Mit einem von schwedischen Forschern entwickelten „Supermolekül" kann Solarstrom auch als Energiequelle genutzt werden.
Unsere Sonne ist eine unerschöpfliche Energiequelle und der Hoffnungsträger für die Energiewende. Mit Hilfe von Photovoltaik wird der Planet bereits indirekt angezapft. Diese Energie zu speichern und nutzbar zu machen, zählt aber zu den größten Herausforderungen. Was aber, wenn wir Sonnenenergie einfangen und speichern könnten? Und sie dabei nicht nur als Wärmequelle, sondern als Stromquelle nutzen könnten? Forschern der schwedischen Universität Göteborg ist ersteres bereits 2018 mit einem selbst entwickelten Energiesystem gelungen. Jetzt, vier Jahre später, melden sie den nächsten Durchbruch: Mit der gespeicherten Energie lässt sich auch Elektrizität erzeugen.
Die Photovoltaik-Anlagen sind abhängig von der Sonnenstrahlung (direkt und indirekt). Zwischen 1300 und 1900 Stunden können durchschnittlich jährlich gespeichert werden. Aber: Ein Jahr hat knapp 8760 Stunden. Den Forschern der Chalmers University of Technology gelang es, Solarstrom und solare Wärme auch dann zu nutzen, wenn die Sonne nicht scheint.
„Eine radikal neue Art der Stromerzeugung“
„Dies ist eine radikal neue Art der Stromerzeugung aus Sonnenenergie. Es bedeutet, dass wir die Sonnenenergie nutzen können, um unabhängig von Wetter, Tageszeit, Jahreszeit oder geografischer Lage Strom zu erzeugen. Es handelt sich um ein geschlossenes System, das ohne Kohlendioxidemissionen auskommt“, wird der Forschungsleiter Kasper Moth-Poulsen, Professor an der Fakultät für Chemie und Chemieingenieurwesen, in einer Aussendung zitiert.
Wie funktioniert es? Die Forscher haben ein Supermolekül entwickelt, das aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff besteht. Wird es erwärmt, ändert sich seine Form - es besteht zwar noch aus den gleichen Atomen, doch sie sind anders angeordnet. Sie bilden ein energiereiches Isomer. So werden Moleküle genannt, die aus den gleichen Bausteinen bestehen, aber eine andere Form bilden.
Als Basis dient das von den Forschern entwickelte Solarenergiesystem "Most" (Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems). Damit kann das Isomer dann in flüssiger Form gespeichert werden. Und das für 18 Jahre, wenn notwendig. So lange kann das Isomer bei Umgebungstemperatur gelagert werden. Um es freizusetzen, braucht es einen speziellen Katalysator, der die gespeicherte Energie in Form von Wärme freisetzt und das Molekül wieder in seine ursprüngliche Form umwandelt, um es so in herkömmlichen Heizsystemen einsetzen zu können.
Der nächste große Durchbruch
In Kombination mit einem mikrometerdünnen thermoelektrischen Generator kann das mit Forschern in Shanghai optimierte Energiesystem auch Strom auf Knopfdruck erzeugen.
Um das zu demonstrieren, wurde das von den schwedischen Forschern entwickelte Molekül zu den Kollegen an der Shanghai Jiao Tong University geschickt, wo die Energie freigesetzt und mit Hilfe des entwickelten Generators in Stron umgewandelt wurde: „Im Grunde genommen wurde die schwedische Sonne auf die andere Seite der Welt geschickt und in China in Strom umgewandelt", fasst der Forschungsleiter den Versuch zusammen.
Bisher allerdings ist die daraus gewonnene Strommenge noch überschaubar. Doch Forschungsleiter Kasper Moth-Poulsen glaubt, dass vielmehr in dieser Technik steckt als bisher möglich scheint. Sie kann eines Tages genutzt werden, um Solarstrom in der Nacht und an Tagen zu verwenden, an denen dicke Wolken die Sonnenstrahlen abschirmen. Bisher sind dafür teure Batterien nötig.
„Doch bis wir mit der gespeicherten Sonnenenergie unsere technischen Geräte aufladen oder unsere Häuser heizen können, ist noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig“, hieß es. Zwar seien die Basismaterialen auf denen das Energiesystem basiert, einfach, aber sie müssten noch angepasst werden, um sie tatsächlich ausreichend kosteneffizient produzieren zu können. Daher werde man weiterhin mit den japanischen Partnern daran arbeiten, das System zu optimieren.