Neues Material speichert die Wärme der Sonne über Monate hinweg

Forschende in den USA haben einen vielversprechenden Durchbruch bei der Nutzung von Sonnenenergie erzielt. Ein neues Material ist in der Lage, die Strahlung über lange Zeit zu speichern und bei Bedarf als Wärme wieder abzugeben.

Solarthermie mit Nachtheizung möglich

Im Mittelpunkt einer kürzlich veröffentlichten Forschungsarbeit steht ein neu entwickeltes Material namens Pyrimidon. Dieses kann Strahlung der Sonne aufnehmen, in chemischen Bindungen speichern und bei Bedarf wieder als Wärme freisetzen. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Inspiriert wurde die Entwicklung von einem natürlichen Baustein der DNA, der sich unter UV-Licht reversibel verändert. Auf dieser Grundlage konstruierten die Wissenschaftler eine synthetische Variante, die Energie aufnehmen und wieder abgeben kann. Mithilfe computergestützter Modellierungen, unterstützt durch den Chemiker Ken Houk, zeigte sich, dass sich das Molekül wie eine gespannte Feder verhält: Nach der Bestrahlung mit Sonnenlicht nimmt es eine energiereiche, "angespannte" Form an. Erst durch einen gezielten Impuls, etwa Wärme oder einen Katalysator, kehrt es in seinen entspannten Zustand zurück und setzt dabei die gespeicherte Energie als Wärme frei.


Das wasserlösliche Material kann tagsüber durch Solarkollektoren auf Dächern gepumpt und aufgeladen werden. Anschließend lässt es sich in Tanks speichern und auch nachts zur Wärmeversorgung einsetzen. Wenn nötig, lässt sich die eingefangene Sonnenenergie aber auch über Monate ohne größere Verluste speichern. Ein zusätzlicher, hochgradig isolierter Pufferspeicher mit Wasser ist nicht mehr notwendig.

Hohe Energiedichte

Besonders bemerkenswert ist die hohe Energiedichte: In Tests übertraf das System sogar Lithium-Ionen-Batterien und erzielte nahezu die doppelte Speicherkapazität. In Experimenten gelang es dem Team sogar, mit der freigesetzten Energie Wasser unter Umgebungsbedingungen zum Kochen zu bringen - ein deutlicher Beleg für die Leistungsfähigkeit des Konzepts.

Langfristig sehen die Forschenden Anwendungsmöglichkeiten etwa bei der Warmwasserbereitung in Privathaushalten oder bei netzunabhängigen Heizsystemen. Sollte sich das Verfahren im großen Maßstab bewähren, könnte es die Nutzung von Solarenergie grundlegend verändern.


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