Größte künstliche Sonne der Welt

Am 23. März 2017 hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die neue Forschungsanlage "Synlight" in Betrieb genommen, mit der unter anderem Produktionsverfahren für solare Treibstoffe, wie Wasserstoff, entwickelt werden sollen.

Die größte künstliche Sonne der Welt steht seit gestern (23.03.2017) am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Jülich. In dem dreistöckigen Synlight-Gebäude strahlen insgesamt 149 Xenon-Kurzbogenlampen. Zum Vergleich: für einen großen Kinosaal reicht eine einzelne Xenon-Kurzbogenlampe zum Bestrahlen der Leinwand aus. Die Wissenschaftler können die Strahler auf eine Fläche von 20 mal 20 Zentimeter fokussieren. Trifft die Strahlung der Lampen dort mit einer Leistung von bis zu 350 Kilowatt auf, hat sie die bis zu 10.000fache Intensität der Solarstrahlung auf der Erde. Im Fokus der Lampen entstehen Temperaturen bis zu 3.000 Grad Celsius. Diese Temperaturen nutzen die Forscher, um Treibstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff herzustellen.

Den Wissenschaftlern am DLR-Institut für Solarforschung ist die Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe von Solarstrahlung bereits vor Jahren geglückt, allerdings im Labormaßstab. Damit solche Prozesse für die Industrie interessant werden, muss der Maßstab deutlich vergrößert werden. Genau das ist das Ziel von Synlight. Im Fokus der Forschungsarbeiten steht die solare Treibstoffherstellung, doch die neue Anlage kann für eine Vielzahl weiterer Anwendungen eingesetzt werden. Da das Spektrum der UV-Strahlung dem der Sonne gleicht, können beispielsweise auch Alterungsprozesse von Materialien zeitlich gerafft dargestellt werden. Ein interessanter Aspekt, sowohl für die Raumfahrt, als auch für die Industrie.

Wasserstoff gilt laut DLR als der Treibstoff der Zukunft, denn er verbrennt, ohne dabei Kohlendioxid abzugeben. Die Herstellung von Wasserstoff durch Aufspalten des weltweit verfügbaren Rohstoffs Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff benötigt viel Energie. Diese könnte von der Sonne bereitgestellt werden. Solar erzeugte Kraft-, Treib- und Brennstoffe bieten nach Angaben des DLR große Potentiale für die Langzeitspeicherung, die Erzeugung chemischer Grundstoffe und die Reduzierung von CO2-Emissionen.

Da die Sonne in Mitteleuropa selten und unregelmäßig scheint, ist für die Entwicklung von Produktionsverfahren solarer Treibstoffe eine künstliche Sonne nötig. Bei den Synlight-Versuchen können Schlechtwetterperioden und schwankende Strahlungswerte die Tests und ihre Auswertung nicht erschweren oder verzögern. Jülich bietet laut DLR zudem mit seiner Infrastruktur, darunter auch der Solarturm Jülich und das wissenschaftliche Umfeld, ideale Bedingungen für innovative Entwicklungen in der Solartechnik. Eine Verlagerung von Forschungsanlagen in sonnenreichere Regionen verspricht lediglich auf den ersten Blick günstigere Bedingungen, da auch dort die Sonne niemals mit derselben Intensität scheint. Aber gleichbleibende Testbedingungen sind wichtig für schnelle Innovationszyklen.

Das DLR-Institut für Solarforschung errichtete die Forschungsanlage in den vergangenen zwei Jahren in einem vom Technologiezentrum Jülich erstellten Gebäude und mietete es langfristig zum Betrieb von Synlight an. Das Land Nordrhein-Westfalen unterstützte das Projekt mit 2,4 Millionen Euro, rund 70 Prozent der Gesamtsumme von 3,5 Millionen Euro. Die Differenz von 1,1 Millionen Euro wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) erbracht.

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