Energie

Größte künstliche Sonne der Welt eingeweiht

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Donnerstag, 23. März 2017

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  • Zusammenarbeit in der Solarforschung
    Gemeinsam aktiv für die Solarforschung

    v.l.n.r.: Axel Fuchs, Bürgermeister der Stadt Jülich; Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoffschmidt, Leiter des DLR-Instituts für Solarforschung; Dr. Georg Menzen, Leiter des Referats für Energieforschung im Bundesministerium für Wirtschaft; Johannes Remmel, NRW-Umweltminister; Prof. Dr. Karsten Lemmer, Vorstand für Energie und Verkehr des DLR; Dr. Kai Wieghardt, Projektleiter Synlight; Carlo Aretz, Geschäftsführer Technologiezentrum Jülich

  • Beeindruckender Anblick
    Beeindruckender Anblick

    NRW-Umweltminister Johannes Remmel ist beim Betreten der Halle beeindruckt von Größe und Erscheinen des Synlight.

  • Die größte künstliche Sonne der Welt
    Die größte künstliche Sonne der Welt

    Synlight besteht aus insgesamt 149 Hochleistungsstrahler, deren Herzstück je eine 7000 Watt Xenon-Kurzbogenlampe ist, wie man sie in Kinoprojektoren verwendet. Jeder Strahler ist einzeln steuerbar, wodurch verschiedenste Anordnungen und Temperaturen im Fokalpunkt möglich sind - sogar bei drei parallel stattfindenden Versuchen.

  • Inspektion der künstlichen Sonne
    Inspektion der künstlichen Sonne

    Mitarbeiter des DLR-Instituts für Solarforschung prüfen die 7000 Watt starken Xenon-Kurzbogenlampen in den Hochleistungsstrahlern.

  • Vorbereitung des Versuchsaufbaus
    Vorbereitung des Versuchsaufbaus

    In insgesamt drei Versuchskammern können bei Bedarf parallel Versuche durchgeführt werden. Durch den Reaktor fließt später Wasser, woraus durch die Energie des gebündelten Lichts Wasserstoff gewonnen wird.

  • Sonne in vier Wänden
    Sonne in vier Wänden

    In Jülich steht das äußerlich unscheinbare Gebäude, welche Synlight beherbergt. In der grauen Halle hinter Büros und Werkstätten befindet sich der 15 Meter hohe Versuchsaufbau.

  • Am DLR Standort Jülich steht die größte künstliche Sonne der Welt.
  • 149 Hochleistungsstrahler können gebündelt ein Vielfaches der Sonnenstrahlung erzeugen.
  • Die Entwicklung der solaren Treibstoffherstellung schreitet durch die Wetterunabhängigkeit schneller voran.

Die größte künstliche Sonne der Welt scheint seit dem 23. März 2017 in Jülich. Der nordrhein-westfälische Umweltminister Johannes Remmel nahm gemeinsam mit Dr. Georg Menzen (BMWi) und Prof. Dr. Karsten Lemmer, Vorstand für Energie und Verkehr des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), die neue Forschungsanlage "Synlight" in Betrieb. Mit der Anlage sollen unter anderem Produktionsverfahren für solare Treibstoffe, wie beispielsweise Wasserstoff, entwickelt werden.

Beitrag zur Energiewende

NRW-Umweltminister Johannes Remmel betonte die Bedeutung der Forschung für die Energiewende: "Um die Ziele zum Ausbau der erneuerbaren Energien zu erreichen, brauchen wir den praktischen Ausbau vorhandener Technik. Aber ohne Investitionen in innovative Forschung, in modernste Technologien und auch in weltweite Leuchtturmprojekte wie Synlight wird die Energiewende stecken bleiben."

In dem dreistöckigen Synlight-Gebäude strahlen insgesamt 149 Xenon-Kurzbogenlampen. Zum Vergleich: in einem großen Kinosaal wird die Leinwand durch eine einzelne Xenon-Kurzbogenlampe bestrahlt. Die Wissenschaftler können die Strahler auf eine Fläche von 20 mal 20 Zentimeter fokussieren. Trifft die Strahlung der Lampen mit einer Leistung von bis zu 350 Kilowatt dort auf, hat sie die bis zu 10.000 fache Intensität der Solarstrahlung auf der Erde. Im Fokus der Lampen entstehen Temperaturen bis zu 3.000 Grad Celsius. Diese Temperaturen nutzen die Forscher um Treibstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff herzustellen.

