercial service to begin as soon as 2030."
(Overview plant für 2028 eine Demonstration seiner Technologie im Weltraum; der kommerzielle Betrieb soll bereits 2030 anlaufen.)

Nachts:
1.) Ist der Satellit im LEO, dann ist er nachts entweder im Erdschatten oder er ist im sonnensynchronen Orbit ueber einem anderen Kontinent und kann somit nichts via Infrarot heruntersenden (in der Sahara, am Pol oder ueber der Mongolei sind keine Solarzellen, um den Infrarotstrahl abzunehmen).
2.) Ist der Satellit im GEO, besteht weiterhin das Problem mit dem Erdschatten.
3.) Ist der Satellit im Langrange-Punkt, dann ist wieder das selbe Problem wie im sonnensynchronen Orbit.

Loesung: Ein solares Rechenzentrum der EU in Kourou: Aequator ===> 12 Monate Sommer. Nachts die 12 Stunden kann Energie via Battarie gepuffert werden.