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Sonnenenbatterie: Wissenschaftler speichern Sonnenenergie in einer Flüssigkeit (18 Jahre lagerfähig!)

22. November 2018 | Autarkie | Freies Leben | Natur | Umwelt | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

Die Menschheit arbeitet auf vielerlei Weise daran, dass wir von der Methode, die fossilen Brennstoffe zu verheizen wegkommen, denn diese Lager sind endlich groß, sie werden also nicht „für immer“ reichen. Das gilt auch für Atomkraftwerke, die außer der „normalen“ Umweltverschmutzung auch noch über ein riesiges Gefahrenpotenzial verfügen. Dabei strahl unsere Sonne jede Tag kostenlos und sauber auf uns herab und setzt unglaubliche Mengen Energie frei. Man könnte auch sagen, die Sonne bombardiert unseren Planeten täglich mit reichlich sauberer, auf Milliarden Jahre erneuerbarer Energie. Fossile Brennstoffe haben aber einen „fatalen“ Vorteil gegenüber der Solarenergie: Sie sind Materie, ein lagerbarer Brennstoff, den man anfassen und benutzen und speichern kann.

 

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Solarenergie ist wunderbar, aber bisher gibt es ihn – bei allen Vorteilen – nicht in Form von Brennstoff. Das könnte sich jedoch bald ändern: Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das die Sonnenenergie einfangen und in einer Flüssigkeit speichern kann. Nach Angaben der Forscher kann dieser Kraftstoff diese Energie bis zu 18 Jahre lang speichern, berichtet NBC .

 

 

Nennen wir es „Sonnenlicht in einer Flasche“: Forscher in Schweden haben eine spezielle Flüssigkeit entdeckt, die wie eine wiederaufladbare Batterie funktioniert. Wird die Flüssigkeit dem Sonnenlicht ausgesetzt, speichert sie diese Energie. Zu einem späteren Zeitpunkt kann diese Energie nur durch Zugabe eines Katalysators als Wärme freigesetzt werden. Es ist ziemlich bemerkenswert und es könnte sein, dass wir damit bis zum Jahr 2030 unsere Häuser mit Wärme und Strom versorgen.

„Ein Solarthermie-Brennstoff ist wie eine aufladbare Batterie, aber anstelle von Elektrizität speichert man Sonnenlicht darin und erhält Wärme, die bei Bedarf wieder freigelassen wird“, erklärte Jeffrey Grossman, der das am MIT arbeitende Labor des MIT leitet. Es ist erstaunlich einfach. Die Flüssigkeit besteht aus Molekülen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzt sind. Diese Flüssigkeit reagiert auf  Sonnenlicht, indem es seine Atombindungen neu anordnet, wodurch das Molekül im Wesentlichen in einen chemischen Käfig umgewandelt wird, der die Energie des hineinscheinenden Sonnenlichts „einfängt“. Erstaunlicherweise bleibt dieser Energieinhalt auch erhalten, nachdem die Flüssigkeit selbst auf Raumtemperatur abgekühlt ist.

Das ganze kann man in der Wirkung ein bisschen vergleichen mit den im Winter beliebten Taschenwärmekissen, die eine durchsichtige Flüssigkeit enthalten und ein Metallplättchen. Knickt man das unter Spannung stehende Plättchen, führt der mechanische Reiz dazu, dass die Flüssigkeit in der Silikonhülle sich zu einem weißen, wachsartigen Material umstrukturiert und dabei über eine längere Zeit ziemlich viel Wärme freisetzt. Ist der Prozess abgeschlossen und das Wachsartige Material komplett, weiß und fest geworden und dann erkaltet, kann man das Kissen in einen Topf kochendes Wasser legen, die weiße Masse löst sich auf. NAch einer Weile ist alles wieder flüssig und durchsichtig und man kann es wieder benutzen.

