Der starke Anstieg der Photovoltaik war nur ein vorübergehender Phänomen. Ist Musks "Raum-Photovoltaik" ein großer Betrug?

Lasst uns alle in den Himmel aufsteigen!

Die Börsenkurse von Unternehmen im Bereich der Weltraum-Photovoltaik haben am vergangenen Freitag einen starken Anstieg verzeichnet. Am Montag haben sie wie erwartet mit einem höheren Eröffnungspreis begonnen, um dann zu fallen, als ob die Geschichten der vergangenen beiden Tage überhaupt keine Bedeutung hätten. Dennoch hat die Maiwei Co., die immerhin die führende Gesellschaft in diesem Sektor ist, während der Börsensitzung einen neuen Höchststand erreicht, was das Vertrauen auf dem Markt etwas gestärkt hat. Am Dienstag konzentrierte sich die Begeisterung immer noch auf wenige wenige Titel, und der breite Kursanstieg war wie ein Blitz im Dunkeln.

Es gibt zwei Faktoren, die die Leistung der Photovoltaik beeinflussen. Der erste ist Elon Musks Äußerungen. Musk möchte mit Sonnenenergie betriebene Künstliche-Intelligenz-Satelliten nutzen, um Rechenzentren im Weltraum zu unterstützen. Er plant, die Solarenergieproduktionskapazität von Tesla und SpaceX in den nächsten drei Jahren auf 100 Gigawatt pro Jahr zu erhöhen und schließlich auf 100 Gigawatt auf der Erde und 100 Gigawatt im Weltraum zu bringen. Hinzu kommt, dass die kommerzielle Raumfahrt in eine Phase des kollektiven Beschleunigungs eingetreten ist und sich mit der Weltraum-KI überlagert. Dies ist schließlich ein Bereich, in dem Google, Nvidia und andere Unternehmen zumindest teilweise involviert sind, und die Begeisterung ist kaum zu bremsen.

Der zweite Faktor ist, dass der Zweitmarkt eine positive Geschichte über die Photovoltaik benötigt. Zwei und eine halbe Jahre an Branchenverlusten haben die Cashflows und Nettovermögen vieler Unternehmen schwer getroffen. Auch die steigenden Preise für Metalle haben schließlich die Photovoltaikindustrie getroffen (z. B. Silber, dessen Preis stark gestiegen ist). Auf den ersten Blick scheint der Markt nicht sehr günstig zu sein. In einer solchen Situation sind positive Nachrichten willkommen. Die Analystenberichte der Wertpapierhäuser haben wiederholt Modelle präsentiert, die ein Billionenmarktpotential für die Photovoltaikindustrie bis 2030 prognostizieren. Die Hoffnung auf die Zukunft hat die gegenwärtige Spannung etwas abgemildert.

Eine Gruppe bemüht sich auf der Erde darum, die Kosten zu decken, während die andere im Weltraum von Billionenmärkten redet. Das Weltraum-Photovoltaik-Konzept wird in ausländischen Online-Foren eher kritisiert und in Zweifel gezogen. Welche Gruppe hat diesmal recht?

Eine bekannte Geschichte über einen Billionenmarkt

Seit dem Start des ersten Sonnensatelliten in den 1950er Jahren ist die Raumfahrt eines der ersten Anwendungsgebiete der Photovoltaik gewesen. Über die Jahrzehnte hinweg haben die Multijunction-Zellen aus Galliumarsenid für die Raumfahrt den Spitzenplatz in Bezug auf die Leistung behalten – beispielsweise werden die Produkte von Trina Solar in einigen Satelliten im Orbit verwendet. Sie zeichnen sich durch eine hohe spezifische Leistung und eine lange Bestrahlungslebensdauer aus, sind jedoch teuer und haben einen kleinen Markt. Daher werden sie seit langem als Nischenprodukte für die Militär- und Raumfahrtindustrie angesehen.

Früher haben wir das Weltraum-Photovoltaik-Konzept hauptsächlich deshalb in Zweifel gezogen, weil der Hauptbedarf damals darin bestand, die Elektrizität aus dem Weltraum auf die Erde zurückzubringen. Heute hat sich der Bedarf jedoch verlagert, da Datencentren in den Weltraum gebracht werden müssen. Jetzt besteht der Bedarf darin, die Rechenleistung direkt im Weltraum mit Strom zu versorgen.

Diese Verlagerung hat drei Dinge direkt verändert.

Erstens hat sich das Maßstab des Marktpotenzials erhöht, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass der Fortschritt der kommerziellen Raumfahrt den Erwartungen entspricht.

Der Strombedarf von herkömmlichen Satelliten ist äußerst begrenzt. Die Solarmodule von Kommunikations- und Fernerkundungssatelliten haben normalerweise eine Leistung im Kilowatt-Bereich. Weltweit werden pro Jahr ein paar hundert Satelliten ins Weltall geschossen, und der globale Markt für Solarmodule liegt nur im Bereich von ein paar Milliarden Yuan. Selbst wenn die Anzahl der Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn stark zunimmt, ist die Photovoltaik nur ein Teil der Kosten. Es ist schwierig, sich einen Billionenmarkt vorzustellen. Aber die Weltraum-Rechenleistung hat diese Schätzung überholt.

