Solarthermie trifft Chemie: Alternative zu Kohle und Gas

Warmes Wasser vom Dach lässt sich ganz problemlos erzeugen. Ein Vakuumröhrenkollektor erhitzt mit der Wärmestrahlung der Sonne das durchlaufende Wasser und in einem Speicher lässt es sich mindestens einen Tag aufbewahren.

Leider funktioniert genau das im Winter allenfalls ein bisschen, meistens gar nicht. Natürlich könnte man den Strom einer Photovoltaikanlage in einem Stromspeicher aufbewahren. Allerdings sorgen die Umwandlung in Strom, die Übertragung in einen Akku, die spätere Entladung und erneute Umwandlung für unnötige wie erheblich Verluste.

Ganz anders sieht die Sache mit einem Photoschalter aus. Dabei handelt es sich um ein Molekül, welches bei Bestrahlung, in diesem Fall mit Sonnenlicht, seine Geometrie und chemische Eigenschaften verändert. In dieser neuen Form verbleibt es, bis die Rückwandlung angestoßen und damit Wärme freigesetzt wird.

Neue Moleküle, neue Technik

Derartige Moleküle werden bereits seit mindestens 30 Jahren erforscht. Ungünstigerweise waren Energiedichte und die Bandbreite der nutzbaren Strahlung äußerst unzureichend, sodass eine praktische Nutzung kam in Reichweite schien.

Anders sieht es bei der von den Universitäten Siegen und Mainz vorgestellten Technik aus. Durch die Verwendung neuartiger Photoschalter konnte die Energiedichte auf das Niveau aktueller Lithium-Ionen-Akkus angehoben werden. Sie liegt jetzt bei 300 bis 1.000 Joule pro Kilogramm, somit etwa 300 Wattstunden pro Kilogramm. Das ist zwar nur knapp ein Zehntel von Kohle, aber ausreichend, um mit einer akzeptablen Menge im Winter ein halbwegs gedämmtes Haus zu heizen.

Gelungen ist es zudem, das nutzbare Lichtspektrum auf das Dreifache auszuweiten, um auf kleinerer Fläche eine möglich hohe Lichtnutzung zu erreichen. Hierfür kommt eine indirekte Absorption des Sonnenlichts zum Einsatz, die mit dem System der Photosynthese vergleichbar ist. Kleiner Bonus: Das verwendete Spektrum überschneidet sich fast gar nicht mit dem, welche Solarzellen benö

Gigantischer Bedarf

Und auch die Speicherung liegt in einem praktikablen Bereich. Aktuell wird davon ausgegangen, dass die Moleküle sich mehrere Monate aufbewahren lassen, ohne dass diese von selbst in ihre ursprüngliche Struktur zurückfallen.

Einsatzmöglichkeiten gäbe es in jedem Fall viele. Immerhin die Hälfte der weltweit verbrauchten Energie wird für die Erzeugung von Wärme genutzt. Dafür die im Sommer reichlich vorhandene Strahlung der Sonne bis in den Winter zu speichern, hört sich da mindestens interessant an.