Hydrosol-II-Versuchsreaktor zur Gewinnung solaren Wasserstoffs

Der Hydrosol-II-Versuchsreaktor im Innern des SSPS-Turms (Small Solar Power System) der Plataforma Solar de Almeria, Spanien. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Fortschritte bei Wasserstoffherstellung

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat einen Solarreaktor entwickelt, der einen deutlichen Fortschritt in der umweltschonenden und wirtschaftlichen Produktion von Wasserstoff darstellt.

Wasserstoff gilt als wichtiger Energieträger für eine künftige klimaneutrale Mobilität. Doch die Herstellung des reaktionsfreudigen Elements ist teuer und energieintensiv. Mit einem neuen Solarreaktor sieht sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) dem Ziel einer wirtschaftlichen Gewinnung einen Schritt näher.

Der Solarreaktor ist Teil der solarchemische Anlage »Plataforma Solar« in Almería (PSA) im Süden Spaniens und soll bald den Testbetrieb aufnehmen. Die Versuchsanlage mit einer Leistung von 750 Kilowatt ist deutlich leistungsstärker als die vorherige Entwicklungsstufe, die nur über eine Leistung von 100 kW verfügte.

In dem vom DLR entwickelten Reaktor erfolgt die Wasserstoffherstellung nicht elektrochemisch, sondern unmittelbar durch die Wärmeenergie der Sonne in einer thermochemischen Redox-Reaktion. Dabei wird das Licht der Sonne durch eine Vielzahl von Spiegeln auf einen Brennpunkt konzentriert, in dem sehr hohe Temperaturen entstehen. Hierdurch werden sogenannte Redox-Materialien wie beispielsweise Nickel-Ferrit oder Ceroxid auf 1400 Grad Celsius erhitzt. Bei dieser Temperatur werden Sauerstoffmoleküle abgespalten – man spricht von Reduktion.

Im zweiten Schritt, der bei 800 bis 1000 Grad Celsius abläuft, erfolgt die eigentliche Wasserspaltung. Dabei lassen die Forscher Wasserdampf durch den Reaktor strömen, das reduzierte Material nimmt den Sauerstoff des Wassers auf. Während das Material oxidiert, entweicht der Energieträger Wasserstoff aus dem Reaktor.

Ist das Material komplett oxidiert, wird es durch den ersten Prozessschritt wieder reduziert und der Zyklus beginnt von neuem.

Wasserstoff kann in Fahrzeugen mit Brennstoffzellen direkt als Treibstoff getankt werden. Zudem ist er eine Komponente bei der Herstellung von → synthetischen Treibstoffen wie Methan, Methanol, Benzin oder Kerosin. Mit erneuerbaren Energien erzeugter Wasserstoff kann somit den Kohlendioxid-Ausstoß im Verkehrs- und Wärmesektor deutlich senken.

Mit der Marktreife ihrer Technologie rechnen die Forscher in circa zehn Jahren.

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