Super-Holz speichert Energie aus Sonnenlicht
Ein Forschungsteam hat ein innovatives Material entwickelt, das Sonnenlicht aufnimmt, Wärme speichert und bei Bedarf wieder abgibt - sogar zur Stromerzeugung.
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Strom aus Sonnenlicht gilt als eine der wichtigsten Säulen der Energiewende. Doch ein bekanntes Problem bleibt bestehen: Sobald die Sonne untergeht, endet die direkte Stromproduktion. Haushalte, Unternehmen und ganze Stromnetze müssen diese Lücke ausgleichen. Forscher der Kunming Universität in China zeigen jetzt eine ungewöhnlich einfache Lösung: Sie machen aus Holz einen Wärmespeicher, der Sonnenlicht aufnimmt, als Wärme festhält und später wieder abgibt – bei Bedarf sogar als Strom.
Das Team setzte dafür wegen seiner inneren Struktur auf Balsaholz. Die Forscher bauten das Material gezielt um, sodass es Licht in Wärme umwandelt und diese Energie im Holz speichert.
Balsaholz ist leicht, porös und besitzt eine besondere innere Struktur. Unter dem Mikroskop zeigt sich ein Netz aus feinen Kanälen, die parallel verlaufen. Sie leiten Wärme gezielt weiter und können Energie speichern.
Das Holz wird zunächst chemisch verändert, sodass ein stark poröses Gerüst entsteht. Anschließend lagern sich verschiedene Stoffe an den Kanalwänden an. Dazu gehören schwarzer Phosphor, Metallverbindungen und winzige Silberpartikel. Sie sorgen dafür, dass das veränderte Holz Licht effizient aufnimmt und in Wärme umwandelt.
Damit die Wärme nicht sofort wieder verloren geht, füllen die Forscher die Holzstruktur mit Stearinsäure, welche zu den Phasenwechselmaterialien (PCM) gehört. Schmilzt der Stoff speichert er Energie, kühlt er ab, gibt er diese Energie wieder ab.
Im Ergebnis entsteht ein Material, das mehrere Schritte gleichzeitig erledigt. Es nimmt Licht auf, erzeugt Wärme und hält diese Energie im Inneren fest. Dieser direkte Weg macht den Unterschied zu vielen bisherigen Lösungen, bei denen mehrere Materialien kombiniert werden müssen.
In Zahlen heißt das:
- 175,03 Kilojoule pro Kilogramm gespeicherte Wärme
- 91,27 Prozent Umwandlung von Licht in Wärme
- 3,9-fach bessere Wärmeleitung entlang der Holzstruktur
Die gespeicherte Wärme bleibt zunächst im Material und wird langsam abgegeben. Dadurch entsteht ein Temperaturunterschied, der sich technisch nutzen lässt.
Kombiniert mit einem thermoelektrischen Generator entsteht daraus Strom. Im Versuch erreichte das System eine Spannung von bis zu 0,65 Volt. Das Material arbeitet also noch weiter, obwohl keine direkte Sonneneinstrahlung mehr vorhanden ist.
Ein weiterer Punkt ist der Brandschutz. Das Material setzt im Brandfall weniger Wärme frei als vergleichbare Stoffe. Das erhöht die Sicherheit, gerade weil hier organische Bestandteile verwendet werden.
Mögliche Einsatzbereiche ergeben sich vor allem dort, wo einfache und robuste Lösungen gefragt sind. Dazu zählen Gebäude, abgelegene Regionen oder kleine Energiesysteme ohne stabile Netzanbindung. Auch in technischen Geräten könnte das Material helfen, Wärme besser zu nutzen.
Im Labor zeigt das Material stabile Eigenschaften über viele Zyklen hinweg. Die Leistung bleibt auch nach wiederholtem Erhitzen und Abkühlen konstant.