Mobiltelefone und Zahnbürsten lassen sich schon kabellos aufladen. Aber wäre es nicht praktisch, Strom auch über größere Strecken durch die Luft zu übertragen? Kein Kabelwirrwarr in der Wohnung oder, noch größer, nicht einmal Hochspannungsmasten in der Landschaft? Was wie Science-Fiction klingt, ist technisch möglich – dank Mikrowellen. In Berlin soll das Konzept jetzt industriereif werden.
Die Idee: Der Strom wird in etwas umgewandelt, das sich ohne Kabel senden lässt – ein Laserstrahl oder eine Mikrowelle. Laserstrahlen sind leichter zu stören und können zum Beispiel Wolken nicht durchdringen, elektromagnetische Wellen schon. Im Prinzip funktioniert das wie ein Mikrowellengerät in der Küche. Das sendet auch Wellen aus, Empfänger ist in diesem Fall das Essen, das sich erhitzt. Für Stromübertragung wird, sehr vereinfacht, der Strahl gerichtet und das Essen durch eine Empfangsantenne ersetzt.
Dem neuseeländischen Unternehmen Emrod ist es gelungen, Mikrowellen zu bündeln, so dass sie ohne große Streuverluste präzise verschickt werden können und sich auch steuern lassen. Bereits im September 2022 bewiesen die Experten, dass die Technik funktioniert. Das Experiment damals trugen unter anderem die europäische Raumfahrtagentur Esa und der Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus. Die Neuseeländer schickten in einer Halle von Airbus in München Strom über 36 Meter durch die Luft. Sende- und Empfangsantenne waren quadratisch mit jeweils knapp zwei Metern Diagonale.
Das Konzept überzeugte die Bundesagentur für Sprunginnovationen Sprind, die Emrod jetzt mit 2,2 Millionen Euro fördert. Der Plan: In Deutschland einen größeren Demonstrator bauen, die Vorstufe zu industrieller Massenfertigung etwa der Antennenelemente. Und dann, heißt es bei Sprind, sollte das Unternehmen reif sein für Risikoinvestoren und Anwendungen im großen Stil.
Genutzt werden könnte die Technik auf vielerlei Art. So kann sie sich die Esa vorstellen, künftig Strom mit Solarzellen im All zu gewinnen und Satelliten zu versorgen. Die Energie könnte auch gezielt auf Flugzeuge mit Elektroantrieb gestrahlt werden. Oder vielleicht Drohnen im Flug laden? Oder elektrische Großmaschinen zum Beispiel im Tagebau?
Auch ließen sich entlegene Gegenden etwa in den Bergen ans Stromnetz bringen, ohne Leitungen durch unwegsames Gelände legen zu müssen. Eine Studie für die britische Regierung hielt es für mach- und bezahlbar, ganze Orte direkt aus Solarfeldern im All zu versorgen. Dort oben stört die Atmosphäre nicht, die Solarzellen könnten deutlich mehr Energie erzeugen als auf der Erde.
Windparks auf dem Meer könnten einfach Strom senden, statt ihn durch ein teures Seekabel zu schicken. Und Katastrophengebiete, in denen das Netz zusammengebrochen ist, wären schnell wieder versorgt. Angetrieben wird das Ganze auch durch den Klimawandel, der Investitionen auch in radikalere Ideen anschiebt, wie eine Studie des Massachusetts Institute of Technology 2022 feststellt. Die Zeit sei reif.
Zunächst fehlt aber eine Anlage, die zeigt, dass es in großem Maßstab geht. Emrod hat zwei Jahre Zeit dafür. Gerade bauen die Neuseeländer in Berlin einen Standort auf. Deutschland ist für das Unternehmen nicht nur interessant, weil die Sprunginnovationsagentur Geld gibt, sondern auch, weil das Wissen über Mikrowellen und Antennen hierzulande weltweit führend ist.
Das Konzept geht zurück auf den Erfinder Nikola Tesla, der die Technik vor etwa 125 Jahren ausbaute. Kommerziellen Erfolg hatte sie damals nicht, weil der Bedarf fehlte und Kabel billiger waren. Die US-Raumfahrtbehörde Nasa und vor allem das US-Verteidigungsministerium sahen in den 60er Jahren zwar Potenzial, doch die Technik war nicht weit genug und vor allem zu teuer. Das ist jetzt anders, wobei noch einiges zu tun ist.
Den Strom in Mikrowellen umzuwandeln, ist kein Problem, der Versand ist effizient. Der Strahl transportiert 99 Prozent der Energie. Aber wenn er wieder in Energie umgewandelt wird, geht noch zu viel verloren. Zudem entsteht Wärme. Derzeit kommen 62 Prozent des eingespeisten Stroms am Ende von Emrods System wieder heraus. Ab 80 Prozent wird es wirtschaftlich attraktiv, wie es bei Sprind heißt. 85 Prozent peilen die Neuseeländer an.
Zunächst soll ein Kilowatt übertragen werden. Das reichte gerade, um zum Beispiel einen Föhn (ein bis zwei Kilowatt) kabellos zu betreiben. Die Vision sind ein Gigawatt. In den siebziger Jahren wurden bei einem Experiment bereits 35 Kilowatt über Kilometer durch die Luft geschickt.
Bleibt die Frage, was passiert, wenn ein Vogelschwarm durch den Mikrowellenstrahl fliegt oder ein Mensch ihm nahe kommt. Bisher gilt ein Sicherheitsabstand von drei Metern. Und die Neuseeländer schicken einen Leitstrahl mit. Sollte etwa ein Entenschwarm heranfliegen und den Leitstrahl durchbrechen, würde die Stromübertragung abgeschaltet. Emrod hat auch eine Drohne durch den Mikrowellenstrahl geflogen, deren Elektronik nicht zerstört wurde.
Im Englischen heißt die Technologie Power Beaming. Das erinnert doch sehr an die innovative Transportmethode aus der Kino- und Fernsehserie Star-Trek, in der die Crew sich aus dem Raumschiff Enterprise heraus auf Planeten beamen lässt. Angenommen, der Mensch bestünde komplett aus Energie, könnte diese Teleportation nicht doch im echten Leben funktionieren? Die Experten winken ab. Zumindest das ist Science-Fiction.