Neues Material könnte Wärmewende entscheidend voranbringen

Ein neues Plastik-Polymer könnte die Speicherung von Wärme revolutionieren.

Forscher vom Massachusetts Institute of Technology haben eine neuartige Batterie entwickelt, die Wärme speichern kann und sie bei Bedarf wieder freisetzt.

Autor Laura Wagener, 31.01.18

Übersetzung Laura Wagener:

Wärme beispielsweise aus Sonnenenergie zu gewinnen ist an und für sich keine Revolution. Das Problem bei Solarthermie – und generell bei der Speicherung von Wärme – ist jedoch, dass sich die gewonnene Wärme nicht langfristig speichern lässt, um etwa warmes Wasser für Bad und Küche auch an sonnenarmen Tagen ohne unterstützende Heiztechnik zu nutzen. Ein Forscherteam vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat jetzt eine bahnbrechendes neues Material entwickelt, das die Möglichkeiten der Wärmespeicherung revolutionieren könnte: AzoPMA!

Bei dem Stoff mit dem seltsam klingenden Namen handelt sich um ein Plastik-Polymer, welches Hitze bis zu 200 Mal besser speichern kann als beispielsweise Wasser. Diese Eigenschaft schürt die Hoffnung, das Material zukünftig als Grundstoff für eine Art Wärmebatterie einzusetzen.

Wärme speichern – wie funktioniert das?

Bisher werden für die Speicherung von Wärme sogenannte „Phase Change Materials“ (PCM) verwendet. Hier führt die Aufnahme von Wärme zu Veränderung des ursprünglichen Aggregatzustandes, beispielsweise von fest zu flüssig. Wird das Material dann wieder fest, wird die Wärme wieder nach außen abgegeben – ein Alltagsbeispiel dafür wäre etwa flüssiges Kerzenwachs, das beim Prozess des Erhärtens seine Hitze an den Raum abgibt. Alle derzeit genutzten PSMs erfordern jedoch eine große Isolierung, der Prozess der Wärmetransformation verläuft unkontrolliert und die gespeicherte Wärme verliert sich relativ schnell wieder.

Das Besondere an dem von den MIT-Forschern entwickeltem AzoPMA ist, dass es zum einen eine extrem hohe Speicherkapazität für Wärme aufweist und die Wärme auch nicht spontan wieder abgibt. In dem Material sind sogenannte „molekulare Schalter“ verbaut, die auf Licht reagieren. Je nach Lichtbestrahlung verändert sich die Beschaffenheit des Materials und es kann bei einer bestimmten Bestrahlung sogar unter seine Ursprungstemperatur heruntergekühlt werden, ohne die gespeicherte Wärme abzugeben. Erst ein bestimmter Lichtreiz kühlt das Material auf die Temperatur herunter, die dazu führt, dass die gespeicherte Wärme abgegeben wird.

Die Wissenschaftler hoffen, dass das neue Material als Grundstoff für eine Art „Wärmebatterie“ dienen und so die Nutzung und Speicherung von Wärme revolutionieren könnte.

Wärmebatterien – ein Baustein für die Wärmewende

Chancen sieht das Team beispielsweise in Gebieten mit schlechter elektrischer Infrastruktur. Gerade in Regionen, in denen zwar viel Sonne scheint, aber die Anbindung zum Stromnetz fehlt, könnten die Batterien fossile Brennstoffe (wie Holz und Kohle) zum Kochen und Heizen ersetzen. Das würde Umwelt und Klima schonen, Geld für Brennstoffe sparen und zudem gesundheitsschädigende Rußpartikel durch das Kochen und Heizen mit offenen Feuern in Wohnräumen vermeiden.

Doch auch bei der Wärmewende in unseren Breitengraden könnte die Technologie einen entscheidenden Fortschritt in Sachen Heizen mit erneuerbaren Energien bedeuteten. Denn da regenerative Wärmetechnologien bisher noch nicht komplett autark funktionieren, dominieren die fossilen Brennstoffe Kohle, Gas und Minderalöl beispielsweise nach wie vor den deutschen Heizungsmarkt. Und sogar die Nutzung von Abwärme aus anderen Bereichen, wie beispielsweise der Industrie oder von Motoren, wäre denkbar. Ein spannendes Material also, welches wir definitiv im Auge behalten sollen!

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