Klimablog

Neue (revolutionäre?) Methode zum Speichern von Sonnenenergie

03.August 2011

Der rechtzeitige Umstieg von den fossilen zu den erneuerbaren Energien muss und kann mit den bereits existierenden Technologien erreicht werden (siehe z.B. unseren Bericht über die roadmap2050). Man muss zum Glück nicht auf die Entdeckung neuer, bisher unbekannter Techniken hoffen oder warten. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass auch beim breiten kommerziellen Einsatz auch von bereits existierenden Technologien neue und überraschende Impulse aus der Forschung kommen. Es wird vermehrt geforscht, der Markt liefert Rückmeldungen und Verbesserungswünsche, die Geschäfte der Firmen erlauben Investitionen in Forschung. All das führt dazu, dass neue Lösungen, auch völlig überraschende auftauchen. Die Ökonomen nennen diesen Effekt “induzierte Innovation”.

Tatsächlich kann man beobachten, dass schon jetzt vermehrt auf diesem Gebiet geforscht wird und immer wieder Meldungen über neue, überraschende Lösungen auftauchen. Vor einiger Zeit haben wir über die Arbeiten von Daniel Nocera am MIT  berichtet. Sein Ziel ist die Entwicklung einer Solarzelle, die Wasserstoff produziert. In einer  MIT Mitteilung vom Juni wird über den seitherigen Fortschritt dieser Forschung berichtet. Die Fortschritte sind sehr eindrücklich, Nocera hat auch bereits eine Firma gegründet, Sun Catalytix, die eine erste Generation dieser Technologie vermarktet. Die Fortschrittsmeldung zeigt aber auch, dass vom ersten Forschungsresultat bis zu einem breiten kommerziellen Einsatz meist ein sehr langer Weg liegt.

Ebenfalls vom MIT kommt eine Meldung über einen ebenfalls überraschenden neuen Effekt: eine neue Methode zum Speichern von Sonnenenergie. Es ist kein Zufall, dass auch dieser Erfolg auf der Entwicklung eines neuen Materials beruht. Die Materialforschung ist gerade infolge der Fortschritte in der Nanotechnologie in einer ausserordentlich produktiven Phase. In einer Online Publikation wird die Erfindung beschrieben.

Die Speicherung von Sonnenenergie in chemischer Form ist für viele Anwendungen vorteilhaft gegenüber der Umwandlung in elektrische Energie oder der Speicherung der Wärme in einem isolierten Behälter. Die Speicherung ist zeitlich unbegrenzt und hat keine Verluste. Ansätze dazu gab es zwar schon, die bisher bekannten Chemikalien degradierten allerdings nach einigen Zyklen oder benötigten teure und seltene Materialien wie Ruthenium.

Jeffrey Grossman und vier Ko-Autoren haben nun ein Material entwickelt, das für diese Anwendung ideal erscheint: Sie verwenden Kohlenstoff-Nanoröhren in Verbindung mit der Verbindung Azobenzene.

 

 

Das Bild zeigt die Wirkungsweise. Das absorbierte Sonnenlicht verändert die Molekülstruktur. Mit einem Trigger lässt sich diese Veränderung rückgängig machen. Der Trigger kann ein Katalysator sein oder eine Temperaturänderung. Dabei kehrt das Molekül in den Ausgangszustand zurück unter Abgabe der gespeicherten Energie in Form von Wärme. Es handelt sich also um eine wiederaufladbare Wärme-Batterie mit unbegrenzter Speicherdauer.

Dieses neue Material ist nicht nur vergleichsweise kostengünstig, es ist auch extrem leistungsfähig, die erreichbare Energiedichte liegt im Bereich von Lithium-Ionen Batterien.

In einem Solarsystem kann somit die Energiegewinnung und Speicherung in einem Schritt erfolgen – ein grosser Fortschritt für Wärmeanwendungen. Für die Umwandlung in elektrische Energie ist dann allerdings ein weiterer Prozess nötig, z.B. thermoelektrische Generatoren oder eine Dampfprozess.

Das von Grossman in der Publikation genannte Material ist bereits sehr vielversprechend. Dieser erste Vertreter einer neuen Materialkategorie ist jedoch nach seinen Worten erst die “Spitze eines Eisberges”.  Die genauere Erforschung weiterer Materialien, die nach diesem Prinzip funktionieren, könnte noch grosse Überraschungen bieten.

Autor: Klaus Ragaller

 

 

 

 

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