Sonnensimulator Synlight Künstliche Super-Sonne für den Treibstoff von morgen

Eine Super-Sonne scheint künftig in Jülich. Der Sonnensimulator Synlight des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt braucht selbst zwar Strom aus der Steckdose, soll aber helfen, Energieprobleme von morgen zu lösen.
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Die Anlage besteht aus 149 Lampen, die normalerweise für Großkino-Projektoren verwendet werden. Quelle: dpa
Sonnensimulator Synlight

Die Anlage besteht aus 149 Lampen, die normalerweise für Großkino-Projektoren verwendet werden.

(Foto: dpa)

JülichDie künstliche Super-Sonne scheint nicht vom Himmel, sondern in einem Gebäude: In Jülich nimmt am Donnerstag der Sonnensimulator Synlight des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) den Betrieb auf. Gebündelt auf einen kleinen Fleck ist die Lichtintensität der strombetriebenen Hochleistungs-Sonne so groß, als würde sie von 10.000 Sonnen kommen. Selbst die indirekte Strahlung von den Wänden der Anlage ist noch so stark, dass der Mensch sie nur etwa eine Sekunde lang aushalten könnte.

Wissenschaftler des DLR-Instituts für Solarforschung wollen mit Synlight Produktionsverfahren für Kraftstoffe aus Sonnenlicht entwickeln. Es geht um Treibstoffe für große Flugzeuge. „Bei den Autos glauben wir, dass Elektromobilität eine super Sache ist. Für große Flugzeuge ist es im Augenblick nicht vorstellbar, dass man sie elektrisch antreibt“, sagt DLR-Projektleiter Kai Wieghardt.

Die giftige Seite der Sonnenenergie
Gifte in Solarzellen
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Solarzellen können Schadstoffe wie Blei und Cadmium enthalten sein. Wie sehr die Photovoltaik so die Umwelt belastet, wird an der Universität Stuttgart erforscht. Das Projekt "Schadstofffreisetzung aus Photovoltaik-Modulen" soll helfen, die Sonnenenergie wirklich „grün“ zu machen, es wird vom Bundeswirtschaftsministerium mit mehr als 800.000 Euro gefördert.

Welche Schadstoffe stecken in Photovoltaikanlagen?
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In der Diskussionen um Schadstoffe in Solarmodulen geht es vor allem um Blei und Cadmium. Blei ist im Lötzinn enthalten. Cadmium ist als Cadmiumtellurid in bestimmten Dünnschichtsolarzellen verarbeitet. Beide Schwermetalle können in der Umwelt giftige Wirkung haben.

Gibt es für diese Stoffe Richtwerte?
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Die EU-Richtlinie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten definiert Höchstkonzentrationen. Für Blei liegt der Wert bei 0,1 Prozent am Gesamtgewicht. Für Cadmium, das noch giftiger ist, bei 0,01 Prozent. Allerdings sind Photovoltaikanlagen von der Richtlinie ausgenommen. Trotz heftiger Kritik hatte das EU-Parlament 2010 einer Neufassung der Richtlinie mit großer Mehrheit zugestimmt.

Was wissen die Forscher schon über die Möglichkeiten eines Austritts?
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Die Stuttgarter Forscher haben in einer Studie gezeigt, dass die Schadstoffe durch saure Lösungen aus defekten Modulen freigesetzt werden können. Allerdings wurden die Solarzellen dafür solange zermahlen, bis sie einem Pulver glichen. Michael Koch vom ISWA betont, dabei habe es sich um ein „Worst-Case-Szenario“ gehandelt. „Von intakten Photovoltaikmodulen, die diese Stoffe verwenden, geht keine Gefahr aus“, betont auch eine Sprecherin des Bundeswirtschaftsministeriums.

Wie realistisch ist die Gefahr jenseits des „Worst-Case-Szenarios“?
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Koch betont, dass Löcher etwa durch Hagel wohl nicht ausreichten, um Schaden anzurichten. „Wir wollen nicht sagen, dass die Technologie gefährlich ist. Solange das Modul in Ordnung ist, ist alles gut“, sagt er. Unklar sind die Folgen von Feuer wie bei einem Hausbrand. Laut baden-württembergischem Umweltministerium ist eine Deponierung der Photovoltaikmodule grundsätzlich nicht zulässig. Sollten sie im Ausnahmefall - etwa nach einem Brand - doch auf einer Deponie landen, könnte das die Gefahr einer Auswaschung erhöhen. Allerdings seien die speziellen Deponien für Brandschutt besonders abgedichtet.

Warum interessiert die Forscher das Thema überhaupt?
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Weltweit sind nach Angaben der Uni mehr als 17 Millionen Tonnen an Modulen installiert. Die Nutzungsdauer werde heute auf 20 bis 25 Jahre geschätzt. Zwar gibt es Recyclingverfahren auch seitens der Hersteller. Die Wissenschaftler sehen aber die Gefahr, dass kaputte oder weniger ertragreiche Module unsachgemäß entsorgt werden könnten: etwa nach weiterer Verwendung in Entwicklungsländern. Dort könnten sie auf wilden Müllkippen landen, warnt IPV-Leiter Jürgen Werner.

Sind in allen Solarzellen Schadstoffe verbaut?
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Die meisten Hersteller verwenden noch Blei im Lötzinn. Für Deutschland bezifferte der Bundesverband Solarwirtschaft den Marktanteil aller Dünnschicht-Technologien - von denen aber nicht alle Cadmiumtellurid enthalten - auf rund 1 Prozent.

Ein Ziel der Anlage ist die effiziente Herstellung von Wasserstoff, der als besonders umweltfreundlicher Treibstoff der Zukunft gilt. Da Wasserstoff nur als chemische Verbindung vorkommt – beispielsweise im Wasser gebunden an ein Sauerstoffatom – wird er in Jülich in einem direkten chemischen Prozess abgespalten.

