Weltraum als Energie-Hub: Die Geburt der solaren Generation der Zukunft

Bis zum Jahr 2026 hat die terrestrische Solarenergie eine Phase der Sättigung erreicht. China, als globaler Vorreiter bei der Erzeugung erneuerbarer Energien, installiert jährlich zwischen 100 und 300 GW an neuen Kapazitäten. Dies entspricht einer Energiemenge, die ausreicht, um mehr als 200 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen. Das Land hat bereits die „Große Solar-Mauer“ mit 100 GW errichtet, CSP-Anlagen mit zwei Türmen in der Wüste Gobi in Betrieb genommen und verwandelt Tibet in einen gigantischen Hybridpark für Solar- und Windkraft, dessen Leistung bis 2030 auf 85 GW ansteigen soll.

Trotz dieser gewaltigen Dimensionen bleibt das Kernproblem ungelöst: Die Sonne auf der Erde scheint unbeständig. Nachtphasen, Wolkenbildung, Staubbelastung und jahreszeitliche Schwankungen beeinträchtigen die Effizienz massiv. Der durchschnittliche Wirkungsgrad terrestrischer Paneele liegt bei etwa 20 %, wobei er unter extremen Bedingungen wie Staubstürmen noch weiter absinkt.

Die Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben eine Lösung präsentiert, die wie Science-Fiction anmutet, jedoch bereits auf detaillierten Entwürfen und einer klaren Roadmap basiert. Es geht um den Bau eines Solarkraftwerks im geostationären Orbit. Dort, in der Schwerelosigkeit, trifft das Sonnenlicht rund um die Uhr und ohne jegliche atmosphärische Störungen auf die Kollektoren.

Der Unterschied zwischen der Erzeugung auf der Erde und im Weltraum ist fundamental. Während terrestrische Solarpaneele im Schnitt nur 6 bis 8 Stunden täglich produktiv sind und durch den Einfallswinkel des Lichts sowie Verschmutzungen an Leistung verlieren, gibt es im All keine Nacht und keinen Staub. Die Sonne strahlt dort 24 Stunden am Tag mit voller Intensität.

Ein einziger Quadratkilometer an Solarpaneelen im Orbit könnte jährlich zwischen 80 und 100 TWh generieren. Diese Menge ist vergleichbar mit der Jahresleistung eines großen Kernkraftwerks. Dabei erreicht der Wirkungsgrad im Weltraum über 80 %, während bodengestützte Systeme selten die 20-Prozent-Marke überschreiten. Selbst unter Berücksichtigung der Übertragungsverluste zur Erde wird die Effizienz des Gesamtsystems heute auf 54 % geschätzt, was die wirtschaftliche Rentabilität in greifbare Nähe rückt.

Zum Vergleich: Ein terrestrischer Solarpark wie die „Große Solar-Mauer“ mit 100 GW benötigt eine Fläche von etwa 500 km², um 150 bis 200 TWh pro Jahr zu erzeugen. Eine orbitale Station mit einer Fläche von nur 1 km² liefert ein ähnliches Volumen, jedoch ohne Stillstandszeiten und mit deutlich geringeren relativen Verlusten.

Chinas Streben nach maximaler Effizienz zeigt sich auch in anderen Projekten. Die CSP-Anlage in der Gobi mit 54.000 Heliostaten steigert den Wirkungsgrad im Vergleich zu klassischen Systemen um 25 %. Gleichzeitig liefert eine 1-GW-Offshore-Solaranlage jährlich 1,78 Milliarden kWh und spart damit über 500.000 Tonnen Kohle ein.

Experten betonen, dass Chinas Energiestrategie keinem impulsiven Ehrgeiz folgt, sondern einer konsequenten Skalierungslogik. Jede neue Phase baut auf den Erfolgen der vorangegangenen auf:

• Offshore-Solarstationen (1 GW) lösen das Problem der Landknappheit.
• Zwei-Turm-CSP-Anlagen in der Gobi markieren einen Durchbruch durch doppelte Fokussierung.
• Hybridparks in Tibet integrieren Solar- und Windkraft für eine stabilere Einspeisung.
• Das orbitale Solarkraftwerk ist die nächste logische Stufe jenseits der Atmosphäre.

Federführend bei diesem Projekt ist die Three Gorges Corporation, der Betreiber des weltweit größten Wasserkraftwerks „Drei Schluchten“. Es handelt sich hierbei nicht um ein experimentelles Startup, sondern um einen staatlichen Infrastrukturriesen mit umfassender Erfahrung bei der Umsetzung von Megaprojekten. Dieser Grad an staatlicher Unterstützung macht die orbitale Station zu einer rein ingenieurtechnischen Aufgabe statt zu einer bloßen Utopie.

Die orbitale Solarenergie leitet eine neue Ära der Technologie ein, in der der Weltraum nicht mehr nur ein Testgelände für Satelliten ist, sondern eine aktive Arbeitsplattform für die Energieversorgung der Zukunft wird. Die Energieübertragung mittels Mikrowellen wird bereits intensiv getestet. Experimente von NASA, ESA und chinesischen Instituten bestätigen, dass ein Wirkungsgrad von 54 % erreichbar ist, wobei der Strahl bei einer Leistungsdichte von weniger als 1 W/m² an der Oberfläche für Ökosysteme sicher bleibt.

In China entwickeln Startups wie SpacePower Dynamics und OrbitEnergy leichte, modulare Paneele auf Basis von Perowskiten und flexiblen Substraten, die sich im All wie Origami entfalten können. In den USA arbeiten Unternehmen wie Virtus Solis und Solaren an ähnlichen Systemen und setzen dabei auf staatliche Aufträge sowie private Investitionen.

Der entscheidende Durchbruch liegt in der Senkung der Startkosten. Die Long March 9, Chinas superschwere Trägerrakete, kann bis zu 50 Tonnen in den geostationären Orbit befördern. Bei Serienstarts könnten die Transportkosten auf 1.000 USD pro Kilogramm sinken, ähnlich wie bei SpaceX. Damit wird der Aufbau orbitaler Stationen bereits in den 2030er Jahren wirtschaftlich sinnvoll.

Zudem entstehen völlig neue Geschäftsmodelle: Energie aus dem Weltraum könnte wie Cloud-Dienste im Abonnement angeboten werden. Ein Land in Afrika oder Südostasien könnte sich an einen „kosmischen Energiekanal“ anschließen, ohne eigene Kraftwerke oder lange Leitungsnetze bauen zu müssen. Dies wäre eine digitale Energiewirtschaft der nächsten Generation – schnell, skalierbar und dezentral.

Die kommenden Jahre werden über das Schicksal des Projekts entscheiden. Für das Jahr 2026 ist der Start eines Versuchsmoduls auf dem Satelliten Micius-2 geplant, um die Mikrowellen-Energieübertragung aus dem Orbit zu testen. Im Jahr 2028 soll ein 100-MW-Modul in den Orbit gebracht und in das terrestrische Netz in Tibet integriert werden.

Bis zum Jahr 2030 ist der Betrieb einer vollwertigen Station mit einer Fläche von 1 km² vorgesehen. Die prognostizierte Erzeugung von 80 TWh pro Jahr würde etwa 2 % des gesamten chinesischen Energieverbrauchs decken. Sollten diese Pläne Erfolg haben, könnte der Markt für Weltraumenergie laut wissenschaftlichen Prognosen bis 2040 ein Volumen von 1 Billion USD erreichen. Ein orbitales Solarkraftwerk ist somit weit mehr als eine technische Herausforderung; es ist eine neue Philosophie der Energiegewinnung, die natürliche Grenzen überwindet.