Solarstrom aus dem All

Forschenden der US-Militäreinrichtung Naval Research Laboratory (NRL) ist es gelungen, eine Leistung von 1,6 kW Energie mittels Mikrowellen über einen Kilometer zu übertragen. Das terrestrisch erfolgte Beamen soll Pate stehen für das ununterbrochene Ernten von Sonnenenergie aus dem All – unabhängig von Tages- und Nachtzeiten.

Das NRL spricht in einer Mitteilung nicht nur von der bedeutendsten Power-Beaming-Demonstration seit beinahe einem halben Jahrhundert. Die Technologie könne darüber hinaus "etwas, was heute keine andere Form sauberer Energie tun kann", so NRL-Projektleiter Christopher Rodenbeck, nämlich das Liefern von Strom rund um die Uhr.

Zehntausende Antennen und eine Gleichrichterdiode für Gleichstrom

An zwei Standorten in Blossom Point (US-Bundesstaat Maryland) und Haystack (Massachusetts) führte das NRL mit Partnerorganisationen die Punkt-zu-Punkt-Übertragung elektrischer Energie über den freien Raum durch einen direkten Mikrowellenstrahl durch. Das Projekt trägt den Namen "Safe and COntinuous Power bEaming − Microwave" (Scope-M).

Bei Scope-M handelt es sich um zehntausende X-Band-Antennen für den Frequenzbereich zwischen 8 und 12 Gigahertz (GHz), die mit einer kleinen Gleichrichterdiode verbunden sind. Sie wandeln die einfallende Mikrowellenleistung in Gleichstrom um. Die in einem Zeitraum von einem Jahr geglückte Demonstration "ebnet den Weg für die Energieübertragung auf der Erde, im Weltraum und aus dem Weltraum zur Erde", so das NRL.

Die Versuche erfolgten dabei mit einem Mikrowellenstrahl auf einer Frequenz von 10 GHz. Eine höhere Frequenz schloss die NRL laut Rodenbeck aus, da diese anfällig dafür sei, Strom an die Atmosphäre zu verlieren. Die gewählte Frequenz sei eine "gute Wahl, weil die Komponententechnologie billig und ausgereift ist. Selbst bei starken Regenfällen beträgt der Stromausfall weniger als fünf Prozent."

Ursprungsziel ist die Energieversorgung von Streitkräften

An den beiden Standorten waren die Forschenden unterschiedlich erfolgreich. In Maryland lag die Übertragung von 1,6 kW mit etwas über einem Kilometer rund 60 % über der Erwartung. In Massachusetts erreichte die NRL eine geringere Spitzenleistung, dafür aber eine höhere durchschnittliche Leistung mit erheblich mehr Energieertrag.

Für eine künftige Solarstromnutzung mittels Mikrowellentechnik seien Leistungsdichten einzuhalten, die ungefährlich für Menschen und andere Lebewesen sind. Obwohl die Projekte auf erdgebunden erfolgten, hält der Scope-M-Elektronikingenieur Brian Tierney den Versuchsaufbau für einen "guten Machbarkeitsnachweis für eine Space-Power-Beaming-Verbindung".

Wie so häufig sind militärische Überlegungen Ausgangspunkt auch für diese technologische Entwicklung. Den Hauptvorteil der All-Erde-Energieübertragung sieht Tierney beim Verteidigungsministerium der USA, dem Finanzier des Projekts. Streitkräfte der USA könnten sich dadurch unabhängiger von herkömmlicher Treibstoffversorgung machen, die zu unterbinden das bevorzugte Ziel gegnerischer Angriffe sei.