22. Juli 2010, 13:56Angenommen, ein solcher Riesenschatten ließe sich tatsächlich realisieren. Dann würde es im äquatorialen Afrika - wo der Schatten hauptsächlich anzutreffen wäre - zunächst einmal kälter, da die Sonneneinstrahlung wegfällt. Der Boden würde aber weiter Wärmestrahlung abgeben und sich auskühlen. Die Atmosphäre reagiert darauf mit einer Veränderung der Zirkulation. Kalte bodennahe Luft würde aus dem Gebiet abfließen, warme Höhenluft würde einfließen und absinken. Dieses Absinken "vertrocknet" Wolken und es würde keinen Niederschlag geben. Damit wäre es nicht nur dunkel, sondern auch staubtrocken. Und das in einer Region, in der vormals Regenwald und Tropenklima vorgeherrscht haben. Abgesehen davon gibt es keine Vegetation ohne Licht, also nichts mit "grüner Sahara".

Nehmen wir an, der Schatten läge über der Sahara, dann würde auch hier die Änderung der Zirkulation die Luft austrocknen, noch mehr, als es jetzt schon der Fall ist. Damit wird es auch nicht grüner. Photosynthese ohne Licht wird es nachwievor nicht geben. Aber es gäbe einen anderen Weg, partiell die Sahara zu begrünen: Und zwar müssen wir sie - beginnend in den Randregionen - zunächst durch Anpflanzen und Bewässern künstlich begrünen. Das könnte die ansonsten vorherrschende großräumige Absinkbewegung etwas reduzieren und mehr
Niederschlag zulassen, was wiederum mehr Vegetation ermöglicht. Was wir zur Zeit beobachten ist der umgekehrte Prozess. Die Vernichtung von Vegetationsflächen führt zu weniger Niederschlag und noch mehr Wüstenbildung: Der Fachbegriff hierfür lautet Desertifikation. 

20. Juli 2010, 16:05In der Tat, das klingt verlockend: Energie im All zu gewinnen und gleichzeitig die Wüste ergrünen zu lassen. Klappt aber leider nicht. Auch wenn sich einzelne Teile der Idee vielleicht technisch realisieren ließen, werden wir auf diesem Wege keinen Beitrag zur Energieversorgung erreichen.

Erste Hürde Energieübertragung: Per Kabel geht das nicht, also brauchen wir eine Übertragung per Mikrowellen. Hierfür muss das „Kraftwerk im All“ über einem festen Ort stehen, wo die Empfänger installiert sind. Es benötigt also einen Platz auf der geostationären Umlaufbahn, auf der Satelliten ortsfest und synchron mit der Erdrotation um die Erde fliegen. Dieser Platz ist in knapp 36.000 Kilometern Entfernung von der Erde. Über diese Distanz müsste die im Weltall aus Sonnenlicht umgewandelte elektromagnetische Strahlung transportiert werden und zuverlässig einen Punkt auf der Erde erreichen. Eine geostationäre Parabolantenne müsste einen Durchmesser von elf Kilometern haben, damit ein Großteil der Energie auf einer Fläche von 100 Meter Durchmesser empfangen werden kann. Sie wäre also riesig, schwer, und damit teuer. Es kostet 50.000 US-Dollar, ein Kilo Material ins All zu transportieren.

Zweite Hürde: Lageregelung: Das eigentliche Solarsegel wäre vermutlich in 10 bis 20 Jahren prinzipiell realisierbar, bedingt jedoch aufgrund seiner Größe auch hohe Kosten. Während einer Erddrehung würde sich die Orientierung des Segels relativ zur Sonne ständig ändern. Also liefert es entweder nur schwankende Leistung oder es muss nachgeführt werden. Nachführen klingt einfach, ist aber bei einer frei fliegenden Konstruktion eine Herausforderung, zumal in Verbindung mit der Antenne. Für deren sehr zielgenaue Abstrahlung zum Empfänger ist ebenfalls eine Lageregelung erforderlich, und zwar eine wesentlich genauere. Wenn sie nicht zuverlässig sehr exakt ausgerichtet ist, wird der Mikrowellenstrahl zum Sicherheitsproblem auf der Erde. (Flugzeuge und Vögel müssten sowieso einen großen Bogen um den Strahl machen, um nicht gegrillt zu werden.) Aber zurück zur Regelung: Woher sollen die Satelliten über Jahre hinweg Energie bzw. Impuls zur Lageregelung und zur Ausrichtung von Solarsegel und Antenne haben? Auch ohne alle Aspekte diskutiert zu haben, dürfte hiermit bereits klar sein, dass dieser Ansatz nicht zu unserer zukünftigen Energieversorgung beitragen kann.

