Helmholtz Perspektiven 0316

30 forschung A ls Schüler kommt fast jeder einmal mit dem Gemisch in Kontakt, das prägnant Knallgas genannt wird: Das Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisch befindet sich dabei in einem Ballon, den der Lehrer mit einem Streichholz zur lauten Explosion bringt; übrig bleibt eine Wolke aus Wasserdampf. Angesichts dieses eindrucksvollen Effekts vergessen allerdings viele Schüler, dass die Herstellung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches mit Hilfe elektri- schen Stroms, die sogenannte Elektrolyse, eigentlich weitaus wichtiger ist als der Knall. Derzeit arbeiten Wissenschaftler daran, die Elektrolyse zu einer Tech- nologie zu entwickeln, die in ferner Zukunft vielleicht sogar fossile Brennstoffe ersetzen kann. Schon heute ist Wasserstoff als Zwischenspeicher für Windkraftanlagen oder Photovoltaik-Anlagen im Gespräch: Wenn die erneuerbaren Energiequellen in Spitzenzeiten mehr elektrischen Strom liefern als benötigt, könnte mit dem Überschuss Wasserstoff pro- duziert werden. Dieses Gas kann unter hohem Druck und bei tiefen Temperaturen gut gelagert werden. „Eine saisonale Speicherung von Energie ist nur mit chemischen Energieträgern wie Methan oder Wasser- stoff möglich“, sagt Michael Specht vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden- Württemberg (ZSW) – denn diese Zwischenspeiche- rung funktioniere mit den Gasen viel effizienter als mit Batterien und Akkus. Voraussetzung für den Einsatz von Wasserstoff als Energieträger ist es, ihn mit regenerativen Energien herzustellen Das Elektrolyse-Prinzip, das diesen aktuellen Über- legungen zu Grunde liegt, ist seit Jahrhunderten bekannt. In großem Stil umgesetzt wird es bislang allerdings nicht, denn es ist ausgesprochen energie- aufwendig. Voraussetzung für den Einsatz von Wasserstoff als Energieträger ist es deshalb, ihn mit regenerativen Energien herzustellen. Genau da setzen Forscher des Helmholtz- Zentrums Berlin (HZB) an. In einem Projekt, das sie PECDEMO (photoelektrochemischer Demonstrations- aufbau) genannt haben, wollen sie bis Mitte 2017 zeigen, dass die Produktion von Wasserstoff kosten- günstig und nur mit solarer Energie möglich ist. „Wir entwickeln eine sieben mal sieben Zentimeter große Zelle, die bei Sonnenstrahlung eingehendes Wasser spaltet und Sauerstoff und Wasserstoff an jeweils einem Ausgang abgibt“, sagt Roel van de Krol, Material- wissenschaftler am Institut für solare Brennstoffe des HZB und Koordinator des Projekts. Ziel ist es, einen Prototyp zu entwickeln, der die Grundlage für die künftige industrielle Herstellung von Wasserstoff legt. Mindestens 1000 Stunden lang soll die Zelle dafür stabil Wasserstoff erzeugen. Etwa acht Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie wollen van de Krol und seine Kollegen für die Gewinnung des Wasserstoff gilt vielen Wissenschaftlern als Öl der Zukunft. Forscher des Helmholtz-Zentrums Berlin arbeiten zusammen mit internationalen Partnern daran, ihn kostengünstig mit Solarenergie zu gewinnen. Wenn das gelingt, könnte Wasserstoff bald eine Schlüsselrolle in der Energieversorgung spielen Die atmende Solarzelle

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