Solarforschung für die Energiewende

Mit dem Nachtragshaushalt 2012 steigt der Freistaat Bayern in die Erforschung neuer Konzepte zur Umwandlung von Sonnenenergie in Strom und nicht fossile Energieträger ein. Der Bayerische Landtag hat hierfür zunächst sechs Millionen Euro bewilligt. Geplant ist in einem Zeitraum von fünf Jahren ein umfangreiches Verbundforschungsvorhaben mit einem Gesamtvolumen von rund 50 Millionen Euro.

Die zusätzlichen Fördermittel werden – als grundlegender Beitrag zur Energiewende in Bayern – in ein Gemeinschaftsprojekt der Universitäten Bayreuth, Erlangen-Nürnberg und Würzburg sowie der Technischen Universität und der Ludwig-Maximilians Universität München investiert.

Die Menschheit wird Erdöl, Erdgas und weitere fossile Energieträger in absehbarer Zeit verbraucht haben. Zudem kann sie andere Energiequellen wie das Sonnenlicht noch nicht effizient genug nutzen. Große Anstrengungen sind also weiterhin nötig, um die Energieversorgung der Zukunft zu sichern. An dieser Aufgabe arbeiten Chemiker und Physiker von fünf bayerischen Universitäten im neuen Forschungsnetzwerk „Solar Technologies Go Hybrid“, das vom Freistaat gefördert wird.

Die Wissenschaftler konzentrieren sich zum einen auf die Photovoltaik, also auf die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom. Zum anderen wollen sie Techniken voranbringen, mit denen sich die Kraft der Sonne in Form von chemischer Energie binden lässt. Ein Beispiel dafür ist die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und den energiereichen Brennstoff Wasserstoff – umweltverträglich nach dem Vorbild der pflanzlichen Photosynthese.

Studierende profitieren vom neuen Verbund

Diese Forschungsthemen sollen an den fünf beteiligten Universitäten künftig verstärkt in die Lehre einfließen, so dass auch die Studierenden von dem neuen Netzwerk profitieren. „Denn nur eine moderne und qualifizierte Ausbildung gewährleistet, dass künftig in den Forschungs- und Entwicklungslaboratorien deutscher Unternehmen der Akademikernachwuchs zur Verfügung steht, der für ein Gelingen der Energiewende nötig ist“, so Professor Jochen Feldmann von der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Initiator des Projekts.

Vernetzung von Key Labs an anerkannten Zentren

Für das Projekt richten die fünf Universitäten gut ausgestattete Laboratorien ein, so genannte Key Labs. Diese werden jeweils in bestehende Forschungszentren mit internationaler Reputation integriert. Die neuen Labore werden sich in ihren Forschungsschwerpunkten ergänzen und sich intensiv untereinander vernetzen. Dadurch – so ein besonderer Mehrwert dieser Investition – wird die Initiierung weiterer neuer Vorhaben der Spitzenforschung zwischen den beteiligten Standorten ermöglicht.

Im Norden Bayerns werden schwerpunktmäßig organische Materialien erforscht: In Bayreuth stehen Polymere im Mittelpunkt, in Würzburg dagegen kleine Moleküle, die sich zu größeren Funktionseinheiten zusammenlagern. In Erlangen befasst man sich mit Nanoröhren und anderen Materialien aus Kohlenstoff. Die beiden Münchener Universitäten schließlich erforschen anorganische Materialien und hybride anorganisch-organische Nanosysteme.

Fördergeld zum Ausbau der Infrastruktur

Ein großer Teil des Geldes fließt zunächst in den Ausbau der Infrastruktur. Alle beteiligten Standorte erhalten Mittel, mit denen sie in ihren Laboratorien Messplätze einrichten können, an denen neuartige Materialien und Energieumwandlungskonzepte erforscht werden. Etwa die Hälfte der Fördersumme ist für Neubauten in München und Würzburg vorgesehen.

Würzburg: Zentrum für Nanosystemchemie

Das Würzburger Key Lab wird am Zentrum für Nanosystemchemie angesiedelt. Dieses ist 2010 auf Initiative des Chemikers Professor Frank Würthner entstanden. Seine Forschungsgruppe beschäftigt sich unter anderem damit, kleine organische Moleküle gezielt zu größeren Verbänden zu arrangieren, die dann Sonnenlicht absorbieren und an Elektroden transportieren können, wo eine Umwandlung in elektrischen Strom erfolgt.

Die Entwicklung künstlicher Chloroplasten, die ähnlich wie in einer pflanzlichen Zelle Lichtenergie zur Erzeugung von Brennstoffen nutzen, ist ein weiteres Ziel von Würthners Forschung. An diesem Vorhaben sind auch der Chemiker Professor Christoph Lambert sowie die Physikprofessoren Tobias Brixner und Vladimir Dyakonov maßgeblich beteiligt. Die künstliche Photosynthese könnte der Menschheit künftig dabei helfen, den Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre zu verringern und energiereiche Rohstoffe wie Zucker, Stärke und das Gas Methan zu gewinnen.

Neubau beim Chemiezentrum vorgesehen

Das Projekt „Solar Technologies Go Hybrid“ plant für den Standort Würzburg über die gesamte Laufzeit eine Förderung von insgesamt rund zwölf Millionen Euro. Gut sieben Millionen davon sind für einen Neubau vorgesehen, der in den Jahren 2013 bis 2016 in Nachbarschaft zum Chemiezentrum am Hubland entstehen soll. Die weiteren Fördermittel werden zu etwa gleichen Anteilen für die Anschaffung von Geräten und für die Beschäftigung von wissenschaftlichem Personal verwendet.

Zentrum für Nanosystemchemie: zur Homepage
http://www.nanosystems-chemistry.uni-wuerzburg.de

Kontakt

Prof. Dr. Frank Würthner, Institut für Organische Chemie der Universität Würzburg, T (0931) 31-85340, wuerthner@chemie.uni-wuerzburg.de