Die Idee, im Winter mit Sonnenenergie zu heizen, klingt verheißungsvoll – doch bislang fehlt die Technologie, die das effizient und langfristig ermöglicht. Mit molekularen Photoschaltern könnte sich dies ändern. Forschende arbeiten an einer Methode, Sonnenenergie aus dem Sommer über Monate hinweg zu speichern und sie bei Bedarf im Winter abzurufen.

Licht über Monate als Energiequelle für den Winter speichern - ist das möglich? Wissenschaftler forschen an der Batterie der Zukunft. Symboldbild: stock.adobe.com / md
Wie funktionieren Photoschalter?
Photoschalter sind lichtempfindliche Moleküle, die durch Sonnenlicht ihre Struktur und Eigenschaften verändern. Dieser Prozess erfordert viel Energie, die in chemischen Bindungen gespeichert wird. Diese molekularen Speicher können ihre Energie über Wochen oder Monate halten. Erst ein kleiner Anstoß, wie ein Katalysator oder ein elektrischer Impuls, bringt die Moleküle wieder in ihren Ausgangszustand zurück und setzt dabei die gespeicherte Energie frei – beispielsweise in Form von Wärme.
Praktische Anwendung: Heizen mit Sonnenlicht
Für den Einsatz im Alltag experimentieren Forschungsteams mit der Integration von Photoschaltern in solarthermische Anlagen. Statt Wasser soll in Zukunft eine flüssige Lösung mit Photoschaltern durch die Module auf Dächern zirkulieren. Diese Lösung würde sich unter Sonneneinstrahlung aufladen und könnte in Kellerspeichern über den Winter gelagert werden.
„Im Idealfall haben wir dann eine flüssige Lösung, die auf das Dach gepumpt wird und sich dort oben mit Energie auflädt“, erklärte Christoph Kerzig, Photochemiker an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz dem SWR. Diese Technologie wäre besonders attraktiv für Regionen mit hohem Solarertrag im Sommer und hohem Wärmebedarf im Winter.
Herausforderungen und Potenzial
Trotz ihrer vielversprechenden Eigenschaften stehen Photoschalter vor zwei großen Herausforderungen: Stabilität und Speicherkapazität. Aktuelle Moleküle können entweder Energie lange speichern oder große Mengen Sonnenlicht absorbieren – beides gleichzeitig ist bisher schwierig zu realisieren.
Forschende kombinieren Photoschalter mit speziellen Farbstoffen, um die nutzbare Lichtmenge zu erhöhen. Dadurch können sie nicht nur ultraviolette, sondern auch sichtbare Lichtstrahlen speichern. Erste Analysen zeigen, dass auf diese Weise bis zu sechsmal mehr Energie gespeichert werden kann.
Kosten und Zukunftsaussichten
Derzeit ist die Herstellung von Photoschaltern teuer, und die Technologie befindet sich noch in der Grundlagenforschung. Dennoch könnten Fortschritte in der Materialentwicklung und Massenproduktion die Kosten in Zukunft senken – ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Akkus. Pilotprojekte wie in Barcelona, wo zwei kleine Solarmodule mit Photoschaltern ausgestattet wurden, zeigen, dass die Idee Potenzial hat.
Fazit: Ein Baustein der Energiewende
Photoschalter könnten ein entscheidender Baustein für die Energiewende werden, indem sie Sommerenergie für den Winter nutzbar machen. Sie bieten eine nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen und könnten dazu beitragen, Wärmepumpen und PV-Anlagen effizienter zu nutzen. Die Technologie steht noch am Anfang, aber ihre Entwicklung zeigt, wie innovative Ansätze unsere Energieprobleme lösen könnten.