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22.01.2019

Solarenergie 18 Jahre speichern?

Schwedische Forscher haben eine neue Molekülart entwickelt, mit der die Speicherung von Sonnenenergie deutlich effizienter werden könnte.

Forscher der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg haben eine neue Verbindung aus Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff entwickelt, die zur Lösung vieler Probleme bei der Speicherung erneuerbarer Energien beitragen könnte. Das Molekül ist für den Einsatz als Teil des Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST)-Systems des Forscherteams konzipiert. Wird es in flüssiger Form im Sonnenlicht platziert, verändern sich die Bindungen zwischen seinen Atomen und verwandeln es in ein energiereiches Isomer, das in der Lage ist, Sonnenenergie zu speichern.

MOST: So funktioniert’s

Beim Prototyp-System der Forscher wird die Energie der Sonne mit Hilfe einer Vorrichtung ähnlich einer Satellitenschüssel eingefangen, die der Bewegung der Sonne folgt und das Licht zu einem einzigen Punkt lenkt, der das Isomer enthält. Die Isomere werden dann bei Raumtemperatur gelagert, um das Energiepotenzial des Moleküls besser zu erhalten und den Energieverlust zu minimieren.

Um die Energie wieder freizusetzen, wird das Isomer dann durch einen speziellen Katalysator gefiltert, der die Freisetzung der geladenen Energie steuern kann. Die im Katalysator ablaufende Reaktion erwärmt das Isomer um 63 Grad Celsius, gibt die Energie frei und bringt das Molekül gleichzeitig in seinen Ursprungszustand zurück, um es im Anschluss weiterzuverwenden. So kann die an einem Tag gesammelte Solarenergie erhalten und später genutzt werden, wenn die Erzeugung von traditionellem Solarstrom nicht möglich ist – zum Beispiel nachts oder an bedeckten Tagen.

Die Erfindung könnte laut dem Projektteam in Hausheizungen eingesetzt werden, die die Moleküle in einem kreisförmigen Prozess vom Dach an die Heizungsanlage weitergeben. Darüber hinaus beeinträchtigt die Reaktion, die innerhalb des MOST-Systems stattfindet, das Molekül nicht weiter, so dass es auf unbestimmte Zeit für ein emissionsfreies Heizen wiederverwendet werden kann.

Das Chalmers-Team ist nicht die einziger Forschergruppe, die an einer molekularen Lösung zur Energiespeicherung arbeitet, auch das MIT entwickelt aktuell ein ähnliches System. Laut Forschungsteamleiter Kasper Moth-Poulsen arbeitet das MOST-System jedoch bereits jetzt besser als erwartet: „Die Energie in diesem Isomer kann für eine Dauer bis zu 18 Jahren gespeichert werden. Und wenn wir die Energie extrahieren und nutzen, erhalten wir eine Wärmesteigerung, die größer ist, als wir es zu hoffen gewagt haben.“

Es wird gehofft, dass das MOST-System die Probleme der Speicherung erneuerbarer Energien überwinden kann, die das Konzept lange gehemmt haben. Das Hauptproblem erneuerbarer Energiequellen ist, dass sie intermittierend sind, also Schwankungen unterliegen: Die Sonne scheint nicht ununterbrochen, der Wind weht nicht kontinuierlich usw. Hinzu kommt der schwankende Energiebedarf der Nutzer.

Derzeit wird Solarenergie oft in großen Lithium-Batterien gespeichert, die jedoch aufgrund ihrer Größe und Kosten für den häuslichen Gebrauch unpraktisch sind. Darüber hinaus beginnen sie, die Ladung zu verlieren, sobald sie von den Solarmodulen getrennt werden – innerhalb weniger Wochen können sie sich komplett entladen. Das macht sie vor allem für den Erhalt der Energie zwischen den Jahreszeiten ungeeignet, die sich durch ein sehr unterschiedliches Niveau der Energieproduktion und des Energiebedarfs auszeichnen können.

Moth-Poulsen und sein Team müssen ihr Konzeptalso  noch zu einem stimmigen Ganzen weiterentwickeln und die Wärmeleistung des Moleküls erhöhen, um dem Problem Herr werden zu können. Das Team strebt eine Leistungssteigerung auf 110 Grad Celsius an, bevor es eine kommerzielle Version herausbringt. – Dies soll möglichst im nächsten Jahrzehnt erreicht werden.

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Quelle   RESET 2019 | Geschrieben von Mark Newton | Dieser Artikel ist eine Übersetzung von Lydia Skrabania. Das Original wurde auf unserer englischen Seite veröffentlicht.

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