Wo die Sonne auf Knopfdruck scheint

Die Strahler im Synlight-Labor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind 10.000 Mal heller als das Sonnenlicht auf der Erde. Hier wird an der Zukunft der sauberen Energie geforscht.

 

Von außen wirkt das Gebäude im nordrhein-westfälischen Jülich eher unscheinbar. Wer aber die Halle der Laboranlage betritt, sieht sich dem Facettenauge eines riesigen Insekts gegenüber: 15 Meter hoch blitzen dem Besucher 149 silbrige Xenon-Kurzbogenlampen entgegen. Jeder Reflektor lässt sich flexibel ausrichten. Das Licht kann auf einen Punkt fokussiert werden oder auf eine größere Fläche strahlen. Werden alle Lampen eingeschaltet, entfalten sie eine Lichtintensität, die mindestens dem 10.000-fachen der natürlichen Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche entspricht. Dann scheint hier die größte künstliche Sonne der Welt.

Mit dem Hochleistungsstrahler „Synlight“ erforscht das DLR unter anderem innovative Lösungen, Energie umzuwandeln und zu speichern – eine große Herausforderung für die Zukunft, die mit der Nutzung von erneuerbaren Energien einhergeht. Ein Schwerpunkt der Forschung ist, mit Hilfe des konzentrierten Sonnenlichts Wasserstoff herzustellen, um aus ihm klimafreundliche Treibstoffe zu gewinnen.

Wasserstoff-Produktion mit Sonnenlicht

Wasserstoff wird in Tanks auf relativ kleinem Raum gespeichert und könnte in Zukunft Flugzeugturbinen, Automotoren oder Kraftwerke antreiben. Bei seiner Verbrennung fällt ausschließlich Wasser an. Der bislang übliche Weg zu seiner Herstellung ist die Elektrolyse. Dabei wird elektrischer Strom über zwei Elektroden durch Wasser geleitet. Das Wasser wird dabei in die beiden Gase Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Dieser Prozess ist jedoch vergleichsweise energie- und kostenintensiv.

Wissenschaftler forschen daher an Methoden, Wasser direkt mit Hilfe von Wärme aufzuspalten. Das kann zum einen über hoch konzentrierte Lichtstrahlung geschehen, die in Wärme umgewandelt Wasser und Kohlendioxid in Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Sauerstoff spaltet. In diesen sogenannten thermochemischen Prozessen entstehen Temperaturen von bis zu 1.500 Grad Celsius. Zum anderen können die Photonen der Lichtstrahlung genutzt werden, um chemische Reaktionen anzuregen, die ebenfalls Wasser und Kohlendioxid spalten. Die Stoffe können in flüssige Brennstoffe umgewandelt werden oder in Strom für stationäre sowie mobile Anwendungen. Wenn das gelingt, könnten die neuen Herstellungsmethoden eine weitere wichtige Technologie sein, um den steigenden Energiebedarf der kommenden Generationen zu decken, ohne die Atmosphäre mit CO2 zu belasten.

Die Entwicklung einer nachhaltigeren Energieversorgung für eine wachsende Weltbevölkerung bietet große wirtschaftliche Chancen. Bis aber diese Solarprozesse und andere Technologien marktreif sind, werden noch einige Jahre intensiver Forschung nötig sein. Hierfür sind eine technologieoffene Förderung durch die Politik und Kooperationen zwischen staatlichen Institutionen und forschenden Unternehmen unverzichtbar. So nutzt das DLR seine Großforschungsanlagen nicht nur für eigene Projekte, sondern fungiert ebenso als Dienstleister für Partner in der Wirtschaft.

Testlabor für die Materialforschung

Aber mit der größten künstlichen Sonne der Welt sind auch zahlreiche andere Anwendungen vorstellbar. So kann man etwa hier untersuchen, welche Auswirkungen starkes Sonnenlicht auf die Alterung von Materialien hat, etwa bei Komponenten, die in der Luft- und Raumfahrt genutzt werden. Dabei müssen sich die DLR-Forscher über wechselnde Jahreszeiten mit variablem Sonnenstand, bedecktem Himmel oder Regen keine Gedanken machen. Die Hochleistungsstrahler in der Halle arbeiten verlässlich unter immer gleichen Testbedingungen.

„Synlight“ wird vom nordrhein-westfälischen Umweltministerium, dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und dem Technologiezentrum Jülich gefördert. Das Labor des DLR-Instituts für Solarforschung wird im Auftrag der Bundesrepublik Deutschland betrieben, die hier ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Digitalisierung und Sicherheit bündelt. 

Slideshow: Die größte künstliche Sonne der Welt

Ein Superlativ: Synlight  © Christoph Morlinghaus/Projekt „Superlative – Made in Germany“

Ein Superlativ: Synlight  © Michael Winand/Projekt „Superlative – Made in Germany“

Ein Superlativ: Synlight  © Christoph Morlinghaus/Projekt „Superlative – Made in Germany“

Ein Superlativ: Synlight  © Michael Winand/Projekt „Superlative – Made in Germany“

Ein Superlativ: Synlight  © Christoph Morlinghaus/Projekt „Superlative – Made in Germany“

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