Eine Sonne, die nie untergeht – Reflect Orbital’s große Pläne, die Solarenergie zu revolutionieren

Solar Aufstieg

Solarenergie wird aufgrund ihrer natürlichen Fülle, ihrer „kraftstofffreien“ Natur und der emissionsfreien Nutzung (abgesehen von einigen Emissionen bei der Produktion, wenn die Module nicht mit grüner Energie hergestellt werden) zu einer der wichtigsten Energiequellen der Welt.

Ein wesentlicher Grund für diesen Fortschritt ist die Verbesserung der Photovoltaik‑Technologien, insbesondere die rapide steigende Effizienz von Solarmodulen. Und es kommt noch mehr: bifaziale Module, Perowskit, Dünnschicht‑Cadmiumtellurid oder Quantenpunkte sind alles Kandidaten, die die Effizienz weiter steigern könnten.

Quelle: Clean Energy Review

Dieses Thema haben wir ausführlicher in „Das Sonnenzeitalter – Eine helle Zukunft für die Menschheit“ diskutiert. Parallel zur steigenden Effizienz sind die Produktionskosten stark gesunken, was ein ideales Umfeld schafft, um Solarenergie wettbewerbsfähig zu Fossilbrennstoffen zu machen.

Quelle: News Channel 3

Dennoch leidet Solarenergie unter einer entscheidenden Schwäche: Sie kann nachts keinen Strom erzeugen und an bewölkten Tagen nur sehr wenig.

Das bedeutet, dass Solarenergie nur dann als Hauptenergiequelle der Menschheit dienen kann, wenn sie mit Lösungen kombiniert wird, die dieses Problem mildern.

Derzeit werden zwei Hauptoptionen diskutiert: massive Batteriespeicher, um Energie für Abend‑ und sonnenlose Tage zu speichern, und großflächige Stromübertragungsleitungen, um Energie aus sonnenreichen Regionen über Zeitzonen hinweg zu transportieren.

Beide Optionen sind jedoch kostenintensiv und ressourcenaufwendig.

Deshalb wird eine weitere Möglichkeit erörtert: Die Sonnenenergie dort einzufangen, wo sie rund um die Uhr scheint und nie vom Wetter beeinflusst wird – direkt aus der Erdumlaufbahn.

Orbital Solar

Was heutige und in naher Zukunft mögliche Weltraum‑Solarkonzepte potenziell machbar macht, ist der drastische Preisverfall für den Start von Material in den Orbit. Dieser wurde vor allem durch die Erfindung wiederverwendbarer Raketen von Elon Musks SpaceX (SPCX ) ermöglicht, die die Kosten bereits um das Zehnfache reduziert haben und dies in naher Zukunft erneut tun könnten.

Quelle: Ark Invest

Energie‑Satelliten

Lange Zeit war die Hauptstrategie, große Satellitenarrays mit Photovoltaik‑Paneelen zu bestücken und die Energie per Mikrowellen zurück zur Erde zu senden (Mikrowellen werden nicht von Wolken absorbiert).

Quelle: ESA – European Space Agency

Das Problem bei dieser Strategie ist, dass sie im Vergleich zu bodengebundener Solarenergie recht komplex ist:

• Bodengebunden: Sonnenlicht sammeln → Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln → Strom ins Netz einspeisen.
• Weltraumgebunden: Sonnenlicht sammeln → in Mikrowellen umwandeln → Mikrowellen zurück in Strom umwandeln → Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln → Strom ins Netz einspeisen.

Diese zusätzlichen Schritte erfordern mehr Ausrüstung und damit mehr Gewicht für den Start. Außerdem geht bei jeder Umwandlung zwischen Sonnenlicht, Energie und Mikrowellen ein Teil der Energie verloren.

Obwohl das Sonnenlicht im Orbit stärker und ununterbrochen ist, könnten die zusätzlichen Verluste und die höhere Ausrüstungskosten orbitalen Solar nicht wesentlich günstiger machen als bodengebundene Systeme, selbst wenn es zuverlässiger ist.

Sonnenlicht verkaufen?

Ein weiterer Ansatz wird von einem Startup namens Reflect Orbital geprüft.

