Neue Erkenntnisse zur Solarenergie Die Zukunft ist sonnig

Viel Power: Plasmaerruption auf der Sonne vom 22.-23. September 2015
Viel Power: Plasmaerruption auf der Sonne vom 22.-23. September 2015

In einigen Jahren wird ein großer Anteil unseres Strombedarfes durch Solarzellen gedeckt werden. Dies fanden Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit dem Mercator Research Institute heraus. Passend dazu stellen Forscher aus Jülich und der Uni Erlangen-Nürnberg einen verbesserten Energiespeicher vor.

Das Wachstum der Solarenergie ist von den Modellergebnissen des IPCC erheblich unterschätzt worden. Die Kosten sind deutlich schneller gesunken und der Ausbau wesentlich schneller vorangeschritten als selbst die optimistischsten Modelle angenommen haben. Eine neue Studie unter Leitung des Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) zeigt nun, dass 2050 der Anteil von Photovoltaikanlagen an der globalen Stromversorgung mehr als dreimal so groß sein könnte. Laut der in Nature Energy veröffentlichten Studie dürfte der Anteil der Solarenergie statt 5 bis 17 Prozent eher bei 30 bis 50 Prozent liegen – und zwar selbst dann, wenn der globale Strombedarf weiter zunimmt.

Sinkende Preise, steigende Effizienz

Die Forscher, zu denen auch Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ISE, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der University of Wisconsin gehören, haben für ihre Studie erneut das PIK-Computermodell REMIND genutzt. Diesmal haben sie jedoch die Kosten für Netzausbau, Speicher und andere Integrationsoptionen detaillierter berücksichtigt und das Modell mit neuen Daten etwa über den bereits vorhandenen Photovoltaikausbau und die technologische Lernkurve gefüttert. Zurzeit sinkt der Preis von Solarmodulen jedes Mal um mehr als 20 Prozent, sobald sich die produzierte Gesamtmenge verdoppelt hat. Je länger diese Entwicklung anhält, desto günstiger wird eine aus Sonnenenergie produzierte Kilowattstunde Strom.

Wasserstoff als Energieträger

Gleichzeitig verbessern sich auch die Möglichkeiten  Energie zu speichern. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben ein spezielles Verfahren entwickelt: eine organische Trägerflüssigkeit (»Liquid Organic Hydrogen Carrier«, kurz LOHC), die mehr als 650 Liter Wasserstoff pro Liter binden kann und mit der sich der chemisch gebundene Wasserstoff sicher lagern und kostengünstig transportieren lässt. Die Wasserstoffspeicherung und -freisetzung aus der Trägerflüssigkeit geschieht dabei  über eine umkehrbare chemische Reaktion. Bisher war für jede Reaktionsrichtung ein spezieller Katalysator notwendig, da Druck und Temperatur der beiden Reaktionsschritte deutlich unterschiedlich waren.

Kosteneinsparung bis zu 50 Prozent

Dem Team von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der FAU unter Leitung von Prof. Peter Wasserscheid ist es nun gelungen, einen Katalysator zu entwickeln, der Beladungs- und Entladungsreaktion bei gleicher Temperatur effizient beschleunigen kann. Nur durch Druckwechsel kann mit diesem Katalysator in einem Apparat die Wasserstoffspeicherung und Wasserstofffreisetzung erfolgen. Das bringt enorme Ersparnisse. Da  mit dem neuen Katalysator nur noch für einen anstatt für zwei Apparate benötigt werden, lassen sich etwa 30 bis 50 Prozent der Kosten einsparen. Außerdem reduzieren sich der für die Anlage benötigte Raum und die Betriebskosten.

Eher nicht in den Schuppen stellen

Das Verfahren hat praktisch keine Nachteile, allerdings sind die möglichen Einsatzorte begrenzt. Wann genau das Verfahren im kommerziellen Maßstab einsatzbereit ist, ist noch nicht sicher. Gegenwärtig wurde es nur im kleinen Labormaßstab getestet. Bis Ende des Jahres soll es einen technischen Prototyp geben.