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Künstliche Supersonne produziert Treibstoff

Für die Entwicklung von Techniken zur Treibstoff-Produktion mit Sonnenlicht haben Wissenschafter in Jülich bei Aachen eine große künstliche Sonne gebaut.
Für die Entwicklung von Techniken zur Treibstoff-Produktion mit Sonnenlicht haben Wissenschafter in Jülich bei Aachen eine große künstliche Sonne gebaut. ©Caroline Seidel/dpa
Für die Entwicklung von Techniken zur Treibstoff-Produktion mit Sonnenlicht haben Wissenschafter in Jülich bei Aachen eine große künstliche Sonne gebaut. Sie braucht zwar Strom, ist aber berechenbarer und viel intensiver als die Sonne am Himmel. Ein Ziel der Anlage ist die effiziente Erzeugung von Wasserstoff, der als besonders umweltfreundlicher Treibstoff der Zukunft, etwa für Flugzeuge, gilt.

Die strombetriebene Hochleistungs-Sonne des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) geht am Donnerstag in Betrieb. Mit rund 350 Kilowatt hat die künstliche Sonne etwa das Zehnfache der Leistung herkömmlicher Laboranlagen – und mehr als alle Labor-Hochleistungsstrahler weltweit. Die Anlage besteht aus 149 Lampen, die normalerweise für Großkino-Projektoren verwendet werden. “Wir verwenden die Lampen, weil ihr Licht dem der Sonne am ähnlichsten ist”, sagte DLR-Projektleiter Kai Wieghardt.

Energie von 10.000 Sonnen

Die innen verspiegelten Lampenschirme haben einen Durchmesser von einem Meter. Sie sind auf einer 14 Meter hohen und 16 Meter breiten Fläche wabenförmig angeordnet. Selbst die indirekte Strahlung von den Wänden ist noch so stark, dass der Mensch sie nur etwa eine Sekunde lang aushalten könnte. Gebündelt auf einen kleinen Fleck ist die Lichtintensität des Simulators so groß, als würde sie von 10.000 Sonnen kommen.

Auch die Bedingungen für Laborversuche sollen mit dem großen Sonnensimulator verbessert werden. Aufgrund von Wolken und Luftzirkulation unter freiem Himmel haben Forscher in der Natur nie gleiche Strahlungsverhältnisse, wie sie für reproduzierbare Versuche nötig sind. Und bisherige Laboranlagen sind zu klein, um aus den Ergebnissen Wahrscheinlichkeiten für die Praxis berechnen zu können.

Direkte Abspaltung von Wasserstoff

Wasserstoff, der nur als chemische Verbindung vorkommt – beispielsweise im Wasser gebunden an ein Sauerstoffatom – wird in Jülich in einem direkten chemischen Prozess abgespalten. Und zwar mit Energie der künstlichen Sonne, wie Wieghardt erklärte: Metall wird damit auf 800 Grad erhitzt und mit Wasserdampf bespritzt. Das Metall reagiert mit dem Sauerstoff, der Wasserstoff bleibt übrig. Beim weiteren Erhitzen wird der Sauerstoff wieder vom Metall getrennt. In Laborversuchen soll auch untersucht werden, welches Metall sich am besten dafür eignet. Mit dem direkten Verfahren geht die DLR einen eher ungewöhnlichen Weg. Üblich ist bei der Gewinnung von Wasserstoff der Umweg über die Elektrolyse.

Die Forschungsarbeiten in der Sonnensimulation werden nach DLR-Einschätzungen “etliche Jahre” dauern. Es gelte, das schier endlose Energie-Reservoir der Sonne nutzbar zu machen: “Die Sonne schickt uns das 10.000-fache des Weltenergieverbrauchs auf die Erde. Das ist ein Vielfaches der natürlichen Ressourcen, die es an Brennstoffen und Treibstoffen noch gibt”, sagte Wieghardt.

Energiefresser soll sich bezahlt machen

Der Sonnensimulator selbst ist ein Energiefresser: In vier Stunden Betrieb verbraucht die Anlage so viel Strom wie ein vierköpfiger Haushalt in einem Jahr. Ein relativer Wert, wie Wieghardt meinte. Denn ein Ziel sei es, mit “Synlight” die Effizienz von Solarkraftwerken zu verbessern. Wenn dadurch nur ein Solarkraftwerk ein Prozent effektiver werde, würde sich der Energieaufwand nach Einschätzung der Forscher schon bezahlt machen.

(APA)

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