{"id":28593,"date":"2015-09-18T07:15:05","date_gmt":"2015-09-18T05:15:05","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fenergie-elektrotechnik%2Fwasserstoff-aus-sonnenlicht-tu-ilmenau-erzielt-durchbruch-bei-regenerativer-energie.html"},"modified":"2015-09-16T15:18:42","modified_gmt":"2015-09-16T13:18:42","slug":"wasserstoff-aus-sonnenlicht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wasserstoff-aus-sonnenlicht\/","title":{"rendered":"Wasserstoff aus Sonnenlicht"},"content":{"rendered":"<p><strong>Die Technische Universit\u00e4t Ilmenau hat bei der Erforschung neuer regenerativer Energien einen aus wissenschaftlicher Sicht spektakul\u00e4ren Durchbruch erzielt. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Ilmenauer Professors Thomas Hannappel steigerte den Wirkungsgrad der so genannten direkten solaren Wasserspaltung von 12,4 auf 14 Prozent. Mit der Methode, die auf k\u00fcnstlicher Photosynthese beruht, l\u00e4sst sich der Brennstoff Wasserstoff aus dem Licht der Sonne herstellen \u2013 sauber, nachhaltig und kosteng\u00fcnstig. Das spektakul\u00e4re Rekordergebnis, ver\u00f6ffentlicht in der f\u00fchrenden Fachzeitschrift \u201eNature Communications\u201c, k\u00f6nnte die L\u00f6sung der Energieprobleme auf der Welt sein.<\/strong><\/p>\n<p>Weltweit suchen Forscher fieberhaft nach Alternativen zu den zur Neige gehenden herk\u00f6mmlichen, fossilen Energietr\u00e4gern. Sp\u00e4testens seit der ersten \u00d6lkrise Anfang der 70er Jahre wird aber nicht nur nach bezahlbaren Brennstoffen gesucht. Angesichts des Klimawandels, der weitgehend durch die Verbrennung der fossilen Energietr\u00e4ger verursacht wird, suchen Forscher auch nach Brennstoffen, die regenerativ und sauber erzeugt werden k\u00f6nnen. Den ultimativen Energietr\u00e4ger sehen viele in Wasserstoff: Er weist eine hohe Energiedichte auf und bei seiner Verbrennung entsteht als Abfallprodukt nur reines Wasser. Derzeit wird das Gas aber ganz \u00fcberwiegend durch Dampfreformierung von Methan erzeugt, eine alles andere als umweltfreundliche und nachhaltige Methode. Nahezu ohne sch\u00e4dliche Abfallprodukte l\u00e4sst sich Wasserstoff hingegen mit der Methode der direkten solaren Wasserspaltung herstellen. Bei der so genannten k\u00fcnstlichen Photosynthese ist es Sonnenenergie, die die Photolyse von Wasser antreibt. So wird die Energie des Sonnenlichts direkt in Wasserstoff umgewandelt, der anschlie\u00dfend wieder zum Ausgangsprodukt Wasser umgesetzt werden kann \u2013 ein Kreislauf, der eine saubere und \u00f6kologisch nachhaltige Energiewirtschaft erm\u00f6glichen k\u00f6nnte. Im Energiemix der Zukunft haben solche solaren Brennstoffe ein ungeheures Potenzial: Noch 2014 lag in Deutschland, dem in der Welt \u201eEnergiewendeland Nr. 1\u201c, der Anteil der erneuerbaren Brennstoffe an der gesamten Energieproduktion bei nicht mehr als 11 Prozent. Wissenschaftler der Elektrochemie sehen die Methode, Brennstoffe aus Licht zu erzeugen, daher als heiligen Gral zur endg\u00fcltigen L\u00f6sung aller Energieprobleme.<\/p>\n<p>Die Herstellung von \u201eSonnen-Wasserstoff\u201c auf industrieller Ebene scheitert aber bisher an den Kosten. Um den Produktionsaufwand finanziell zu rechtfertigen, ist der Wirkungsgrad der k\u00fcnstlichen Photosynthese, also der Energiegehalt des erzeugten Wasserstoffs bezogen auf den des zugef\u00fchrten Sonnenlichts, einfach zu gering. Bisher lag die maximale jemals erreichte Effizienz bei 12,4 Prozent, ein Ergebnis, das vor 17 Jahren vom National Renewable Energy Laboratory in den USA erzielt wurde. Sch\u00e4tzt man einen wirtschaftlichen Einsatz der solaren Wasserspaltung im Vergleich mit fossilen Brennstoffen ab, so k\u00f6nnte man ab einer Effizienz von etwa 15 Prozent wirtschaftlich konkurrenzf\u00e4hig werden. Seit Jahren forschen daher die wichtigsten Wissenschaftsstandorte der Welt mit viel Geld und Engagement daran, die bestehende Bestmarke f\u00fcr k\u00fcnstliche Photosynthese von 12,4 Prozent zu steigern. Die Effizienzsteigerung auf 14 Prozent, hervorgegangen aus der Doktorarbeit von Matthias May, wurde soeben in \u201eNature Communications\u201c ver\u00f6ffentlicht *). Die Annahme der Publikation des Fachgebiets Photovoltaik an der TU Ilmenau um Prof. Thomas Hannappel, des Instituts f\u00fcr Solare Brennstoffe am Helmholtz-Zentrum Berlin, des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE und des\u00a0 in dem renommierten Wissenschaftsmagazin verdeutlicht die wissenschaftliche Bedeutung der Forschungsarbeiten.