Die Idee besteht darin, den Schritt zu überspringen, Solarpaneele und Mikrowellen‑Sender in den Orbit zu bringen, und stattdessen einen riesigen Spiegel in die Umlaufbahn zu bringen, der das Sonnenlicht zur Erde reflektiert.

Quelle: Reflect Orbital

Eine solche Methode wurde bereits vom russischen Raumfahrtprogramm 1990 getestet, sodass wir wissen, dass sie technisch funktioniert. Aufgrund knapper Finanzierung im postsowjetischen Russland, teurer Solarparks und der damaligen Kosten für den orbitalen Start war sie damals nicht kommerziell rentabel.

Dieses Konzept hat einige zentrale Vorteile gegenüber „traditionellen“ orbitalen Solardesigns:

• Energie‑Satelliten verschleißen zwangsläufig mit der Zeit. Im Gegensatz zu Solarpaneelen auf der Erde gibt es derzeit keinen realistischen Recycling‑Weg, sodass teure und komplexe Geräte am Ende ihrer Lebensdauer vollständig verloren gehen.
• Weltraumspiegel können aus einfachem, dünnem Metallfolienmaterial bestehen, das wesentlich leichter ist als Photovoltaik‑Paneele. Das würde die Startkosten drastisch senken.

In der Praxis würde Reflect Orbital „Sonnenlicht verkaufen“ an bodengebundene Solarparks, damit diese nach Einbruch der Dunkelheit weiter produzieren können, wenn die Strompreise am höchsten sind.

Das Unternehmen hat bereits eine Demonstration des Konzepts mit einem Heißluftballon durchgeführt – mehr ein Marketing‑Move, um das Prinzip zu veranschaulichen, als ein echter Prototyp, der einen tatsächlichen Satelliten im Orbit erfordern würde.

Wie ernst ist das?

Team

Mitbegründer und CEO ist Ben Novak. Als Studienanfänger leitete er SpaceX‑Projekte zur Validierung von Crew‑Dragon‑Antriebskomponenten und arbeitete später erneut bei SpaceX.

Der CTO ist Tristan Semmelhack, der jüngste Ingenieur bei Zipline, dem weltweit führenden Drohnen‑Lieferunternehmen.

Vielleicht noch entscheidender für den potenziellen Erfolg des zukünftigen Prototyps ist Robert Salazar, der Heliostat‑Design‑Ingenieur. Er arbeitete an der Entwicklung des optischen Schildes von Starshade im Jet‑Propulsion‑Labor der NASA; Robert entwickelte anschließend ultraleichte, ausfahrbare Heliosysteme für das Projekt „Transformers for Lunar Extreme Environments“.

Quelle: NASA

Insgesamt scheint das Team über ernsthafte technische Referenzen im Bereich Weltraumprojekte und Weltraumspiegel zu verfügen. Es handelt sich nicht nur um ein Marketing‑Team mit einer verrückten Idee.

Wir können davon ausgehen, dass Novaks Erfahrung bei SpaceX künftig den Zugang zu firmeneigenen Trägerraketen erleichtern könnte.

Technische Machbarkeit

Wie bereits erwähnt, wurde diese Technologie in den 1990er‑Jahren getestet, sodass wir wissen, dass sie funktioniert. Sie kann viel Forschung zu Sonnensegeln, aufblasbaren Antennen und Origami‑Faltungen, die die Effizienz des Starts von Solarpaneelen und reflektierenden Folien maximieren, wiederverwenden.

Im Allgemeinen ist die Herstellung ultraleichter reflektierender Oberflächen für den Weltraum relativ einfach – zumindest im Vergleich zu anderen Weltraumausrüstungen. Von der Erde aus würden die Reflektoren wie „Mini‑Sonnen“ aussehen.

Quelle: University Of Glasgow

In einer Studie von 2022 mit dem Titel „Enhancing solar energy generation and usage: Orbiting solar reflectors as an alternative to energy storage“ wurden die Reflektoren als ein Konstellation von dreißig Reflektoren mit je einem Durchmesser von 1 km angenommen, wobei jeder Reflektor eine Lebensdauer von 20 Jahren und ein Gewicht von etwa 7 860 kg hat.