Es geht im Internet eine Marktaufschlüsselung von einer Wertpapierfirma herum: Der globale Markt für die Photovoltaik von Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn wird bis 2030 auf etwa 2,95 Milliarden Yuan geschätzt, was das Zehnfache des gegenwärtigen Niveaus ist. Wenn die Einrichtung von Weltraum-Datencentren im Bereich von 10 Gigawatt beginnt und man die Solarmodule mit 150 Yuan pro Watt schätzt, entspricht der Photovoltaik-Teil jährlich einem Markt von 1,5 Billionen Yuan.

Wenn man weiter annimmt, dass es eine Weltraum-Rechenleistung von 100 Gigawatt gibt und man die Solarmodule konservativ mit 15 Yuan pro Watt berechnet, liegt der Markt für Solarmodule auch im Bereich von etwa einer Billion Yuan. Wenn man die zugehörigen Strukturen, die Wärmeverwaltung und die Energiespeicherung hinzufügt, kann das gesamte Projektvolumen mehrere Billionen Yuan erreichen. Dies ist eine aufregende Zahl. Hierbei handelt es sich um neue Nachfrage, nicht um die akkumulierte Nachfrage. Braucht die Photovoltaik-Narration noch die alte Logik? Wahrscheinlich nicht mehr.

Zweitens hat die Nachfrage nach Rechenleistung zu einer positiven Veränderung geführt und das größte Problem direkt umgangen.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte war die größte Vision der Weltraum-Photovoltaik die Weltraum-Solarstromstation: Die Sonnenenergie wird in einer hohen Erdumlaufbahn gesammelt und über Mikrowellen oder Laser auf die Erde zurückgesendet. Dieses Modell ist akademisch durchaus machbar, aber in der Praxis fast unmöglich umzusetzen – die Effizienz der langfristigen Energieübertragung, die Sicherheit und die Kosten der Empfangsstationen auf der Erde sind alle riesige Hindernisse.

Aber die Weltraum-Rechenleistung umgeht diesen Schritt der Stromrücksendung. Satelliten und Raumstationen benötigen ohnehin Strom. Wenn man einen Teil der KI-Trainings- und Inferenzaufgaben in den Orbit verlagert, muss man nur die Ergebnisse auf die Erde senden. Sowohl die Bandbreite als auch der Energieverbrauch sind viel geringer. Das Photovoltaiksystem muss nur die Rechenmodule und die Kommunikationsverbindungen mit Strom versorgen.

Außerdem haben Blogger wie Eager Space und Scott Manley bei ihrer Analyse der Weltraum-Photovoltaik darauf hingewiesen, dass die Lichtverhältnisse im Weltraum außergewöhnlich günstig sind, insbesondere in der Dämmerungsbahn. Dort kann man fast das ganze Jahr über Sonnenlicht nutzen, und die Zeit, in der die Sonne verdeckt ist, ist sehr kurz. Die äquivalenten Stromerzeugungsstunden sind weit höher als auf der Erde. Für die Photovoltaikindustrie auf der Erde, die gewöhnt ist, alles anhand des Stromkosten pro Kilowattstunde zu messen, hat diese Einstellung ihre Vorteile.

Drittens beginnt die Weltraum-Rechenleistung mit der KI. Die Anforderungen an die Stromversorgungssicherheit, die Leistungsdichte und die Kühlkapazität bei der Training und Inferenz von großen Modellen sind weit höher als bei herkömmlichen Satellitenlasten. Unternehmen wie Nvidia, Google und Amazon haben bereits öffentliche Pläne für die Verlagerung eines Teils der GPU-Rechenleistung in den Weltraum geäußert.

Google hat die optimistischste Prognose wie folgt formuliert: „In der Geschichte waren die hohen Startkosten immer der Haupthemmnis für die Entwicklung von groß angelegten Weltraum-Systemen. Unsere Analyse der historischen und prognostizierten Marktdaten zeigt jedoch, dass der Preis, wenn die Lernkurve weiter verläuft, Mitte der 2030er Jahre möglicherweise unter 200 US-Dollar pro Kilogramm fallen könnte. Bei diesem Preisniveau würde die Kosten für den Start und den Betrieb eines Weltraum-Datencenters pro Kilowatt pro Jahr ungefähr den Energiekosten eines vergleichbaren Datencenters auf der Erde entsprechen.“

Somit ist die Weltraum-Photovoltaik in ein bisher nie dagewesenes Ökosystem eingebunden: Niedrige Erdumlaufbahn-Konstellationen, In-Orbit-Services, Raumstationen, GPU, Datencenterschränke, Kühlungssysteme, Solarmodule, Strommanagement, Energiespeicherung, Wärmeverwaltung... Die Kombination von Weltraum, KI und Photovoltaik lässt sich plausibel bewerten, und die Analystenberichte der Wertpapierhäuser sind gerne bereit, Zahlen zu präsentieren. Vom narrativen Aufbau her ist dies ein fast selbständiger geschlossener Kreis.