Um beim „Sonnenwasser“ die gespeicherte Energie freizusetzen, leitet man die Flüssigkeit einfach über einen Kobaltkatalysator, wodurch die Moleküle in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Dadurch wird die Energie des Sonnenlichts als Wärme „aus dem Käfig entlassen“. „Wenn wir die Energie gewinnen und nutzen, bekommen wir eine Steigerung der Wärme, die größer ist, als wir es zu hoffen wagten“, sagte Kasper Moth-Poulsen, einer der Teammitglieder.

 

Professor Kasper Moth-Poulsen hält ein Röhrchen mit dem Katalysator vor das Ultrahochvakuum-System, das zur Messung des Wärmefreisetzungsgradienten im molekularen solarthermischen Energiespeichersystem verwendet wurde. Bild: Johan Bodell

 

Wie ein wiederaufladbarer Akku, der nicht an Kapazität verliert

Auf dem Dach des Physikgebäudes der Chalmers University of Technology im schwedischen Göteborg hat Kasper Moth-Poulsen ein Prototypsystem gebaut, mit dem er die neuen solarthermischen Kraftstoffe testet, die seine Forschungsgruppe geschaffen hat.

Wenn eine Pumpe die Flüssigkeit durch transparente Röhren drückt, regt das ultraviolette Licht der Sonne Doe Flüssigkeits-Moleküle zu einem energetisierten Zustand an, ähnlich wie der friedliche Dr. Jekyll, der sich in den aggressiven Mr. Hyde verwandelt. Das UV-Licht ordnet die Bindungen zwischen den Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffatomen in der Flüssigkeit neu zu einem „Kraftstoff“. Chemisch gesehen, wandelt das Licht eine Verbindung, die als Norbornadien bekannt ist, in eine andere namens Quadricyclan um – die energetische Mr. Hyde-Version. Da die Energie in starken chemischen Bindungen eingeschlossen ist, behält der Quadricyclan die aufgefangene Sonnenenergie auch bei Abkühlung.

 

 

 

Erste Ergebnisse haben gezeigt, dass sich die Flüssigkeit nach Durchlaufen des Katalysators um 45 °C erwärmt. Die Forscher glauben jedoch, dass sie mit den richtigen Feineinstellungen und Optimierungen diese Leistung auf 110 °C oder mehr steigern können. Das System kann bereits jetzt die Energiekapazität der bekannten Powerwall-Batterien von Tesla verdoppeln. Überflüssig zu erwähnen, dass dies das Interesse zahlreicher Investoren erregt.Und noch eine großartige Eigenschaft: die Forscher haben die Flüssigkeit durch 125 Ladezyklen hindurch getestet, und das Molekül hat so gut wie keinen Verschleiß gezeigt. Mit anderen Worten, es handelt sich um eine wiederaufladbare Batterie, die durch sehr viele Ladungs-Entladungszyklen gehen kann und kaum an Kapazität verliert.

 

Das Energiesystem arbeitet kreisförmig. Zunächst entnimmt die Flüssigkeit Energie aus Sonnenlicht in einem Sonnenkollektor auf dem Dach eines Gebäudes auf. Dann wird es bei Raumtemperatur gelagert. Wenn die Energie benötigt wird, kann sie durch den Katalysator geleitet werden, so dass sich die Flüssigkeit erwärmt. Bild: Yen Strandqvist 

 

Die unmittelbarste und direkte Anwendung für diese Technologie wird wahrscheinlich für Hausheizungssysteme angesteuert werden und für Warmwasserbereitung, die Geschirrspülmaschine, Waschmaschine, Wäschetrockner usw. eines Gebäudes. Da die Energie in Form von Brennstoff entsteht, kann sie gelagert und auch dann genutzt werden, wenn die Sonne nicht scheint. Es sollte sogar ein Weg gefunden werden, die Energie über Rohre oder Tanklastwagen zu transportieren.

Wenn alles wie geplant verläuft – und es scheint besser zu laufen als bisher geplant -, schätzen die Forscher, dass die Technologie innerhalb eines  Jahrzehnts kommerziell verfügbar sein könnte.

 

 

 

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Quelle:

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