Wer in Kalifornien zu lange in der Sonne sitzt, merkt es schnell: Die Haut spannt, wird rot, beginnt zu brennen. Für die Chemieprofessorin Grace Han wurde genau dieses alltägliche Problem plötzlich zur Inspiration für eine völlig neue Form der Energiespeicherung.
Die Wissenschaftlerin von der University of California in Santa Barbara fragte sich: Wenn Sonnenlicht DNA-Moleküle in der Haut verändern kann – warum sollte man denselben Effekt nicht technisch nutzen?
Das Ergebnis könnte langfristig die Art verändern, wie Wärme gespeichert wird.
Moleküle wie kleine gespannte Fallen
Im Mittelpunkt steht eine Technologie namens „Molecular Solar Thermal Storage“, kurz MOST. Dahinter steckt ein verblüffend simples Prinzip:
Bestimmte Moleküle verändern unter Sonneneinstrahlung ihre Form und speichern dabei Energie – ähnlich wie eine gespannte Mausefalle. Wird später ein Auslöser aktiviert, springen die Moleküle in ihre ursprüngliche Form zurück und geben die gespeicherte Energie wieder frei.
Der große Vorteil: Die Energie könnte monatelang oder sogar jahrelang gespeichert werden – ganz ohne Emissionen und ohne klassische Batterien.
Die Natur lieferte den Bauplan
Grace Han kam die entscheidende Idee beim Lesen wissenschaftlicher Arbeiten über DNA-Schäden durch Sonnenbrand.
DNA-Moleküle in unserer Haut verformen sich unter UV-Strahlung. Der Körper repariert diese Schäden anschließend mit speziellen Enzymen. Millionen Jahre Evolution haben diesen Mechanismus perfektioniert.
Für Han war klar: Genau solche Moleküle könnten ideale Energiespeicher sein.
„Sie sind extrem klein und speichern enorm viel Energie pro Masse“, erklärt die Forscherin.
Mehr Energie als Lithium-Ionen-Batterien
Im Februar veröffentlichte Hans Team die Ergebnisse ihrer Experimente – mit bemerkenswerten Zahlen.
Die entwickelten Moleküle erreichten eine Energiedichte von 1,65 Megajoule pro Kilogramm. Das liegt deutlich über klassischen Lithium-Ionen-Batterien.
In einem Versuch war die gespeicherte Energie sogar stark genug, um Wasser in einem kleinen Reaktionsgefäß innerhalb kurzer Zeit zum Kochen zu bringen.
„Als ich das Video sah, war das wirklich beeindruckend“, sagt Han.
Noch viele Probleme ungelöst
Von einer marktreifen Technologie ist MOST allerdings noch weit entfernt.
Der aktuelle Prototyp benötigt aggressive UV-Strahlung und Salzsäure, um die gespeicherte Energie wieder freizusetzen – alles andere als alltagstauglich.
Außerdem sind die Moleküle bislang empfindlich und technisch kompliziert einzusetzen. Experten warnen zudem vor praktischen Problemen: Flüssige Systeme müssten gepumpt werden, Licht dringt nur begrenzt tief in das Material ein.
Dennoch sehen Forscher enormes Potenzial.
Wärme speichern statt Gas verbrennen
Besonders interessant ist MOST für die Wärmeerzeugung. Denn gerade Heizen gilt weltweit als eines der größten Klimaprobleme.
Heute stammt ein Großteil der Wärme noch aus Öl und Gas. MOST-Systeme könnten Sonnenenergie dagegen direkt chemisch speichern – ganz ohne Verbrennung.
Langfristig denken Forscher an Fensterbeschichtungen, die Räume erwärmen, Flugzeuge enteisen oder Satelliten vor Kälte schützen.
Noch ist das Forschungsfeld klein. Laut Wissenschaftlern arbeiten weltweit nur einige Dutzend Experten intensiv an der Technologie.
Doch manchmal beginnen große Ideen eben mit etwas ganz Alltäglichem – wie einem Sonnenbrand in Kalifornien.
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