Solarenergie ist künftig verlustfrei speicherbar
Organisches Molekül wirkt laut US-amerikanischem Forschungsprojekt wie eine gespannte Feder
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Untergehende Sonne: Speicherung von Solarenergie neu realisiert (Foto: Adina Voicu, pixabay.com) |
Santa Barbara/Los Angeles (pte023/23.02.2026/12:00)
Ein Team um Grace Han von der University of California Santa Barbara hat das organische Molekül Pyrimidon so modifiziert, dass es Sonnenlicht in chemisch gebundene Energie umwandelt. Diese lässt sich in der Folge nutzen, wenn die Sonne längst untergegangen ist. Es sei die neueste Entwicklung im Bereich der molekularen solarthermischen Energiespeicherung.
Chemisch gebundener Wärme
"Denken Sie an photochrome Sonnenbrillen. Wenn Sie drinnen sind, sind die Gläser vollkommen transparent. Treten Sie ins Sonnenlicht, werden sie von selbst dunkel. Und wenn Sie zurück ins Haus kommen, werden sie wieder klar. Diese Art von reversibler Veränderung interessiert uns. Nur dass wir das Licht nicht nutzen, um eine Farbe zu ändern, sondern um Energie zu speichern", so Han Nguyen, Doktorand in der Han-Gruppe. Das Material könne, wenn die gespeicherte Energie abgerufen worden ist, immer wieder verwendet werden.
Die Pyrimidonstruktur ähnelt einer Komponente der Erbinformationen DNA, deren Struktur sich bei der Einstrahlung von ultraviolettem Sonnenlicht reversibel verändern kann. In Zusammenarbeit mit Ken Houk von der University of California Los Angeles hat das Han-Team Computermodelle verwendet, um zu verstehen, warum das Molekül Energie speichern und über Jahre hinweg stabil bleiben kann, ohne die gespeicherte Energie zu verlieren.
Energiedichte höher als bei Akkus
Das Molekül wirkt wie eine mechanische Feder. Wird es von Sonnenlicht getroffen, verdreht es sich und wird gespannt. Es bleibt so, bis ein Auslöser - beispielsweise eine kleine Wärmemenge oder ein Katalysator - es in seinen entspannten Zustand zurückschnellen lässt. Dabei wird die gespeicherte Energie als Wärme frei. "Es ist praktisch eine wiederaufladbare Solarbatterie", so Nguyen. Das Molekül hat eine Energiedichte von mehr als 1,6 Megajoule pro Kilogramm. Das ist fast doppelt so viel wie bei einer Standard-Lithium-Ionen-Batterie.
Anders als bei Akkus, die Strom spenden, fließt aus der Solarbatterie von Han und Nguyen Wärme, und zwar auf einem so hohen Temperaturniveau, dass sie Wasser zum Kochen bringen kann. Diese Fähigkeit eröffnet praktische Anwendungsmöglichkeiten, die von der netzunabhängigen Heizung für Camping-Zwecke bis zur Warmwasserbereitung in Wohngebäuden reichen.
Da das Material wasserlöslich ist, könnte es durch auf dem Dach montierte Sonnenkollektoren gepumpt werden. Tagsüber würde es aufgeladen und in Tanks gespeichert, um nachts Wärme zu liefern. Das gelingt zwar auch mit Wasser, doch das verliert mit der Zeit seine Temperatur, Pyrimidon dagegen nicht, heißt es abschließend.
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