„nachhaltige technologien 03 | 2026"

So bietet die direkte Umwandlung von Sonnen- energie in chemische Energie mehrere potenzielle Vorteile: Durch den Wegfall des Zwischenschritts der Stromerzeugung reduziert das Verfahren Energie- verluste und den Infrastrukturbedarf. Zudem ermög- licht es die Wasserstoffproduktion in Regionen mit hohen Sonnenenergie-Ressourcen, ohne dass eine umfangreiche Netzanbindung erforderlich ist, was die Möglichkeiten für einen dezentralen und modu- laren Einsatz eröffnet. Für Industriezweige, die ihre Betriebsabläufe in großem Maßstab dekarbonisieren möchten, bietet die Technologie das Potenzial, kos- tengünstigeren Wasserstoff bereitzustellen. Das System nutzt konzentrierende Solarkollektoren, beispielsweise lineare Fresnel-Reflektoren, um die auf den photokatalytischen Reaktor einfallende Solarstrahlung zu bündeln. Dadurch erhöht sich die Photonenflussdichte, was die Reaktionsgeschwin- digkeit steigert und die Wasserstoffproduktion ins- gesamt verbessert. Dieser Ansatz kann zudem den Flächenbedarf für die Wasserstofferzeugung redu- zieren und eröffnet durch höhere Betriebstempera- turen zusätzliche Möglichkeiten zur Optimierung der Reaktionsbedingungen. Das patentierte Reaktor- design von Sparc Hydrogen wurde gezielt für den effizienten Betrieb unter konzentrierter Sonnenein- strahlung entwickelt und erzielt dabei eine höhere Leistung als unter diffuser Einstrahlung. Integrierte Demonstrationsanlage Die Technologie wurde von ersten Laborversuchen bis hin zur Validierung im Pilotmaßstab im Rahmen der „SHARP (Sparc Hydrogen Advanced Research Pilot)“-Anlage auf dem Roseworthy-Campus der Universität Adelaide entwickelt. Die Anlage stellt einen weltweit bedeutenden Meilenstein dar und bietet eine der ersten integrierten Demonstrationen der photokatalytischen Wasserstoffproduktion. Die Pilotanlage ermöglicht bei sonnigem Wetter einen kontinuierlichen Betrieb und damit die Erprobung von Reaktorkonstruktionen und Photokatalysatorma- terialien unter realen Bedingungen. Sie dient zudem als Plattform zur Bewertung von Systemleistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit und schließt damit die Lücke zwischen experimenteller Forschung und kommerziellem Einsatz. Die Bedeutung der SHARP-Anlage geht jedoch über die technische Validierung hinaus. Sie bietet ein fle- xibles Forschungsumfeld, in dem verschiedene Kata- lysator- und Reaktorkonfigurationen parallel getestet werden können. Dadurch lassen sich Optimierungs- prozesse beschleunigen und Entwicklungsrisiken reduzieren. Mit der Integration von konzentrierenden Solarkollektoren, photokatalytischen Reaktoren und Gasaufbereitungssystemen demonstriert die Anlage zudem die Machbarkeit eines durchgängigen Ver- fahrens zur Wasserstoffproduktion ohne den Einsatz von Elektrolyseuren. Perspektivisch eröffnet dieser Ansatz auch Potenziale für die Herstellung solarer Kraftstoffe und stellt damit einen wichtigen Schritt hin zu neuen Verfahren der direkten Nutzung von Sonnenenergie für die Erzeugung chemischer Ener- gieträger dar. Die Pilotanlage wird unter Verwendung eines lang- lebigen Photokatalysators betrieben, der von der Shinshu-Universität (Japan) bereitgestellt wird, und bietet eine robuste Plattform für die Inbetriebnahme, die Systemintegration und die Prozessvalidierung. Nach Abschluss der Inbetriebnahme wird die Anlage „Die internationale Zusammenarbeit im Rahmen der IEA ist für das Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI) ein zentraler Hebel, um Forschungs- ergebnisse, technologische Erfahrungen und innovative Lösungsansätze über Ländergrenzen hinweg zusammenzuführen. Gerade bei Solar-to-X-Technologien brauchen wir neue, mutige Ansätze wie die direkte solare Erzeugung von Wasserstoff und Chemikalien. Entscheidend ist, diese Technologien gemeinsam weiterzuentwickeln und den Weg von der Forschung über die Pilotierung bis zur industriellen Anwendung konsequent zu beschleunigen.“ Arno Gattinger, Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur, Sektion III – Innovation und Technologie, Abteilung 3 – Energie und Umwelttechnologien Foto: Katja Hasenöhrl Wasserstoff- und Sauerstoffblasen bei der Spaltung von Wasser an der Oberfläche eines Photokatalysators Foto: Sparc Hydrogen Pty Ltd