Wasserstoff und Wärme aus Solarenergie: Sogar der erzeugte Sauerstoff wird genutzt

Vielfachen Nutzen verspricht ein Solarreaktor, den Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) entwickelt und auf dem Campus installiert haben. Er besteht aus einem Parabolspiegel, der die Sonnenstrahlen einfängt und auf das Reaktormodul lenkt, das sich im Brennpunkt befindet. Damit es stets optimal bedient wird, bewegt sich der Spiegel mit dem Lauf der Sonne.

Anleihe bei der Raumfahrt

Das Reaktormodul besteht aus einer Hochleistungs-Solarzelle auf der Basis von so genannten III-V-Halbleitern, die ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt worden ist. Auf sie strahlt auf das nahezu tausendfache konzentrierte Sinnenlicht ein. Das führt zu einer besonders hohen Stromproduktion. Dieser wird in einer Elektrolysezelle zur Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff genutzt. Über Schlauchleitungen werden die beiden Gase abgezapft.

Sauerstoff für die Beatmung in Hospitälern

Der Wasserstoff kann industriell genutzt werden oder Brennstoffzellen versorgen, die Elektrofahr zeuge mit Strom versorgen. Normalerweise wird der Sauerstoff, der in jeder Elektrolyseanlage nebenbei hergestellt wird, in die Atmosphäre abgegeben. Die Schweizer wollen ihn jedoch in Hospitälern zur Beatmung von Patienten nutzen.

Kühlwasser wird zum Heizen genutzt

Der Parabolspiegel konzentriert nicht nur das Sichtbare Licht auf das Reaktormodul, sondern auch die Wärmestrahlen. Die Solarzelle würde innerhalb von Sekunden zerstört, hätten die EPFL-Ingenieure sich nicht etwas Besonderes einfallen lassen. Nur ein Teil des Wassers, das in das Modul gepumpt wird, dient der Wasser- und Sauerstoffproduktion. Der größere Teil kühlt die Solarzelle. Dabei erwärmt sich das Wasser. Es fließt in einen Wärmetauscher, wo es seine Energie abgibt. Sie kann zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden.

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Wasserstoff für Elektroautos

Mit einer Ausgangsleistung von zwei Kilowatt übertrifft die Anlage alle vergleichbaren Systeme. „Dies ist die erste Demonstration der solaren Wasserstofferzeugung auf Systemebene“, sagt Sophia Haussener, die das EPFL-Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE) leitet, das den Solarreaktor entwickelt hat. Bei einer Produktion von etwa einem halben Kilogramm solarem Wasserstoff pro Tag könnte das EPFL-System rund 1,5 Brennstoffzellenfahrzeuge mit einer durchschnittlichen Jahresfahrleistung mit Wasserstoff versorgen; oder bis zur Hälfte des Strombedarfs und mehr als die Hälfte des jährlichen Wärmebedarfs eines typischen Vier-Personen-Haushalts decken.

Großanlage in der Planung

Das Startup SoH-Hytec, ein Spinoff des, vermarktet das System bereits. Es arbeitet bereits mit einer Schweizer Metallproduktionsanlage zusammen, um eine Demonstrationsanlage im Multi-100-Kilowatt-Maßstab zu bauen, die Wasserstoff für Metallglühprozesse, Sauerstoff für nahe gelegene Spitäler und Wärme für den Warmwasserbedarf der Fabrik produzieren wird.

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