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Solarchemie

In Deutschland hat Wärme einen Anteil von 57% am Energieverbrauch, 40 % der Energie wird zur Beheizung von Gebäuden verwendet. Erklärtes Ziel nationaler und europäischer Energiepolitik ist eine zunehmende Deckung des Energiebedarfs aus nachhaltigen Quellen.

Die Sonne stellt uns Licht und Wärme kostenlos zur Verfügung. Beide können für chemische Reaktionen genutzt werden. So­wohl sichtbares als auch ultraviolettes Sonnenlicht ist für photochemische Reaktionen einsetzbar. Bestimmte Prozesstemperaturen können mit Hilfe der Wärmestrahlung der Sonne erreicht werden. So werden z.B. für die Wiederverwertung von Aluminium oder zum Reinigen von Schwermetallver­bindungen aus anorganischen Rückständen mehrere 1.000 Grad Celsius heiße Drehrohröfen benö­tigt.

Im Bereich der Wiederaufbereitung giftiger Industrieabfälle werden im ISFH (Institut für Solar­energieforschung Hameln) photochemische Reaktionen erprobt. Im DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) forscht man an solarchemischen Synthesen wertvoller Feinchemikalien zum Zwecke ihrer Anwendung in der Industrie.

In der Materialforschung ist hochkonzentrierte Solar­strahlung zur Werkstoffherstellung, zur Oberflächenbehandlung und zur Werkstoffprüfung benutz­bar. Darüber hinaus kann man solarchemische Verfahren auch zur Speicherung von Solarenergie in Form von chemischer Energie verwenden, z.B. um Methan und Wasserdampf bei hohen Temperatu­ren zu Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H) umzusetzen, welcher gespeichert werden kann.

Statt des so hergestellten Wasserstoffs als Energieträger der Zukunft, soll nun Zink dessen Rolle übernehmen. Für Wasserstoff muss viel Energie aufgewendet werden, um ihn transport- und lager­fähig, sprich flüssig, zu machen. Zink hingegen liegt bei Temperaturen von bis zu 420 Grad in fester Form vor. Nicht nur kann Zink in einer exothermen Reaktion bei ca. 350 Grad Celsius Wasser spal­ten und Wasserstoff für Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen liefern, sondern Zink-Luft -Brenn­stoffzellen haben  auch einen dreimal so hohen Energiegehalt wie ein Lithiumsystem.

Druck- und Flüssiggasspeicherung, die heute zum Standard gehören, sollen um Verfahren zur che­mischen Speicherung von Wasserstoff in Nieder- und Hochtemperaturmetallhydriden ergänzt wer­den, nicht zu vergessen hydrolysierbare Hydride mit spezifischen Anwendungsgebieten.

Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht im Bereich der effizienterer und kostengünstigerer Kollektorfelder im Niedrigtemperaturbereich. Daran anknüpfend werden auch Langzeitspeicher immer wichtiger. Aus ökologi­schen Gründen wird auch an Absorbern mit guter Wärmeleitfähigkeit, Temperaturbeständig- und Korrosions­festigkeit geforscht und entwickelt.

Damit die einmal gewonnene Energie nicht verloren geht, muss an einer effektiven Speicherung ge­forscht werden.
Denn Solarstrom ist je nach Region und Uhrzeit nicht dauerhaft verfügbar. Ange­bot (Solarenergie) und Nachfrage (Wunsch nach Heizen) stimmen hier noch nicht immer überein.