Sonnenergie aus Schweden 12.07.2019, 12:30 Uhr

Fensterfolie erfasst Sonnenenergie und setzt diese frei

Sonnenenergie. Eine Fensterfolie, die sowohl kühlen als auch aufwärmen kann, wurde in Schweden entwickelt.

Grafik des kühlenden und heizenden Fensters.

Grafik des kühlenden und heizenden Fensters.

Foto: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Bereits vor einigen Jahren wurde erstmals über ein System berichtet, das die Wärme aus der Sonnenenergie tagsüber auffängt sowie speichert und diese Wärme dann am Abend wieder abgibt, sobald die Sonne untergeht. Mittlerweile wurde das System mit dem Namen „MOlecular Solar Thermal“, kurz MOST, weiterentwickelt und erstmals erfolgreich angewandt. In Zukunft soll es dabei helfen, Gebäude tagsüber vor der warmen Sonneneinstrahlung zu schützen, während die gespeicherte Wärme am Abend sowie in der Nacht abgegeben und somit zum Heizen genutzt werden kann. Das System, das an der Chalmers Universität für Technik in Schweden entwickelt wurde, konnte kürzlich erfolgreich getestet werden.

Wie funktioniert die innovative Fensterfolie?

Das System hinter der Fensterfolie orientiert sich primär an einer Herausforderung, welche bereits seit vielen Jahren bei der Nutzung von Sonnenenergie besteht. Herkömmliche Sonnenkollektoren sammeln insbesondere während der Sommermonate mehr Energie, als tatsächlich benötigt wird. Im Winter hingegen verhält es sich umgekehrt. Zwar wird ein wenig Energie gespeichert, der Bedarf kann jedoch nicht gedeckt werden. MOST soll daher in erster Linie eine günstige und gleichzeitig effiziente Methode zum Speichern und Nutzen von Sonnenenergie darstellen. Hierfür bediente sich das schwedische Forscherteam nicht etwa an herkömmlichen und bereits genutzten Materialien. Im Mittelpunkt von MOST steht stattdessen ein Molekülgemisch aus Norbornadien. Der bicyclischer Kohlenwasserstoff Norbornadien bringt eine Eigenschaft mit sich, die den Umgang mit der Sonnenenergie revolutionieren könnte. Sobald Sonnenlicht auf das Molekül einwirkt, wird die Sonnenenergie zu einer energetisch instabilen Quadricyclan-Form umgelagert. Die Freisetzung der Energie erfolgt durch einen speziellen Kobalt-Katalysator. Aufgrund dieser Eigenschaften ist es möglich, die angeregten Moleküle zu komprimieren, wodurch sie bis zu 63 Grad Wärmeenergie speichern und abgeben können. Umgerechnet bedeutet dies, dass pro Kilogramm der Molekülmasse 111 Wattstunden erzeugt werden können. Dies entspricht etwa der Leistung von Lithium-Ionen-Akkus. Derzeit geht das Forscherteam der Chalmers Universität für Technik davon aus, dass weiterentwickelte System auf Basis der Norbornadien-Moleküle sogar in der Lage sein könnten, das doppelte an Energie zu speichern und freizusetzen.

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In der Praxis wird MOST zunächst wohl im Bereich der Fensterfolien Einzug halten. Sobald die Sonne am Morgen aufgeht, wird einfallende Sonnenenergie sofort durch die im Gemisch enthaltenen Moleküle aufgefangen. Präziser formuliert wird ein Teil der Photonen aus dem Sonnenlicht absorbiert und gespeichert. Dabei dreht sich der durchsichtige Film und hält die durch die Sonne erzeugte Wärme vom Raum fern. Sobald das Sonnenlicht gegen Abend weniger wird, dreht sich der Film erneut und setzt die gespeicherte Sonnenenergie frei, wodurch der Raum erwärmt wird. Entsprechend spart das System sowohl Heiz- als auch Kühlkosten.

Lange Entwicklungsdauer zahlt sich nun aus

Dass das Molecular Solar Thermal System nun funktioniert, ist keineswegs selbstverständlich. Tatsächlich musste das Team der Chalmers Universität für Technik eine Vielzahl an Problemen lösen, bis das System praxistauglich war. Erste Versuche mit Norbornadien wurden bereits in den 1970er Jahren unternommen. Aufgrund zahlreicher Schwierigkeiten, die Versuchsergebnisse in der Praxis umzusetzen und die Sonnenenergie zu nutzen, wurde die Entwicklung jedoch wieder gestoppt. Dass sich weiterführende Forschungen ausgezahlt hätten, wird heute mehr als deutlich. Laut den schwedischen Forschern wird die Entwicklung schon bald serienmäßig bei der Herstellung von Fensterfolien genutzt werden können. Derzeit wird noch an Möglichkeiten getüftelt, die Effizienz der Folien zu erhöhen. Sobald dies gelungen ist, soll die Serienproduktion anlaufen. Erwähnenswert ist dabei der Umstand, dass die Folien nachgerüstet werden können. Entsprechend bedarf es keiner Umbaumaßnahmen, um die eigenen vier Wände in absehbarer Zukunft effizient mit Sonnenenergie beheizen zu können.

Effizient mit Sonnenenergie

Die Forschung und Entwicklung an der Chalmers Universität für Technik in Schweden dürfte auch weiterhin eine hohe Relevanz haben. In Zukunft könnte das System aufgrund seiner Eigenschaften sogar dazu genutzt werden, um Sonnenenergie den ganzen Sommer über zu absorbieren und erst bei Bedarf in den kälteren Jahreszeiten als Heizenergie freizusetzen. Derzeit ist kaum ein anderes System in der Lage, dermaßen effizient mit Sonnenenergie zu arbeiten. In der Folge könnten schon bald nicht nur die Energiekosten von Haushalten und Unternehmen gesenkt werden. Ferner könnte sich der flächendeckende Einsatz auch mit Blick auf die Klimabilanz deutlich bemerkbar machen und zum Umweltschutz beitragen.

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