Die Suche nach effektiven Möglichkeiten zur Speicherung von Solarenergie hat in den letzten Jahren an Dringlichkeit gewonnen, insbesondere angesichts der Herausforderungen, die durch die unbeständige Verfügbarkeit von Sonnenlicht entstehen. Ein neuer Ansatz, der in Kooperation zwischen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Siegen entwickelt wird, könnte eine vielversprechende Lösung bieten. Laut tagesschau.de wird daran gearbeitet, molekulare Photoschalter zu nutzen, um die im Sommer erzeugte Energie in chemischen Verbindungen zu speichern und somit die ineffiziente Heizung im Winter zu verbessern.
Aktuelle Technologien zur langfristigen Speicherung von Sonnenenergie haben sich als unzureichend erwiesen. Oftmals erfolgt die Speicherung in Form von heißem Wasser, was nur über kurze Zeiträume funktioniert. Im Gegensatz dazu bieten molekulare Energiespeichersysteme die Möglichkeit, die Absorption von Sonnenlicht und die Speicherung der Energie in chemischen Bindungen zu optimieren. Diese Systeme können Energie über mehrere Wochen oder sogar Monate stabil speichern, wie industr.com berichtet.
Die Funktionsweise von Photoschaltern
Photoschalter sind lichtempfindliche Moleküle, die ihre Struktur und Eigenschaften durch Sonnenlicht ändern. Diese Veränderungen erschaffen die Möglichkeit, Energie zu speichern. Ein elektrischer Impuls oder ein Katalysator kann die Moleküle in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen und somit die gespeicherte Energie freisetzen. Der Mechanismus funktioniert bereits im Labor, jedoch gibt es noch Herausforderungen hinsichtlich der Stabilität der Moleküle und ihrer Energieaufnahmefähigkeit.
Ein zentrales Problem, das die Forscher überwinden wollen, ist die Unmöglichkeit, gleichzeitig eine hohe Energiespeicherkapazität und eine effiziente Sonnenlichtabsorption zu erreichen. Die gegenwärtigen Moleküle können entweder die eine oder die andere Eigenschaft hervorragend erfüllen, jedoch nicht beides gleichzeitig. Ein neues Konzept, das die Forscher verfolgen, beinhaltet die Verwendung eines Sensibilisators, der sichtbares Licht absorbiert und die Energie an den Photoschalter überträgt. Dies könnte die Effizienz der Solarenergiespeicherung laut uni-mainz.de um mehr als eine Größenordnung steigern.
Perspektiven für die Zukunft
Die potenziellen Anwendungen dieser Technologie sind vielversprechend: Sie reichen von Hausheizungen bis hin zu groß angelegten Energiespeichern. Die Forscher haben umfangreiche spektroskopische Analysen durchgeführt, die dazu beitragen, das System besser zu verstehen und die Umwandlung von Licht in chemische Energie zu optimieren. Jedes absorbierte Photon kann nun die Bildung einer neuen chemischen Bindung auslösen, was die Effektivität erhöht.
Die Entwicklung der Photoschalter befindet sich derzeit noch in der Grundlagenforschung. Dennoch zeigen erste Tests auf Dächern bereits das Potenzial dieser Technologie auf. Die Herstellung der Photoschalter ist momentan jedoch kostenintensiv, was die Sichtbarkeit auf dem Markt erschwert. Die Pilotanlagen kosten mehrere Millionen Euro, was mit den Anfangskosten von Lithium-Ionen-Akkus vergleichbar ist. Dennoch hoffen die Forscher, dass mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Optimierung der Speicherdichte die Größenordnung der zukünftigen Speicher deutlich verbessert wird.
