Günstige Speichermethode für Solarstrom entwickelt

Die Lösung nutzt einen neu entwickelten umweltfreundlichen Katalysator, um Sauerstoff aus Wasser zu gewinnen. Der Katalysator wird gemeinsam mit Wasserstoff bei Bedarf in einer Brennstoffzelle zu Wasser rekombiniert, um Energie freizusetzen.

Dieses Verfahren kann nach Ansicht der Forscher die Photovoltaik revolutionieren, da es ein sinnvolles Überbrücken sonnenloser Phasen in der Energieversorgung ermöglicht. „Solarstrom war immer eine eingeschränkte, zeitlich weit entfernte Lösung. Jetzt können wir anfangen, ernsthaft über unbegrenzten Solarstrom nachzudenken“, meint Daniel Nocera, Chemieprofessor am MIT.

Um eine lückenlose Stromversorgung in der Nacht oder bei Schlechtwetter zu garantieren, sind bei Photovoltaik-Systemen Zwischenspeicher erforderlich. Bisherige Methoden dafür seien teuer und ineffizient, so das MIT. Dem soll die Entwicklung von Nocera und Matthew Kanan Abhilfe schaffen.

Funktioniert bei Raumtemperatur und mit ganz normalem Wasser

Die Forscher haben in Kobalt und Phosphat leicht verfügbare Materialien gefunden, um mithilfe von Strom durch Elektrolyse Sauerstoff aus Wasser zu gewinnen. Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt mithilfe eines anderen Katalysatoren – beispielsweise dem Metall Platin. Mit dem Sauerstoff und Wasserstoff kann dann eine Brennstoffzelle befüllt werden, um somit eine durchgehende Stromversorgung zu sichern.

Gegenüber Elektrolysator-Systemen, die schon jetzt industriell genutzt werden, böte die Neuentwicklung den Vorteil, bei Raumtemperatur und mit ganz normalem Wasser zu funktionieren. Daher sei er sicher, dass die einfach umzusetzende Lösung auch in der Praxis angenommen werde, so Nocera.

Wesentlicher Grund für die Forschung am Speichersystem ist das Potenzial der Solarenergie. In nur einer Stunde falle genug Sonnenlicht auf die Erde, um den weltweiten Energiebedarf für ein Jahr zu decken, so der Wissenschaftler.

Unabhängig von der Netzversorgung und anderen Energiequellen

Die Integration der Neuentwicklung in existierende Solarstrom-Systeme erfordere allerdings noch einiges an Entwicklungsarbeit. „Die wissenschaftliche Gemeinschaft wird sich stark engagieren“, ist sich Nocera jedoch sicher. Er hofft, dass innerhalb von zehn Jahren Hausbesitzer Solarstrom tagsüber zur direkten Stromversorgung und zur Brennstoffgewinnung nutzen können, um so auch nachts von der Netzversorgung und damit anderen Energiequellen unabhängig zu sein.

Der Einsatz des Systems muss nicht unbedingt auf die Photovoltaik beschränkt bleiben. Da es egal ist, woher der Strom für die Elektrolyse kommt, könnte auch Strom aus anderen Energiequellen derart zwischengespeichert werden – beispielsweise bei Windenergieanlagen, deren Stromproduktion ebenso wie bei Photovoltaik-Systemen aufgrund von Umweltbedingungen fluktuiert.