Wasserstoff gilt als der Treibstoff der Zukunft denn er verbrennt ohne dabei Kohlendioxid abzugeben. Die Herstellung von Wasserstoff durch Aufspalten des weltweit verfügbaren Rohstoffs Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff bedarf einer großen Menge Energie. Diese kann von der Sonne bereitgestellt werden. "Erneuerbare Energien bilden zukünftig das Rückgrat für die weltweite Energieversorgung", betont DLR-Vorstand Lemmer die Relevanz intensiver Forschungen zur alternativen Energiegewinnung. "Solar erzeugte Kraft-, Treib- und Brennstoffe bieten große Potentiale für die Langzeitspeicherung, die Erzeugung chemischer Grundstoffe und die Reduzierung von CO2-Emissionen. Synlight gibt unseren Forschungen auf diesem Gebiet Rückenwind."

Synlight

 

Schnellere Entwicklung unter Laborbedingungen

Da die Sonne in Mitteleuropa selten und unregelmäßig scheint, ist für die Entwicklung von Produktionsverfahren solarer Treibstoffe eine künstliche Sonne das Mittel der Wahl. Bei den Synlight-Versuchen können Schlechtwetterperioden und schwankende Strahlungswerte die Tests und ihre Auswertung nicht erschweren oder verzögern. Jülich bietet zudem mit seiner Infrastruktur, darunter auch der Solarturm Jülich und das wissenschaftliche Umfeld, ideale Bedingungen für innovative Entwicklungen in der Solartechnik. Eine Verlagerung von Forschungsanlagen in sonnenreichere Regionen verspricht lediglich auf den ersten Blick günstigere Bedingungen, da auch dort die Sonne niemals mit derselben Intensität scheint. Aber genau das ist wichtig für schnelle Innovationszyklen: gleichbleibende Testbedingungen, die schnell und exakt reproduziert werden können.

Den Wissenschaftlern am DLR-Institut für Solarforschung ist die Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe von Solarstrahlung bereits vor Jahren geglückt, allerdings im Labormaßstab. Damit solche Prozesse für die Industrie interessant werden, muss der Maßstab deutlich vergrößert werden. Genau das ist das Ziel von Synlight. Im Fokus der Forschungsarbeiten steht die solare Treibstoffherstellung, doch die neue Anlage kann für eine Vielzahl weiterer Anwendungen eingesetzt werden. Da das Spektrum der UV-Strahlung dem der Sonne gleicht, können beispielsweise auch Alterungsprozesse von Materialien zeitlich gerafft dargestellt werden. Ein interessanter Aspekt, sowohl für die Raumfahrt, als auch für die Industrie.

"Synlight füllt eine Lücke in der Qualifizierung solarthermischer Komponenten und Prozesse", erklärt Dr. Kai Wieghardt, der den Aufbau der Anlage maßgeblich betreut hat. "Die neue künstliche Sonne steht zwischen den Anlagen im Labormaßstab, wie dem Hochleistungsstrahler im DLR in Köln und den großtechnischen Anlagen wie dem Solarturm hier in Jülich."
Für die Experimente stehen den Nutzern der Anlage drei Bestrahlungskammern zur Verfügung. Die notwendigen Lampen werden, je nach Bedarf, gebündelt, oder flächig auf den Testaufbau ausgerichtet. Mit den drei Kammern können mehrere Experimente zeitgleich vorbereitet und die Anlage optimal ausgelastet werden.

Das DLR-Institut für Solarforschung errichtete die Forschungsanlage in den vergangenen zwei Jahren in einem vom Technologiezentrum Jülich erstellten Gebäude und mietete es langfristig zum Betrieb von Synlight an. Das Land Nordrheinwestfalen unterstützte das Projekt mit 2,4 Millionen Euro, rund 70 Prozent der Gesamtsumme von 3,5 Millionen Euro. Die Differenz von 1,1 Millionen Euro wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) erbracht.

 

Interview mit Bernhard Hoffschmidt, Leiter des Instituts für Solarforschung, via FacebookLive:

Zuletzt geändert am:
27.03.2017 11:31:26 Uhr

Kontakte

 

Michel Winand
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kommunikation Köln

Tel.: +49 2203 601-2144
Dr.-Ing. Kai Wieghardt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Solarforschung, Großanlagen und Solare Materialien

Tel.: +49 2203 601-4171