Die Beschaffungskosten würden 375 $/kg betragen, also 3 Mio. $ pro Reflektor und 90 Mio. $ für die gesamte Konstellation. Das wäre ausreichend, um zusätzliche Beleuchtung im Wert von 100 MWh Stromerzeugung zu erzeugen.

Wirtschaftliche Rentabilität

In derselben Studie nutzten die Wissenschaftler einen Startpreis von 1 400 $/kg, also die Kosten für einen Falcon‑Heavy‑Start im Jahr 2018. Es ist zu beachten, dass bis 2023 dieser Preis bereits unter die 1 000 $‑Marke gefallen war – und das noch vor dem Einsatz von SpaceX Starship, das theoretisch noch günstiger sein wird.

Nach dieser Analyse würden die Forscher unter den aktuellen Bedingungen kein Geld erwirtschaften. Sie berechneten zudem die erforderlichen Startkosten, damit orbitale Spiegel die Gewinnschwelle in verschiedenen Marktszenarien erreichen:

Marktszenario 1 hat relativ stabile Strompreise über den Tag hinweg, exemplarisch dargestellt mit Indien. Hier müssten die Startkosten für die Gewinnschwelle bei 257 $/kg liegen.

Quelle: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

Marktszenario 2 weist extreme Preis­schwankungen im Tagesverlauf auf, exemplarisch dargestellt mit Kalifornien. Hier müssten die Startkosten für die Gewinnschwelle „nur“ 558 $/kg betragen.

Quelle: Applied Energy (LC = Launch Cost, PC = Procurement Cost)

Potenzielle Anwendungen

Erste Marketing‑Demonstration

Das Unternehmen spricht auf seiner Webseite von der Möglichkeit, „einen Lichtplatz zu reservieren“ für 4 Minuten über 5 km, mit begrenzter Verfügbarkeit ab dem vierten Quartal 2025.

Dies soll mit Satelliten, die nur 35 Pfund (16 Kilogramm) wiegen realisiert werden, die mit Mylar‑Spiegeln von 33 ft × 33 ft (9,9 m × 9,9 m) ausgestattet sind und im Orbit ausklappen.

In den meisten Fällen wäre dies eher eine Demonstration und Werbemaßnahme als ein echtes Kraftwerk, wobei ein starkes Argument besteht, dass ein solches Angebot viral gehen könnte, etwa nach Sonnenlicht in der Nacht per Knopfdruck einer Smartphone‑App zu fragen.

Solarstromerzeugung

Die offensichtlichste Anwendung wäre, Licht zu großen Solarparks zu senden, insbesondere in Märkten mit sehr hohen Spitzenpreisen am Abend. Jeder Weltraum‑Solaranbieter muss seinen Zielmarkt sorgfältig wählen, wobei die ständig sinkenden Kosten für Batteriespeicher zu berücksichtigen sind.

Ein weiterer praktischer Aspekt ist die Wahl der richtigen Umlaufbahn, damit möglichst viele Kunden im Strahlungsweg der Satelliten liegen.

Ein weiterer möglicher Anwendungsfall wäre, die Sonneneinstrahlung für Solarparks in nördlichen Breiten zu erhöhen. Beispielsweise könnten Solarparks in Kanada oder Skandinavien von zusätzlichem Licht profitieren, um ihre maximale Kapazität zu erreichen – besonders im Winter, wenn die Stromnachfrage hoch und die Sonnenintensität niedrig ist.

Künstliche Stadtbeleuchtung

Eine weitere Überlegung wäre, große städtische Zentren mit künstlichem Licht zu versorgen.

Allerdings könnte dies im Vergleich zu einfach zu betreibenden Lichtmasten mit integrierten Solarmodulen und Batterien kaum konkurrenzfähig sein.

Landwirtschaft

Ein weiterer Bereich, der Licht benötigt, ist die Landwirtschaft durch Photosynthese. Orbitalbeleuchtung könnte großen landwirtschaftlichen Betrieben, die derzeit LED‑Lampen in Gewächshäusern einsetzen, zusätzliches Licht liefern.

