„nachhaltige technologien 03 | 2026"

bislang nicht. Für eine umfassende Bewertung eines vollständigen solaren Photoreaktorsystems müsste daher die auf den Kollektor auftreffende Globalstrah- lung berücksichtigt werden. STX-Effizienzen werden üblicherweise in Prozent angegeben. Obwohl dabei die Reaktorfläche und die Photostromdichte berücksichtigt werden, enthalten diese Kennzahlen keine Information über die er- forderliche Solarkollektorfläche. Diese stellt jedoch einen entscheidenden Faktor für die industrielle Implementierung solarer Photoreaktoren dar, da sie die benötigte Landfläche maßgeblich bestimmt. An dieser Stelle lohnt sich ein Blick auf etablierte solare Technologien und deren wesentliche Leis- tungskennzahlen (Key Performance Indicators, KPIs). Für deren Bestimmung existieren Normen zu den Prüfbedingungen, etwa ISO 9806 und EN 61215. Der thermische und elektrische Ertrag beschreiben die flächenspezifische jährliche Energieproduktion und berücksichtigen sowohl die Sammlung als auch die Umwandlung der Sonnenstrahlung. Werden solare Photoreaktoren als Erweiterung bestehender Solar- technologien betrachtet, könnte eine vergleichbare Kennzahl ihre Systembewertung erleichtern. Dafür müsste insbesondere festgelegt werden, wie die Umwandlung der Solarenergie in chemische Produkte bilanziert wird. Eine solche Kennzahl könnte jedoch eine klare Bewertung der technischen Umsetzung ermöglichen und zugleich den für solare Systeme entscheidenden Flächenbedarf berücksichtigen. Beispielsweise entspricht ein STX von 3,7% (über ΔG= 1331 kJ/mol) zur Bildung von Ethen aus CO 2 und Wasser einer Ethenenergie von ~ 70 kWh/m².a, berechnet mit dem unteren Heizwert von Ethen (LHV =47,2 MJ/kg) und 2000 Betriebsstunden. Dieser Energieertrag erscheint gering im Vergleich zu thermischen Kollektoren oder PV, und unterstreicht den Forschungsbedarf, um derartige und höhere STX Kennzahlen zu erreichen. Der Vorteil liegt hier in der direkten Gewinnung einer hochwertigen Chemikalie, die nicht nur energetisch sondern auch für stoffliche Anwendungen genutzt werden kann. Der Ertrag in kWh/m².a beschreibt den Ertrag pro Quadratmeter Aperturfläche und bildet daher eine möglicherweise minimierte Reaktorfläche durch Konzentration des Sonnenlichts nicht ab. Die Vorteile einer Verringerung der Reaktorfläche und damit auch der erforderlichen Katalysatormenge müssten des- halb mithilfe zusätzlicher Kennzahlen beschrieben werden. Dazu zählen beispielsweise die stündliche Produktmenge pro Gramm oder Quadratmeter Ka- talysator sowie pro Quadratmeter Reaktorfläche. Alternativ könnten der flächenspezifische Ertrag bezogen auf die Aperturfläche und jener bezogen auf die Reaktorfläche als zwei ergänzende Kennzahlen ausgewiesen werden. Darüber hinaus wird es von großer Bedeutung sein, neben dem Ertrag der chemi- schen Produkte auch einen möglichen zusätzlichen thermischen und elektrischen Energieertrag anzu- geben. Der solare Nutzungsgrad stellt eine weitere wichtige Kennzahl dar, setzt jedoch standardisierte Prüfbedingungen voraus. Mit der zunehmenden Implementierung skalierter solarer Photoreaktoren und der Entwicklung von Prosumer-Konzepten dürften jedenfalls neue, bislang in der Photochemie wenig genutzte Kennzahlen künftig an Bedeutung gewinnen, um den Beitrag von - mittles realem Sonnenlicht betriebener - Pho- toreaktoren zu einer nachhaltigen und möglichst autarken Produktion von Chemikalien oder Brenn- stoffen transparent zu quantifizieren. Dr. in techn. Bettina Muster-Slawitsch ist Leiterin der Forschungsgruppe "Wasser- und Prozesstechnologien" bei AEE INTEC. Dipl.-Ing. in Sarah Meitz ist wissenschaftliche Mitarbeiterin der Forschungsgruppe "Wasser- und Prozesstechnologien" bei AEE INTEC. Weiterführende Informationen / Links im E-Paper IEA SHC Task 72 SOLEAS SOPHIE DESIRED [1] Schuurmans, J.H.A., Lukas, F., Tiwari, P.C., Noël, T., 2026: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.5c00885 [2] Coridan, R.H., Nielander, A.C., Francis, S.A., McDowell, M.T., Dix, V., Chatman, S.M., Lewis, N.S., 2015: https://doi.org/10.1039/c5ee00777a [3] Faber, C., Matteucci, F., 2025: https://doi.org/10.1016/B978-0-443-33331-6.00104-4 [4] Bhattacharjee, S., Linley, S., Reisner, E., 2024: https://doi.org/10.1038/s41570-023-00567-x