Flüssige Energie: Diese wiederverwendbare Flüssigkeit kann Solarenergie speichern
Die Nutzung von Sonnenenergie gilt als eine der zentralen Säulen einer klimafreundlichen Energieversorgung. Doch ein grundlegendes Problem bleibt bestehen: Sonnenlicht steht nicht jederzeit zur Verfügung. Während Photovoltaikanlagen tagsüber Strom erzeugen, entsteht nachts oder bei schlechtem Wetter eine Versorgungslücke. Forscher:innen arbeiten deshalb seit Jahren an Möglichkeiten, Sonnenenergie langfristig zu speichern. Ein Forschungsteam der University of California, Santa Barbara, hat nun ein System vorgestellt, das diesen Ansatz auf ungewöhnliche Weise verfolgt – indem es Sonnenenergie gewissermaßen in einer Flüssigkeit „einsperrt“.
Sonnenenergie als chemischer Zustand
Im Zentrum der neuen Technologie steht ein Konzept namens Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST). Anders als klassische Solaranlagen, die Licht in elektrische Energie umwandeln, speichert dieses Verfahren Sonnenenergie direkt in chemischen Bindungen. Entwickelt wurde dafür ein speziell angepasstes organisches Molekül auf Basis sogenannter Pyrimidone, dessen Struktur von natürlichen DNA-Bausteinen inspiriert ist.
Unter Sonneneinstrahlung verändert das Molekül seine Form und gelangt in einen energiereichen Zustand, der stabil gespeichert werden kann. Die Forscher:innen vergleichen diesen Prozess mit photochromen Brillengläsern: Sie reagieren reversibel auf Licht, nur dass hier nicht die Farbe, sondern der Energiezustand verändert wird. Wie Erstautor Han Nguyen erklärt: „Diese Art reversibler Veränderung interessiert uns – nur dass wir damit Energie speichern und später wieder freisetzen wollen.“
Das Prinzip ähnelt einer gespannten Feder. Sonnenlicht „verdreht“ das Molekül in eine energetisch angespannte Konfiguration. In diesem Zustand kann die Energie über lange Zeit erhalten bleiben, teilweise über Monate oder sogar Jahre, ohne nennenswerte Verluste. Erst durch einen gezielten Auslöser – etwa Wärme oder einen Katalysator – kehrt das Molekül in seine ursprüngliche Form zurück und gibt die gespeicherte Energie als Wärme ab.
Eine flüssige Wärmebatterie
Ein entscheidender Unterschied zu herkömmlichen Batterien liegt darin, dass das System keine Elektrizität speichern muss. Statt mehrere Umwandlungsschritte zu durchlaufen, bleibt die Energie im thermischen Bereich. Dadurch lassen sich typische Verluste vermeiden, die beim Laden und Entladen elektrischer Batterien entstehen.
Die entwickelte Flüssigkeit kann theoretisch durch Rohrleitungen gepumpt, in Tanks gelagert und bei Bedarf wieder aktiviert werden. Tagsüber würde sie in einem Solarkollektor „aufgeladen“, nachts könnte dieselbe Flüssigkeit Wärme für Warmwasser oder Gebäudeheizung liefern. Die Energie steckt dabei direkt im Material selbst. Wie Mitautor Benjamin Baker formuliert: „Das Material selbst ist in der Lage, Sonnenenergie zu speichern.“
Besonders bemerkenswert ist die erreichte Energiedichte von über 1,6 Megajoule pro Kilogramm. Damit übertrifft das System laut den Forschenden sogar typische Lithium-Ionen-Batterien, zumindest bezogen auf gespeicherte Wärmeenergie. In Experimenten konnte die freigesetzte Energie bereits ausreichen, um Wasser unter Umgebungsbedingungen zum Kochen zu bringen – ein wichtiger praktischer Nachweis für die Leistungsfähigkeit des Ansatzes.
Speichern wir in Zukunft Sonnenenergie in flüssiger Form?
Die Idee einer „flüssigen Sonnenbatterie“ eröffnet neue Perspektiven vor allem im Bereich der Wärmenutzung. Ein großer Teil des globalen Energiebedarfs entfällt nicht auf Strom, sondern auf Heizung und Warmwasser. Systeme, die Sonnenwärme saisonal speichern können, könnten daher fossile Brennstoffe in diesem Bereich deutlich reduzieren.
Zugleich befindet sich die Technologie noch im Forschungsstadium. Herausforderungen bestehen unter anderem darin, die Lichtabsorption weiter zu verbessern und industrielle Anwendungen wirtschaftlich umzusetzen. Dennoch zeigt die Entwicklung, dass Energiespeicherung nicht zwangsläufig große Akkus oder komplexe Stromnetze erfordert. Stattdessen könnte künftig eine chemisch aufgeladene Flüssigkeit als transportabler Wärmespeicher dienen.