<\/p>\n<p>Nun gilt es, die Serienproduktion von Hochleistungs-Halbleiterbauelementen kosteng\u00fcnstig zu machen. Prof. Hannappel sieht die L\u00f6sung in der Verwendung von Silizium: \u201eDieses ausgereifte Material eignet sich hervorragend als Basissubstanz f\u00fcr hocheffiziente, kosteng\u00fcnstige Bauelemente. Es ist fast unbegrenzt verf\u00fcgbar und besitzt nahezu ideale physikalisch-chemische Eigenschaften.\u201c Allerdings kommen bei der Verwendung von Silizium in den Bauelementen Materialgruppen zusammen, die verschiedenen Halbleiterfamilien angeh\u00f6ren. Bei einer ungenauen Zusammenf\u00fchrung dieser Materialien sind die Leistungseinbu\u00dfen enorm. Die \u00dcberg\u00e4nge von einem Material zum anderen, die so genannten Grenzfl\u00e4chen, sind bei der Herstellung von Bauelementen h\u00e4ufig der kritische Punkt, ihre Wechselwirkungen stellen die Wissenschaft seit jeher vor Probleme. Schon 1945 klagte der \u00f6sterreichische Nobelpreistr\u00e4ger f\u00fcr Physik Wolfgang Pauli: \u201eGott erschuf das Volumen, der Teufel die Grenzfl\u00e4chen\u201c. Trotzdem ist Hannappel sich sicher, diese Aufgabe von h\u00f6chster Schwierigkeit bew\u00e4ltigen zu k\u00f6nnen: \u201eUnser Zugang ist besonders, ja weltweit einmalig. Unsere Leistung besteht darin, an den entscheidenden Stellen ganz genau hinschauen zu k\u00f6nnen. In diesem Fall hie\u00df es, die Oberfl\u00e4chen von Halbleitern gezielt zu manipulieren.\u201c<\/p>\n<p>Mit modernster experimenteller Ausstattung hat sich die TU Ilmenau in den letzten Jahrzehnten eine einzigartige Expertise bei der Erforschung regenerativ erzeugter Energie aufgebaut, f\u00fcr die Hannappel und sein Team \u00fcbrigens j\u00fcngst Lob und Ermunterung aus kompetentem Munde erhielten. Der heute 87-j\u00e4hrige emeritierte Th\u00fcringer Professor und Nobelpreistr\u00e4ger f\u00fcr Physik Herbert Kr\u00f6mer schrieb aus dem US-amerikanischen Santa Barbara, er sei fasziniert, dass es der Gruppe gelungen sei, die Eigenschaften der Grenzfl\u00e4che zwischen Silizium und den III-V-Halbleitern zu kontrollieren. Die so erzielte Steigerung der Effizienz der k\u00fcnstlichen Photosynthese ist nicht die erste Weltrekord-Bestmarke des Forscherteams um Professor Hannappel. Erst im letzten Jahr waren die Ilmenauer Wissenschaftler an der deutsch-franz\u00f6sischen Entwicklung einer so genannten Vierfach-Stapelsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von etwa 45 Prozent entscheidend beteiligt. Keine Solarzelle weltweit kann Sonnenenergie effizienter in Strom umwandeln. Solche Wirkungsgrade sind allerdings mit solarer Wasserspaltung nicht einmal theoretisch erreichbar. Hier ist das internationale Team schon sehr weit gekommen.<\/p>\n<p>*) May, M. M. et al. Efficient direct solar-to-hydrogen conversion by in situ interface transformation of a tandem structure. Nat. Commun. 6:8286 doi: 10.1038\/ncomms9286 (2015)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Kontakt:<\/h3>\n<p>Prof. Thomas Hannappel<br \/>\nLeiter Fachgebiet Photovoltaik<br \/>\nTel.: 03677 69-2566<br \/>\nE-Mail: thomas.hannappel@tu-ilmenau.de<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Technische Universit&auml;t Ilmenau hat bei der Erforschung neuer regenerativer Energien einen aus wi&#8230;<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[2530,9239,5616,371,4284],"class_list":["post-28593","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-california-institute-of-technology","supplier-fraunhofer-ise","supplier-helmholtz-zentrum-berlin-hzb","supplier-national-renewable-energy-laboratory-nrel","supplier-technische-universitaet-ilmenau"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28593","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=28593"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28593\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=28593"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=28593"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=28593"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=28593"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}