Solare Wasserstofferzeugung: EU-Projekt PECSYS strebt technologischen Durchbruch an

Entwicklung von Vorführsystemen mit bis zu zehn Quadratmetern Fläche

Das HZB koordiniert ein EU-Projekt, das innerhalb von vier Jahren eine wirtschaftlich umsetzbare Technologie für die solare Wasserstofferzeugung entwickeln soll. Die Solarenergie wird dadurch in chemische Energie umgewandelt und im Brennstoff Wasserstoff gespeichert. Dabei sollen die Kosten unter fünf Euro pro Kilogramm Wasserstoff liegen. Zum Abschluss planen die Partner aus Deutschland, Schweden und Italien den Aufbau mehrerer Module mit einer Gesamtfläche von zehn Quadratmetern, um Stabilität und Ertrag auf großer Fläche zu demonstrieren. Das Projekt läuft im Rahmen des EU-Forschungsprogramms Horizon2020 über vier Jahre und wird mit 2,5 Millionen Euro gefördert.

Die Photovoltaik deckt heute schon etwa 7,4 Prozent des Nettostrombedarfs, an sonnigen Wochenenden sogar bis zu 50 Prozent (Quelle: ISE). Doch nachts oder bei schlechtem Wetter liefern Solarzellen keinen Strom. Photovoltaikzellen  lassen sich jedoch auch mit Elektrokatalysatoren kombinieren, um Wasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dieser solar erzeugte Wasserstoff ist ein vielseitiger Brennstoff, der die Energie des Sonnenlichts in chemischer Form speichert und sie bei Bedarf - z.B. nachts - über eine Brennstoffzelle wieder freisetzen kann. In den letzten Jahren hat die Forschung auf diesem Gebiet große Fortschritte erreicht. Jedoch gibt es – anders als bei der Photovoltaik – noch keinen groß angelegten Technologieansatz, der sich durchgesetzt hat. Mit anderen Worten: Das Rennen ist derzeit noch vollkommen offen. 

Partner aus Deutschland, Italien und Schweden

Dies soll das EU-Projekt PECSYS nun schaffen: Das Projekt wird durch das Kompetenzzentrum Photovoltaik am HZB koordiniert, dabei bringen Partner aus dem Forschungszentrum Jülich, der Universität Uppsala, Schweden, dem Consiglio Nazionale delle Richere, Italien sowie die Unternehmen Solibro Research AB, Schweden und 3SUN, Italien, ihre Expertise ein.

Wirkungsgrad 6 Prozent, 6 Monate stabil

„Die Ziele des Projektes sind ehrgeizig und sehr konkret“, erläutert HZB-Forscherin Dr. Sonya Calnan, Sprecherin des EU-Projekts. Das zu entwickelnde Vorführsystem soll auf einer Fläche von mehr als zehn Quadratmetern realisierbar sein, mehr als sechs Prozent der Solarenergie chemisch umwandeln und mindestens sechs Monate lang stabil funktionieren. Der so erzeugte Wasserstoff soll weniger als fünf Euro pro Kilo kosten. Zum Vergleich: Aktuell liegt der Marktpreis für Wasserstoff bei acht Euro pro Kilogramm.

Bauelement aus einem Block

Am PVcomB werden die beteiligten Projektteams Photovoltaikzellen aus unterschiedlichen Materialien (Silizium, Chalkogenide, Tandemsolarzellen aus Perowskit und Silizium) zusammen mit Elektrokatalysatoren und Membranen testen und auch geeignete Versiegelungen entwickeln. Ziel ist es, ein Bauelement aus „einem Block“ zu entwickeln, das auch bei extremen Umweltbedingungen noch einwandfrei funktioniert.

Mehr als zehn Kg Wasserstoff

Die beteiligten Projektteams wollen so ein System identifizieren, das sich für die industrielle Produktion eignet. Die Vorführsysteme  sollen dann am Forschungszentrum Jülich und/oder bei 3Sun mit einer Gesamtfläche von zehn Quadratmetern stehen und innerhalb von sechs Monaten mehr als zehn Kilogramm Wasserstoff erzeugen.

Das Projekt wird von „Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking“ unter der Nummer 735218 gefördert. Joint Undertaking wird unterstützt durch das Horizon 2020 und Innovationsprogramm der europäischen Union, Hydrogen Europe und N.ERGHY.

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