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hzbEMIL • Watching the Secret Lives of Atoms

From Solar Cells to Green IT - New Materials for Energy Transition

authored a year ago:

Einmal Sonne tanken, bitte!

Eine Zukunft ohne Erdöl und Kohle, das ist zurzeit der Traum vieler Politiker und Klimaschützer. Allerdings können wir diese fossilen Energieträger nicht einfach aus unserem Alltag streichen ohne weitreichende Einschnitte vorzunehmen. Aber vielleicht können wir sie ersetzen.

Eine vieldiskutierte Alternative zu Erdöl & co. sind solare Brennstoffe. Dahinter verbirgt sich die Idee, Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln, beispielsweise indem Wassermoleküle (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) getrennt werden. Die dazu notwendige Elektrolyse wird mit Solarstrom betrieben. Der so entstandene Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte und kann bei Bedarf als Kraftstoff oder ähnliches eingesetzt werden. Dieses oder ähnliche Verfahren würden eine nachhaltige Energieerzeugung (Solarstrom, Wärme) mit einer umweltverträglichen Speicherung (Wasserstoff, Kohlenstoffverbindungen) verknüpfen.

SolareBrennstoffe

Bild: HZB/Heike Cords

Das klingt natürlich viel einfacher, als es tatsächlich ist. Zwar konnte bereits grundsätzlich gezeigt werden, dass dieses Verfahren machbar ist. Allerdings waren die erzielten Wirkungsgrade (also wie viel von der aufgenommenen Energie auch gespeichert werden kann) in der Vergangenheit noch zu gering, um wirtschaftlich zu sein. Experten schätzen, dass mit Sonnenlicht erzeugter Wasserstoff ab einer Effizienz von 15 Prozent konkurrenzfähig zu fossilen Energieträgern werden könnte, das entspricht einem Preis pro Kilogramm Wasserstoff von etwa vier US-Dollar. Der Rekordwert für die direkte solar Wasserspaltung aus dem Jahr 2015 liegt derzeit bei 14 Prozent.

Um den Wirkungsgrad weiter in die Höhe zu treiben, sind Materialforscher gefragt. Dabei geht es nicht nur darum, dass Sonnenlicht besser einzufangen, sondern auch die chemischen Reaktionen bei der Wasserspaltung effizienter zu gestalten. Beispielsweise indem neue Katalysatoren verwendet werden. Aber auch Materialien, die den erzeugten Wasserstoff aufnehmen können, müssen gefunden und erforscht werden. Auf Emil wartet also eine Menge Arbeit.