Derzeit steigen die Aktienkurse von Junda Co., Risen Energy Co., Maiwei Co. und Autowei Technology Co. hauptsächlich aufgrund von Neuigkeiten an, wie beispielsweise ihre Beziehungen zu SpaceX oder Gerüchten über HJT/Perowskit-Anlagen. Unternehmen wie Lushan New Materials Co. sind dagegen eng mit den Materialien verbunden.

Was genau ist fortschrittliche Produktionskapazität?

Wenn die Weltraum-Photovoltaik realisiert wird, wird es darum gehen, wer in der Lage ist, die stabilste, leichteste und bestrahlungsbeständigste Stromversorgung pro Masse und Fläche bereitzustellen.

Auf der Erde war man der Meinung, dass P-Typ-Batterien (wie PERC) veraltete Produktionskapazitäten seien, während die N-Typ-TOPCon-, HJT- und BC-Technologien den fortschrittlichen Weg repräsentieren. Aber im Weltraum gibt es einige harte Bedingungen:

Unter diesen Bedingungen ist der Weg, der auf dickeren Siliziumscheiben und Frontgittern basiert, nicht die beste Wahl. Die P-Typ-HJT-Batterien mit doppelter Passivierung, Niedertemperaturprozess und dünnen Scheiben rücken wieder in den Fokus. Die Perowskit/Perowskit-Multijunction-Batterien haben aufgrund ihrer hohen spezifischen Leistung und Flexibilität fast allgemeine Anerkennung als die endgültige Technologie erhalten – zumindest im Hinblick auf die Stimmung. Voraussetzung ist jedoch, dass das Problem der Stabilität schrittweise durch technische Mittel gelöst wird.

Risen Energy hat in mehreren Investorengesprächen betont, dass seine P-Typ-ultradünnen HJT-Batterien bereits eine Dicke von 50–70 Mikrometern erreicht haben und dass es noch Potential für eine weitere Dünnung gibt. Für die Weltraum-Photovoltaik, die auf spezifische Leistung und Flexibilität Wert legt, ist dieser Vorteil der dünnen Scheiben sicherlich attraktiv.

Es gibt auch viele Neuigkeiten über die Perowskit-Technologie. Beispielsweise haben Jinko Solar und Jingtai Technology eine Partnerschaft eingegangen und ein Forschungs- und Entwicklungsparadigma von KI und Materialien gezeigt. Sie nutzen Literaturrecherche, automatische Experimente und Online-Charakterisierung, um eine strukturierte Datenbank zu erstellen. Dann kombinieren sie diese mit quantenphysikalischen Modellen und großen Branchenmodellen, um optimale Materialkombinationen und Strukturentwürfe zu entwickeln.

Die Technologie ist so fortschrittlich und der Parameterraum so groß, dass das menschliche Gehirn nicht mehr ausreicht. Wir müssen auf Maschinen zurückgreifen, um Fehler auszumerzen.

Angesichts der Tatsache, dass die typische Lebensdauer von Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn nur fünf Jahre beträgt, sind die Anforderungen an die Lebensdauer der Perowskit-Batterien im Weltraum weit niedriger als die 30 Jahre auf der Erde. Wenn die Batterien nur fünf Jahre halten können, haben sie bereits kommerziellen Wert. Im Laufe des technologischen Fortschritts kann die Lebensdauer schrittweise verlängert werden.

Trina Solar hat in einem Gespräch mit Investoren klar gemacht, dass es auf drei Wegen in die Weltraum-Photovoltaik investiert: Kristallsilizium-Batterien (wie HJT), Perowskit-Multijunction und III-V-Galliumarsenid-Multijunction. Darüber hinaus hat es bereits mit nationalen und internationalen Raumfahrtinstitutionen zusammengearbeitet.

Wer hätte gedacht, dass eine neue Geschichte so große Veränderungen bringen würde. In der Weltraum-Photovoltaik-Industrie ist die Halbleiter-Batterie nur ein Teil der Kette. Viele Schlüsselfaktoren liegen tatsächlich bei den „Nebenrollen“.

Erstens die Verkapselung und die flexiblen Substrate. Die Anforderungen an die Verkapselung im Weltraum lassen sich grob mit vier Worten zusammenfassen: Bestrahlungsbeständigkeit, Hitzeschutz, Leichtigkeit und hohe Dichtigkeit. Die herkömmlichen Lösungen für Photovoltaikmodule auf der Erde, die auf Glas und Verkapselungsklebstoff basieren, lassen sich nicht einfach in den Weltraum übertragen. Unternehmen wie Lushan New Materials Co. beginnen, maßgeschneiderte Verkapselungslösungen für verschiedene Batterietypen (Perowskit, P-HJT, Galliumarsenid-Multijunction) anzubieten:

Die Verkapselungslösung für Perowskit-Batterien wurde bereits von führenden Perowskit-Unternehmen validiert. Die Verkapselungslösung für P-Typ-HJT-Batterien befindet sich derzeit in der Phase der kleinen Serienvalidierung bei Raumfahrtunternehmen. Die Verkapselungslösung für