Dies würde nur für die größten Betriebe funktionieren, könnte aber in Regionen mit massiven Gewächshausanlagen, etwa in den Niederlanden oder im Süden Spaniens, sinnvoll sein.

Eine weitere Möglichkeit wäre, nordische Regionen im Winter zu beleuchten, wo die Wachstumsperiode sehr kurz ist. Das könnte allgemein eine Option für Satelliten sein, das reflektierte Licht in Gebieten zu verkaufen, in denen Solarparks nicht ausreichend Nachfrage haben.

Einschränkungen von orbitalen Spiegeln

Über die rein technischen und wirtschaftlichen Aspekte hinaus gibt es Kritiker orbitaler Spiegel.

Ein Problem könnte die noch stärkere Lichtverschmutzung sein, die wir heute bereits erleben. Besonders wenn diese Lösung weltweit zur Bewältigung von Spitzenstromverbrauch eingesetzt wird, könnte dies die bodengebundene Astronomie langfristig unmöglich machen.

Ein weiteres potenzielles Problem ist die Störung natürlicher Ökosysteme. Wir wissen bereits, dass Lichtverschmutzung durch Stadtlichter nachtaktive Tiere, Zugrouten und Insektenpopulationen beeinträchtigt. Orbitalspiegel von Reflect Orbital könnten dieses Problem noch verschärfen.

Investieren in Solarenergie

Die Solarstromproduktion wächst konstant im zweistelligen Prozentbereich und wird ein entscheidender Treiber zur Dekarbonisierung der Wirtschaft sein. Gleichzeitig hat sie noch einen langen Weg vor sich, da der überwiegende Teil unserer globalen Stromerzeugung und noch mehr der gesamten Energie aus fossilen Brennstoffen stammt.

Im Laufe der Jahre hat sich dieser Sektor zu einem Bereich entwickelt, der die größten Unternehmen belohnt, wobei Skaleneffekte ein Schlüssel zur Profitabilität in einem stark umkämpften Umfeld sind. Natürlich können neue Technologien etablierte Polysilizium‑Panel‑Hersteller disruptieren.

Solarspiegel könnten Solarenergie noch attraktiver machen, indem sie nicht nur das Problem der Spitzenpreise am Abend lösen, sondern auch die Produktion bestehender Solarparks verbessern und deren Rentabilität erhöhen, indem sie die Anzahl der produktiven Stunden steigern.

Sie können in Solarunternehmen über zahlreiche Broker investieren; hier finden Sie auf securities.io unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, dem Vereinigten Königreich und vielen anderen Ländern.

Wenn Sie nicht einzelne Solarunternehmen auswählen möchten, können Sie in ETFs wie den Global X Solar ETF (RAYS), den Invesco Solar ETF (TAN) oder den Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) investieren, die eine diversifizierte Exposure auf die Solar‑ und Clean‑Energy‑Branche bieten.

Lesen Sie außerdem unseren Artikel über die „Top 10 Solar‑Aktien zum Investieren“.

Solar‑ und Raumfahrtunternehmen

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) ist einer der ernsthaftesten Konkurrenten im Markt für wiederverwendbare Raketen. Das Unternehmen konzentrierte sich zunächst auf kleine Raketen, insbesondere das Electron‑Startsystem (320 kg Nutzlast), das schrittweise zu einer teilweise wiederverwendbaren Rakete ausgebaut wird. Bisher hat Electron 177 Satelliten in 44 Starts ausgesetzt.

Später plant Rocket Lab die Entwicklung einer mittelgroßen wiederverwendbaren Rakete, der Neutron, vergleichbar mit der Falcon 9 (8 000 kg in den LEO im vollständig wiederverwendbaren Modus, 1 500 kg zum Mars oder zur Venus). Die Neutron wird von einem methanbrennenden Triebwerk angetrieben (ähnlich wie Starship) und scheint der Trend für die nächste Generation von Raketen zu werden.

Das Unternehmen zeichnet sich durch einen vollständig vertikal integrierten Satelliten‑Herstellungsprozess aus, der Kosten und Design‑Geschwindigkeit optimiert. Das führte zu mehreren Aufträgen von NASA & der US‑Regierung, darunter ein Militär‑Satelliten‑Auftrag über 515 Mio. $ und ein ziviler Auftrag über 143 Mio. $ für Globalstar.

