Solare Wasserstofferzeugung: EU-Projekt PECSYS strebt technologischen Durchbruch an

Die Projektpartner haben sich Mitte Januar am HZB getroffen, um den „Startschuss“ zum Projekt zu geben.

Die Projektpartner haben sich Mitte Januar am HZB getroffen, um den „Startschuss“ zum Projekt zu geben. © J. Bierbaum/HZB

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.

> PECSYS Homepage

arö

Das könnte Sie auch interessieren

  • Spintronik: Germanium-Tellurid zeigt ungewöhnliches Verhalten
    Science Highlight
    06.07.2022
    Spintronik: Germanium-Tellurid zeigt ungewöhnliches Verhalten
    Aufgrund seines gigantischen Rashba-Effekts gilt Germaniumtellurid (GeTe) als guter Kandidat für den Einsatz in spintronischen Bauelementen. Nun hat ein Team am HZB ein weiteres faszinierendes Phänomen in GeTe entdeckt. Dafür untersuchten die Forschenden die elektronische Reaktion auf thermische Anregung der Proben. Überraschenderweise verlief die anschließende Relaxation ganz anders als bei herkömmlichen Halbmetallen. Durch die gezielte Steuerung von Details der elektronischen Struktur könnten in dieser Materialklasse neue Funktionalitäten erschlossen werden.  

  • Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen auf dem Weg vom Labor in die Produktion
    Science Highlight
    28.06.2022
    Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen auf dem Weg vom Labor in die Produktion
    KOALA/KOALA+ - Die am Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) errichtete Clusteranlage ermöglicht Wafer mit Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen im Vakuum herzustellen; ausreichend groß, um eine industrielle Produktion abzubilden. Diese weltweit einzigartige Anlage trägt dazu bei, neue industrienahe Prozesse, Materialien und Solarzellen zu entwickeln.
  • Atomare Verschiebungen in Hochentropie-Legierungen untersucht
    Science Highlight
    27.06.2022
    Atomare Verschiebungen in Hochentropie-Legierungen untersucht
    Hochentropie-Legierungen aus 3d-Metallen haben faszinierende Eigenschaften, die Anwendungen im Energiesektor in Aussicht stellen. Ein internationales Team hat nun lokale Verschiebungen auf atomarer Ebene in einer hochentropischen Cantor-Legierung aus Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel untersucht. Mit spektroskopischen Analysen an BESSY II und statistischen Simulationen konnten sie das Verständnis dieser Materialgruppe deutlich erweitern.