Sonnenstrom im Tank

Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) koordiniert ein EU-Projekt, das innerhalb von vier Jahren eine wirtschaftlich umsetzbare Technologie für die solare Wasserstoff­erzeugung entwickeln soll. Die Solar­energie wird dadurch in chemische Energie umgewandelt und im Brennstoff Wasserstoff gespeichert. Dabei sollen die Kosten unter fünf Euro pro Kilogramm Wasserstoff liegen. Zum Abschluss planen die Partner aus Deutschland, Schweden und Italien den Aufbau mehrerer Module mit einer Gesamtfläche von zehn Quadratmetern, um Stabilität und Ertrag auf großer Fläche zu demonstrieren. Das Projekt läuft im Rahmen des EU-Forschungs­programms Horizon2020 über vier Jahre mit einer Förderung von 2,5 Millionen Euro.

Die Photovoltaik deckt heute schon etwa 7,4 Prozent des Nettostrom­bedarfs, an sonnigen Wochenenden sogar bis zu 50 Prozent. Doch nachts oder bei schlechtem Wetter liefern Solar­zellen keinen Strom. Photo­voltaik­zellen lassen sich jedoch auch mit Elektro­katalysatoren kombinieren, um Wasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dieser solar erzeugte Wasserstoff ist ein vielseitiger Brennstoff, der die Energie des Sonnenlichts in chemischer Form speichert und sie bei Bedarf – z.B. nachts – über eine Brennstoff­zelle wieder freisetzen kann. In den letzten Jahren hat die Forschung auf diesem Gebiet große Fortschritte erreicht. Jedoch gibt es – anders als bei der Photovoltaik – noch keinen groß angelegten Technologie­ansatz, der sich durch­gesetzt hat. Das Rennen ist derzeit noch vollkommen offen.

Dies soll das EU-Projekt PECSYS nun schaffen: Das Projekt wird durch das Kompetenz­zentrum Photovoltaik (PVcomB) am HZB koordiniert, dabei bringen Partner aus dem Forschungs­zentrum Jülich, der Universität Uppsala, Schweden, dem Consiglio Nazionale delle Richere, Italien sowie die Unternehmen Solibro Research AB, Schweden und 3SUN, Italien, ihre Expertise ein.

„Die Ziele des Projektes sind ehrgeizig und sehr konkret“, erläutert HZB-Forscherin Sonya Calnan, Sprecherin des EU-Projekts. Das zu entwickelnde Vorführ­system soll auf einer Fläche von mehr als zehn Quadrat­metern realisierbar sein, mehr als sechs Prozent der Solarenergie chemisch umwandeln und mindestens sechs Monate lang stabil funktionieren. Der so erzeugte Wasserstoff soll weniger als fünf Euro pro Kilo kosten. Zum Vergleich: Aktuell liegt der Marktpreis für Wasserstoff bei acht Euro pro Kilogramm.

Am PVcomB werden die beteiligten Projektteams Photo­voltaik­zellen aus unterschiedlichen Materialien (Silizium, Chalkogenide, Tandem­solar­zellen aus Perowskit und Silizium) zusammen mit Elektro­katalysatoren und Membranen testen und auch geeignete Versiegelungen entwickeln. Ziel ist es, ein Bauelement aus „einem Block“ zu entwickeln, das auch bei extremen Umwelt­bedingungen noch einwandfrei funktioniert.

Die beteiligten Projektteams wollen so ein System identifizieren, das sich für die industrielle Produktion eignet. Die Vorführsysteme sollen dann am Forschungs­zentrum Jülich und/oder bei 3Sun mit einer Gesamtfläche von zehn Quadratmetern stehen und innerhalb von sechs Monaten mehr als zehn Kilogramm Wasserstoff erzeugen. Das Projekt wird von „Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking“ unter der Nummer 735218 gefördert. Joint Undertaking wird unterstützt durch das Horizon 2020 und Innovations­programm der europäischen Union, Hydrogen Europe und N.ERGHY.

HZB / DE