Forscher der Universität Xidian arbeiten an einer Technologie, die die Erzeugung und Verteilung von Energie revolutionieren könnte: eine Weltraum-Solaranlage, die in der Lage ist, Elektrizität aus einer geostationären Umlaufbahn in mehr als 36.000 Kilometern Entfernung zu übertragen.
Das experimentelle System, genannt Zhuri oder „der Sonne nachjagen“, hat es geschafft, Energie in Form von Mikrowellen an einen 100 Meter entfernten Empfänger zu übertragen und damit die Machbarkeit der Schlüsselkomponenten dieses innovativen Ansatzes zu demonstrieren.
Wie das System funktioniert
Die experimentelle Anlage umfasst:
- Parabolspiegel von 4,8 Metern, aufgehängt an einem 75 Meter hohen Turm.
- Photovoltaik-Paneele, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln.
- Umwandlung in Mikrowellen und drahtlose Übertragung.
- Empfangsrectenna, die die Mikrowellen in nutzbare elektrische Energie umwandelt.
In jüngsten Tests erreichte das System eine Übertragung auf Kilowatt-Niveau und zeigte die Fähigkeit, Energie gleichzeitig auf mehrere mobile Ziele zu richten.
Technische Innovationen
Das von dem außerordentlichen Professor Fan Guanheng geleitete Team experimentiert mit:
- Fresnel-Linsen zwischen 2 und 7 Metern, um das Licht effizienter zu fokussieren.
- Kühlflüssigkeiten, um die Temperatur zu kontrollieren.
- Unabhängige Module in orbitaler Formation anstelle einer einzigen Struktur, was mehr Widerstandsfähigkeit bietet und die Wartung erleichtert.
Der gesamte Prozess umfasst drei Phasen: Lichtkonzentration, Umwandlung in Mikrowellen und Energiegleichrichtung.
Vorteile der Weltraum-Solarenergie
- Hohe Energiedichte: bis zu sechsmal höher als auf der Erdoberfläche.
- Kontinuierliche Verfügbarkeit: unabhängig vom Tag-Nacht-Zyklus oder Wetterbedingungen.
- Unabhängigkeit von der Atmosphäre: vermeidet Verluste durch Absorption oder Streuung.
„Deshalb ist die Weltraum-Solarenergie ein möglicher Ausweg aus der Energiekrise auf der Erde“, sagte Fan gegenüber dem South China Morning Post.
Inspiration und zukünftige Anwendungen
Das Projekt steht unter der Leitung von Duan Baoyan, Elektromechanik-Ingenieur und ehemaliger Präsident der Universität Xidian, inspiriert vom SPS-ALPHA-Konzept der NASA. Duan stellt sich Stationen vor, die ganze Städte mit Energie versorgen können: Eine Gigawatt-Anlage könnte eine mittelgroße Stadt versorgen.
Kurzfristige Anwendungen umfassen:
- Drahtloses Laden von Satelliten in der Umlaufbahn.
- Energieversorgung von Mondbasen, aus der Umlaufbahn oder von der Mondoberfläche.
Ausstehende technische Herausforderungen
- Machbarkeit von faltbaren oder selbstmontierenden Strukturen im Weltraum.
- Präzision bei der Ausrichtung der Mikrowellenstrahlen.
- Sicherheit für Flugzeuge und die natürliche Umgebung.
Der nächste Schritt wird darin bestehen, Mittel zu beschaffen, um Experimente im Orbit durchzuführen, was die Validierung der Technologie unter realen Bedingungen ermöglichen würde.
Die Weltraum-Solaranlage Zhuri stellt einen Meilenstein in der globalen Energieforschung dar. Wenn es gelingt, die technischen Herausforderungen zu überwinden, könnte sie saubere, kontinuierliche und hocheffiziente Energie liefern, die Stromversorgung transformieren und eine innovative Lösung für die weltweite Energiekrise bieten.