Rocket Lab ist zudem ein bedeutender Hersteller von Solarzellen für Satelliten nach der Übernahme von SolAero Technologies im Jahr 2022, mit über 1 000 Satelliten, die von diesen Paneelen betrieben werden, und insgesamt 4 MW Solarzellenproduktion.

Quelle: Rocket Lab

Derzeit ist das Startsystem auf externe Zulieferer angewiesen, aber eine Reihe strategischer Übernahmen soll das ändern und die vertikale Integration, die bereits in der Satelliten‑Entwicklung erreicht wurde, auch im Startsystem replizieren.

Das Unternehmen prüft zudem die Möglichkeit einer Telekom‑LEO‑Konstellation zur Generierung wiederkehrender Einnahmen. Es beteiligt sich an Forschung zu Weltraum‑Fertigung mit Varda Space Industries und an Orbital‑Debris‑Inspektion.

Während SpaceX auf Elon Musks Geschäftstalent setzte, um die Technologie von Grund auf zu entwickeln, nutzte Rocket Lab eine Mischung aus F&E und Übernahmen, um die für wiederverwendbare Raketen erforderliche Technologie vertikal zu integrieren. Das hat sich im Satelliten‑Bau als sehr erfolgreich erwiesen, und das Unternehmen will diese Strategie nun auf wiederverwendbare Raketen übertragen.

Angesichts des bestehenden Cashflows aus der Satellitenproduktion & den Erfolgen von Electron ist Rocket Lab ein guter Kandidat, um mit SpaceX aufzuholen, zumindest bis Massentreiber und andere Infrastrukturen in einigen Jahrzehnten aufgebaut sind.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko ist einer der größten Solarmodul‑Hersteller weltweit und hat seinen Hauptsitz größtenteils in China. Um Zölle zu umgehen, diversifiziert das Unternehmen seine Produktionsstandorte, mit Silizium‑Wafer‑Fertigung in Vietnam sowie Solarzellen‑Fertigung in Malaysia und den USA.

Quelle: Jinko Solar

In jedem Fall ist das Unternehmen nicht übermäßig stark von westlichen Märkten abhängig; China, der asiatisch‑pazifische Raum (APAC) und Schwellenländer bilden den Großteil des Geschäfts.

Quelle: Jinko Solar

Jinko hat in seiner Geschichte 230 GW Solarzellen geliefert und im ersten Quartal 2024 20 GW, gegenüber 14,5 GW im Vorjahr.

Damit ist Jinko der Marktführer in der Photovoltaik‑Industrie.

Jinkos fortschrittlichste Solarzelle, der N‑Typ erreicht eine bemerkenswert hohe Energieeffizienz von 25,8 %. Sie bietet zudem bifaziale Module.

Im Jahr 2023 machte der N‑Typ den Großteil von Jinkos Umsatz aus und stellte 80 % aller Lieferungen dar; die Produktionskapazität soll bis Ende 2024 mit der 56‑GW‑Anlage voll ausgelastet sein und 90 % der Jahreslieferungen ausmachen.

Die gesamte Produktionskapazität wird voraussichtlich 120‑130 GW erreichen, fast die Hälfte der kumulierten Produktion des Unternehmens in seiner gesamten Geschichte.

Um das Profil seiner Produkte zu „grünen“, hat Jinko Solar zudem NeoGreen eingeführt, das erste N‑Typ‑Solarmodul, das vollständig mit erneuerbarer Energie (statt mit Kohle, die in China üblich ist) hergestellt wird.

Jinkos ultraaggressives Wachstum in der Produktionskapazität spiegelt das Vertrauen des Unternehmens in seine N‑Typ‑Technologie und den Ehrgeiz wider, die Exportmärkte in Asien, Afrika und Südamerika zu erobern.

Und die Gesamtperspektive, dass Solarenergie die Energiesysteme der Welt übernehmen könnte – eventuell auch mit Solar‑Spiegeln – könnte die Rentabilität noch weiter steigern.