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„MOST“ speichert Sonnenergie in flüssiger Form

Elektronik
20.04.2022 08:00

Bereits 2018 hatten Wissenschaftler der Chalmers University of Technology im schwedischen Göteborg gezeigt, dass es mithilfe eines selbst entwickelten Energiesystems möglich ist, Sonnenenergie einzufangen, sie bis zu achtzehn Jahre lang zu speichern und dann in Form von Wärme freizugeben, wenn und wo sie benötigt wird. Nun gelang es ihnen, aus der gespeicherten Energie auch Elektrizität zu erzeugen. Dies könnte in Zukunft zu selbstaufladender Elektronik führen, die gespeicherte Sonnenenergie bei Bedarf nutzt.

„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“, so Forschungsleiter Kasper Moth-Poulsen, Professor an der Fakultät für Chemie und Chemieingenieurwesen in Chalmers, in einer Mitteilung.

Die neue Technologie basiert auf dem Solarenergiesystem „MOST“ (Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems), das an der technischen Hochschule entwickelt wurde. Dieses basiert auf einem speziell entwickelten Molekül aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff, das sich bei Sonneneinstrahlung in ein energiereiches Isomer verwandelt - ein Molekül, das aus denselben Atomen besteht, aber anders angeordnet ist. Das Isomer kann dann in flüssiger Form gespeichert werden, um es bei Bedarf, z. B. nachts oder im Winter, zu nutzen.

Die Forscher haben das System bereits so weit verfeinert, dass es möglich ist, die Energie bis zu 18 Jahre lang zu speichern. Ein speziell entwickelter Katalysator setzt die gespeicherte Energie in Form von Wärme frei und bringt das Molekül wieder in seine ursprüngliche Form zurück, sodass es in einem Heizsystem wiederverwendet werden kann. Jetzt gelang ihnen ein weiterer Durchbruch: In Kombination mit einem mikrometerdünnen thermoelektrischen Generator kann das in Zusammenarbeit mit Forschern in Shanghai optimierte Energiesystem nun auch auf Bestellung Strom erzeugen.

(Bild: Chalmers University of Technology | Daniel Spacek, neuroncollective.com)

Schwedische Sonnenenergie in China in Strom umgewandelt
Um das zu demonstrieren, schickten die schwedischen Forscher ihr speziell entwickeltes und mit Sonnenenergie geladenes Molekül zu ihren Kollegen Tao Li und Zhiyu Hu an der Shanghai Jiao Tong University, wo die Energie freigesetzt und mithilfe des von ihnen entwickelten Generators in Strom umgewandelt wurde. „Im Grunde genommen wurde die schwedische Sonne auf die andere Seite der Welt geschickt und in China in Strom umgewandelt“, erläutert die Chalmers-Universität das Prinzip.

Noch viel Arbeit nötig
„Der Generator ist ein ultradünner Chip, der in elektronische Geräte wie Kopfhörer, intelligente Uhren und Mobiltelefone integriert werden könnte. Bislang haben wir nur kleine Mengen Strom erzeugt, aber die neuen Ergebnisse zeigen, dass das Konzept wirklich funktioniert. Es sieht sehr vielversprechend aus“, so Zhihang Wang von der TU in Göteborg. Dieser zufolge birgt die Forschung ein großes Potenzial für die erneuerbare und emissionsfreie Energieerzeugung. „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.

Gemeinsam arbeite man daher 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“, sagte Kasper Moth-Poulsen.

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