„Schwedische“ Solarenergie in Shanghai in Strom umgewandelt

„Dies ist eine radikal neue Art der Stromerzeugung aus Solarenergie“, fasst Forschungsleiter Kasper Moth-Poulsen, Professor an der Fakultät für Chemie und Chemieingenieurwesen der technischen Universität Chalmers in Schweden, die jüngsten Erfolge zusammen. In der Tat könnte die neue Technik das Hauptproblem der erneuerbaren Energien lösen, indem sie Sonnenenergie nicht sofort in Strom umwandelt, sondern erst bei Bedarf – und dort, wo der Strom gebraucht wird.

Nicht nur könne Solarenergie bis zu 18 Jahre gespeichert werden, so die Forscher. Prof. Moth-Poulsen erklärt: „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.“

Die neue Studie erschien in Zusammenarbeit mit Forschern aus Shanghai Mitte März in der Fachzeitschrift „Cell Reports Physical Science“.

Gespeicherte Sonne um die halbe Welt geschickt

Die neue Technologie basiert auf dem in Schweden entwickelten Solarenergiesystem MOST. Die Abkürzung steht für „Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems“, beziehungsweise einem „Molekularen Solarthermischen Energiespeichersystem“. Es basiert auf einem Molekül, das seine Form verändert, wenn es mit Sonnenlicht in Berührung kommt. Dadurch speichert es die Sonnenenergie in der chemischen Struktur und kann sie bei Bedarf wieder freisetzen.

Bereits die Vorstellung dieses chemischen Energiespeichers im Oktober 2018 löste großes Interesse an der Erfindung aus. Indem sie ihr Molekül an einen thermoelektrischen Generator angeschlossen haben, gelang es den Forschern um Prof. Moth-Poulsen nun, ihr System auch für die Stromerzeugung zu nutzen. Die Technik könne schließlich zu energieautarker Elektronik führen, so ihre Erfinder.

Um das mit „schwedischer Sonnenenergie“ geladene Molekül zur Stromerzeugung zu nutzen, schickten es die schwedischen Forscher zu ihren Kollegen an der Shanghai Jiaotong-Universität. Sie entwickelten eine Methode, um die chemische Energie aus dem Molekül freizusetzen. Im Grunde genommen wurde „die schwedische Sonne auf die andere Seite der Welt geschickt und in China in Strom umgewandelt“, so die Forscher.

Solarenergie per Lastwagen

Das molekulare solarthermische Energiespeichersystem ist ein geschlossenes Energiesystem. Es basiert auf einem speziell entwickelten Molekül aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff, das sich bei Sonneneinstrahlung in ein energiereiches Isomer verwandelt. Ein Isomer ist ein Molekül, das aus denselben Atomen besteht, aber anders angeordnet ist. Das Isomer kann in flüssiger Form gespeichert und transportiert werden. Nachts oder im Winter kann man es dann nutzen.

Die Forscher haben das System so weit verfeinert, dass es nun möglich ist, die Energie bis zu 18 Jahre lang zu speichern. Ein speziell entwickelter Katalysator setzt die gespeicherte Energie in Form von Wärme frei. Dadurch erhält das Molekül seine ursprüngliche Form zurück. Anschließend kann es wiederverwendet und erneut „geladen“ werden. In Kombination mit einem thermoelektrischen Generator kann die Wärme zur Stromerzeugung genutzt werden.

„Der Generator ist ein ultradünner Chip, der in Kopfhörer, Uhren und Telefone integriert werden könnte“, erklären die Forscher zuversichtlich. Bislang habe man jedoch nur kleine Mengen Strom erzeugt, „aber die neuen Ergebnisse zeigen, dass das Konzept wirklich funktioniert.“

Durchbruch für die Erneuerbaren?

Lässt sich diese Erfindung im industriellen Maßstab anwenden, birgt die Speicher- und Transportfähigkeit enormes Potenzial für die erneuerbare und emissionsfreie Energieerzeugung. Bis mit der gespeicherten Sonnenenergie jedoch Geräte aufgeladen oder Häuser beheizt werden können, sei noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig.

„Gemeinsam mit den verschiedenen Forschungsgruppen, die an dem Projekt beteiligt sind, arbeiten wir nun daran, das System zu optimieren. Die Menge an Strom oder Wärme, die es gewinnen kann, muss erhöht werden. Auch wenn das Energiesystem auf einfachen Basismaterialien basiert, muss es so angepasst werden, dass es ausreichend kosteneffizient produziert werden kann und somit eine breitere Einführung möglich ist“, wirft Prof. Moth-Poulsen einen Blick in die Zukunft.

(Mit Material der Technischen Universität Chalmers, Schweden)

Dieser Artikel erschien zuerst in der Epoch Times Wochenzeitung, Ausgabe Nr. 42, vom 30. April 2022.