Weltweites drahtloses Stromnetz: Projekt der US-Armee startet

Schon vor fast 100 Jahren träumte Nikola Tesla davon, Strom drahtlos zu übertragen. In seiner Vision wollte er ein weltweites Stromnetz aufbauen, das kabellos Energie mit Sendetürmen überträgt.

Jetzt will DARPA, die Forschungsabteilung der US-Armee, das Konzept Realität werden lassen. Dazu wurde das Projekt POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) geschaffen. Dieses geht nun in die erste Phase.

Das Ziel ist „ein drahtloses Stromnetz zu schaffen, das Energie von neuen und bereits vorhandenen Quellen übertragen kann, inklusive dem Weltraum“, schreibt DARPA. Das Netz soll „schnell und verlässlich energiehungrige Kund*innen“ mit Strom versorgen.

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Phase 1

Für die erste Phase des Projekts, die jetzt startet, wurden 3 Teams ausgewählt. Diese entwickeln in Konkurrenz zueinander Konzepte, um Energie drahtlos über große Distanzen zu übertragen. Die 3 Teams sind RTX Corporation, Draper Laboratory und BEAM Company.

Phase 2

In Phase 2 sollen die Relais, die in Phase 1 designt wurden, getestet werden. Dazu werden sie in kleinen Containern von einem Flugzeug bzw. Fluggerät transportiert.

Die 3 Relais werden dann bewertet. Die Kriterien sind, wie präzise und effizient die Energie weitergeleitet wird, die Wellenlängen-Korrektur um die Qualität des Energiestrahls hochzuhalten und die Möglichkeit, einen Teil der gesammelten Energie gezielt abzuzweigen.

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Phase 3

In der dritten und finalen Phase des Projekts sollen 10-Kilowatt-Energie durch fliegende Relais weitergeleitet werden. Die Ausgangsquelle ist ein Laser am Boden. Das Ziel ist eine 200 Kilometer entfernte Bodenstation.

Die erste Phase soll 20 Monate dauern. Die zweite Phase soll Anfang 2025 voll anlaufen und sich darauf konzentrieren, die Relais in Flugzeuge zu integrieren, für Tests mit geringer Energieübertragung. Für die dritte Phase hat DARPA noch keinen konkreten Zeitplan genannt.

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Fliegendes Stromnetz

Laut DARPA sind effiziente Relais die kritische, fehlende Komponente, um das Beamen von Energie, über große Strecken hinweg, sinnvoll nutzbar zu machen. Sie sollen Konvertierungsverluste ausgleichen, die entstehen, wenn Energie mit verschiedenen Wellenlängen in einem Netzwerk übertragen wird. Werden die Relais in großen Flughöhen eingesetzt, sei dadurch auch die Energieübertragung effizienter, als wenn der Energiestrahl durch die dicke, turbulente untere Atmosphäre übertragen wird.

Wenn es nach DARPA geht, sollen Drohnen als fliegende Relais agieren. Sie sollen einen Teil der gesammelten Energie selbst nutzen und hätten dadurch unendlich Reichweite. Anstatt eines statischen drahtlosen Stromnetzes mit Türmen, so wie es sich Tesla vorgestellt hatte, schwebt DARPA also ein fliegendes, drahtloses Stromnetz vor, das bei Bedarf schnell erweitert oder verschoben werden kann.

Drohnenschwärme für den Kriegseinsatz

Wenig überraschend könnte die Versorgung von fliegenden Drohnen mit Energie auch für den Kriegseinsatz genutzt werden. DARPA nennt als Beispiel, dass man mit POWER Aufklärungsdrohnen so unendlich lange in der Luft bleiben können.

Kombiniert man diese Idee mit früheren Aussagen der US-Regierung, ein Netzwerk aus tausenden Drohnen aufzubauen, kann man sich ausmalen, wohin die Reise geht. Drohnen könnten kleiner und leichter gebaut werden, weil nur noch eine kompakte On-Bord-Energiequelle für Start und Landung nötig ist.

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Ist das drahtlose Stromnetzwerk einmal gespannt, könnte man solche Drohnen in Schwärmen in den USA starten und in weit entfernte Einsatzgebiete fliegen lassen, die sonst außerhalb der Reichweite wären. Entfällt das Gewicht für einen großen Akku oder Benzintank, könnten die Drohnen stattdessen stärker bewaffnet werden oder, im Falle einer Kamikazedrohne, einen größeren Sprengkopf haben.

Friedliche Nutzung von drahtlosem Strom

Für eine friedliche Nutzung liegen die Vorteile eines drahtlosen Stromnetzes auf der Hand. So könnten entlegene Regionen mit Energie versorgt werden. Sollte das fliegende Stromnetz kosteneffizient sein, könnten auch Gebiete eine Energieversorgung erhalten, die bisher aus Kostengründen nicht am regulären Stromnetz hängen. Schließlich kostet die Errichtung von Strommasten und Umspannenwerken viel Geld, das manch ärmere Länder nicht haben, weshalb manche Dörfer oder Inseln ihre Energie mit Dieselgeneratoren erzeugen.

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Eine weitere mögliche Nutzung ist die Übertragung des Stroms von erneuerbaren Energiequellen. Offshore-Windräder konnten etwa an den Plätzen im Meer mit der besten Windausbeute errichtet werden. Sie müssten nicht mehr in Küstennähe stehen, um den Strom mit Unterwasserleitungen zum Festland zu übertragen. Ähnlich könnte man Photovoltaik-Anlagen in unbewohnten Gegenden, weit fern der Zivilisation aufbauen (zb. Wüsten) und die gesammelte Energie drahtlos in eine tausende Kilometer entfernte Stadt beamen.