Forscher entwickeln Parabolspiegel, der mit Sonnenkraft Wasserstoff erzeugt
Schweizer Forscher haben ein Solarkraftwerk entwickelt, mit dem Elektrolyse betrieben werden kann. Es sei nun in größerem Maßstab skalierbar.
(Bild: EPFL)
Ein Forschungsteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) hat ein System entwickelt, bei dem mit Hilfe von Sonnenstrahlen aus Wasser Wasserstoff, Sauerstoff und Wärme erzeugt wird. Das Team entwickelt die Technik schon seit einiger Zeit, nun hat es nach eigenen Angaben erstmals einen Piloten präsentiert, der die "künstliche Photosynthese" genannte Technik in größerem Maßstab demonstriert.
Bei dem System werden mit Hilfe des Parabolspiegels Sonnenstrahlen auf das 1000-Fache konzentriert auf einen Brennpunkt reflektiert, in dem ein photoelektrochemischer Reaktor untergebracht ist. In diesen wird Wasser gepumpt, das per Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff gespaltet wird, die aufgefangen werden. Die dabei anfallende Wärme wird in einen Wärmetauscher geleitet, erläutern die Forscher in der Zeitschrift Nature Energy.
Sauerstoff für Krankenhäuser
Das System sei beispielsweise dafür geeignet, eine Zentralheizung für Wohn- und Gewerbegebäude und Warmwasser bereitzustellen. Zudem könnten Wasserstoff-Brennstoffzellen versorgt oder Wasserstoff-Autos betankt werden. Mit dem in dem gezeigten Gerät erzeugten Wasserstoff könnte die Hälfte des Strombedarfs und mehr als die Hälfte des jährlichen Wärmebedarfs eines typischen Schweizer Haushalts mit vier Personen gedeckt werden. In einem insgesamt über 13 Tage im August 2020 und Februar/März 2021 laufenden Test habe das System mehr als 3,2 kg Wasserstoff und 679 kWh thermischer Leistung produziert, geht aus der von dem Team veröffentlichten Studie hervor.
Das System sei bereit für die Skalierung. So arbeite SoHHytec SA, ein Spin-off der EPFL, zusammen mit Industriepartnern an einer Anlage in größerem Maßstab, die Wasserstoff für industrielle Zwecke, Sauerstoff für nahe gelegene Krankenhäuser und Wärme für eine Fabrik produzieren soll. Zudem arbeite das Team von Sophia Haussener, die an der EPFL das Labor für erneuerbare Energien (LRESE) leitet, daran, anstelle von Wasser CO₂ zu elektrolysieren, um beispielsweise E-Fuels herzustellen.
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In dem Gerät, das das LRESE vor drei Jahren präsentiert hatte und auf dem die aktuelle Technik beruht, läuft eine dünne Wasserschicht über Solarzellen, um sie zu kühlen. Dadurch könnten eine bessere Leistung erbringen, die abgeleitete Wärme werde auf Katalysatoren übertragen, wodurch die chemische Reaktion verbessert werde. Der Parabolspiegel hat einen Durchmesser von 7 Metern, könne je nach Sonnenstand ausgerichtet werden und nach Schätzungen der Wissenschaftler bis zu 20 Jahre laufen, ohne dass Teile ausgetauscht werden müssten. Am LRESE wurde zudem eine Open-Source-Software entwickelt, die Ingenieure helfen soll, Komponenten für photoelektrochemische Systeme zu entwickeln.
(anw)