Den beschriebenen positiven Nebeneffekt, dass die Sahara mit einem riesigen Sonnensegel beschattet wird, kann die vorgeschlagene Konstruktion nicht haben. Im besten Falle könnte ein „geostationärer Sonnenschirm“ im Laufe eines Jahres an einem Ort zwischen dem 23. Breitengrad nord und süd an 2 Tagen im Jahr mittags mal ein wenig Schatten werfen. Siehe auch Kommentar unseres Kollegen Dr. Montenbruck.

Besser auf dem Boden bleiben
All das widerspricht aber keinesfalls der Idee, die immense Energieabstrahlung der Sonne zur Versorgung der Menschheit zu nutzen. Speziell im sogenannten Sonnengürtel der Erde ist ein recht hoher Ertrag zu erzielen. Die jährliche Einstrahlung auf 0,5 Prozent der Fläche der Sahara entspricht dem heutigen Jahresprimärenergiebedarf der Menschheit. Das Desertec-Konzept, das in seinem Kern aus den 1980er Jahren stammt, sieht vor, dass in den Ländern Nordafrikas und dem Mittleren Osten viele Sonnen- und Windkraftwerke Strom produzieren. Sie sollen primär die Region selbst versorgen, aber über verlustarme Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen auch zur Stromversorgung Europas beitragen. Dieses Konzept hat in den letzten Jahren immer mehr Anhänger gefunden und 2009 hat sich eine Reihe von Unternehmen in der Desertec Industial Initiative (Dii) organisiert, um seine Umsetzung anzugehen. Diese Art der Energiegewinnung fliegt zwar nicht, sie ist aber sicher, zuverlässig, umweltfreundlich und bezahlbar – kurzum: zukunftsfähig. 

16. Juli 2010, 12:17Im Vorschlag werden zwei Ideen kombiniert: die Gewinnung von Energie mit einem großen Solarzellenschirm und das Schattenspenden zur Begrünung von Wüsten.

Beim ersten Teil ist zunächst die Frage zu stellen, ob ein weltraumbasierter Sonnenkollektor in der Gesamtbilanz wirklich Vorteile gegenüber einem erdgebundenen System bietet. Zwar könnte man im Weltraum im Idealfall von einer permanenten Beleuchtung profitieren und die Verluste der Atmosphäre vermeiden. Angesichts der hohen Kosten für die Verbringung eines Kollektors in den Weltraum wäre es aber wohl immer noch billiger einfach am Boden entsprechend größere Kollektoren zu bauen. Auch die Kosten für ein System zum Transport der gewonnenen Energie zur Erde (wie?) sind sicher nicht zu vernachlässigen.

Was den zweiten Teil des Vorschlags betrifft, ist ein geostationärer Satellit zwar immer über einem festen Punkt der Erde angesiedelt. Dies bedeutet aber nicht, dass auch der Schatten immer auf denselben Punkt der Erde fällt. Ein Sonnensegel, das immer denselben Punkt abdeckt, müsste mit einem komplizierten Antriebsystem versehen sein und vermutlich in großer Entfernung von der Erde stehen (ein erdnaher Satellit würde sich viel zu schnell um die Erde herumbewegen). Betrachtet man einmal den Erdmond als Beispiel eines Schattenspenders, so erkennt man auch, dass man selbst bei einem großen „Solarsegel“ nur einen sehr kleinen Kernschatten, aber einen sehr großen Halbschatten erhält. Man kann also nicht nur gezielt die Sahara abschatten, sondern wird evtl. größere Teile des Globus in Mitleidenschaft ziehen.

Zu bemerken wäre schließlich noch, dass es nicht möglich ist, mit vier geostationären Satelliten eine rechteckige Folie aufzuspannen. „Geostationäre“ Satelliten unterliegen ständigen Störkräften, die eine regelmäßige Bahnkontrolle erfordern. Außerdem kann ein geostationärer Satellit niemals permanent über oder unter dem Äquator stehen, sondern wandert im Lauf eines Tages von Norden nach Süden und wieder zurück, wenn er nicht durch aufwändige Antriebsystem davon abgehalten wird.

Die Idee stößt somit schnell an eine Reihe von grundlegenden Grenzen, die eine Realisierung eher unwahrscheinlich machen.