Dabei kommt die Energie der künstlichen Sonne zum Einsatz, wie Wieghardt erklärt: 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.

Wegen der Wolken und der Luftzirkulation unter freiem Himmel haben die Forscher in der Natur nie gleiche Strahlungsverhältnisse, wie sie für reproduzierbare Versuche nötig sind. Und bisherige Laboranlagen sind viel zu klein, um aus den Ergebnissen Wahrscheinlichkeiten für die Praxis berechnen zu können. Das soll mit dem großen Sonnensimulator anders werden.

Die künstliche Sonne ist ein Energiefresser
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7 Kommentare zu "Sonnensimulator Synlight: Künstliche Super-Sonne für den Treibstoff von morgen"

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  • Wie die kreierte Elektrolyse funktionieren soll, bleibt irgendwie rätselhaft! Wasser (H2O) soll auf Metall (welches Metall?) versprüht werden und bei 800 Grad Celsius die Elektrolyse ausgelöst werden. Dies ist doch Humbug, was sich die forschen Forscher in Jülich da ausgedacht haben. Die Elektrolyse mittels elektrischen Strom ist dabei weit effektiver und vor allem transparenter (Kathoden- und Anoden-Elektoden ins Wasser und es geht los bei ca. 80 Prozent Wirkungsgrad). Hier wollen wohl forsche Forscher an Forschungsgelder herankommen.
    Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

  • Energieschleuder!
    Wenn man nur den Wirkungsgrad zur Gewinnung von synthetischem Flugzeugtreibstoff mittels Elektrolyse aus Wasser (H2O) und CO2 über die kreierte Versuchsanlage in Jülich, von den forschen Forschern Supersonne genannt, bestehend aus Großkinoprojektoren betrachtet, dann muss man unweigerlich zur Schlussfolgerung gelangen, dass dieses Pilotprojekt den größten technologischen Blödsinn aller Zeiten darstellt! Denn der Wirkungsgrad von Großkinoprojektoren beträgt lediglich 5 Prozent. Für die Elektrolyse kann man maximal einen Wirkungsgrad von 70 bis 90 Prozent in Rechnung stellen. Sonnenkollektoren haben hingegen einen Wirkungsgrad von 85 Prozent. Berechnet man den Wirkungsgrad der Jülicher Versuchsanlage, Supersonne genannt, dann kommt man auf einen Wirkungsgrad von η=0,05*0,8*0,85 = 0,034, was akkurat 3,4 Prozent entspricht. Ausgehend von den ursprünglichen 350 Kilowatt würde dann eine effektive Leistung von nur noch rund 12 Kilowatt (genau 350*0,034=11,9 kW entspricht der maximalen Leistung eines Kochherdes) zur Elektrolyse als Ausbeute zur Verfügung stehen. Mit anderen Worten: Die Supersonne von Jülich ist eine Energieschleuder! Entweder man nutzt die Elektrolyse auf dem direktem Wege, um Wasserstoff durch Zufuhr von Elektroenergie zu gewinnen (2*H2O+Elektroenergie →2*H2+ O2) oder man nutzt Sonnenkollektoren über die natürliche Sonneneinstrahlung! Man muss nicht erst eine teure Versuchsanlage installieren, um zu beweisen, dass Wasserstoff H2 über Dissoziation/Spaltung von Wasser (H2O) gewonnen werden kann, um aus dem Wasserstoff dann mittels CO2 (besser CO) Kohlenwasserstoffe herzustellen. Dies ist hinlänglich bekannt. Und Sonnenkollektoranlagen mit einem Wirkungsgrad von 85 Prozent, die sehr effektiv arbeiten, gibt es bereits seit Jahrzehnen.
    Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

  • ich würde vorschlagen, das Projekt ganz konsequent klimaneutral, d.h. nur mit Strom aus erneuerbaren Energien zu betreiben.
    "Dreckiger" Strom aus konventioneller Erzeugung darf ein grünes Projekt keinesfalls belasten.

    Mal schauen, wie lange es dauert, bis in dem Fall verwertbare Ergebnisse vorliegen.......

  • „Wir verwenden die Lampen, weil ihr Licht dem der Sonne am ähnlichsten ist“
    Und die Lampen, vom Kohlekraftwerk versorgt, leuchten regelmäßig.

  • Eine künstliche Supersonne ist für viele Forschungsfelder ein grosser Segen.

    Das man diese Investition mit der ökoreligiösen Vision der Solarenergie begründet hat, erstaunt angesichts der religiösen Einstellung der Regierung und grosser Teile der Urbevölkerung wenig.

    Sachlich ist die Solarenergie die mit Abstand grösste Energiequelle auf der Erde. Die Sonnenenergie ist die Ursache für Wind und die nutzbare Wasserkraft. Allerdings ist die Einstrahlungsdichte auf der Erde zu gering und die zeitlich Verfügbarkeit nicht gegeben um diese sinnvoll zur Stromerzeugung, oder für die beschriebenen thermischen Prozesse zu nutzen.

    Dann kann es analog Deutschlands passieren, dass aus religiösen Gründen viele Milliarden € jährlich für wertlosen Zufallsstrom ausgegeben werden.

    Sinnvoller ist es für solche Prozesse die Kernenergie zu nutzen. Sinnvoller wäre es auch das FZ Jülich wieder der Kernenergie zu widmen.

  • Wasserstoff stellt man am billigsten mit der Kernkraft her.


  • Beitrag von der Redaktion gelöscht. Bitte achten Sie auf unsere Netiquette: „Nicht persönlich werden“ http://www.handelsblatt.com/netiquette

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