SOLZINC: Erfolgreiche Speicherung von Sonnenenergie durch Herstellung von metallischem Zink
Im Rahmen des von der EU geförderten SOLZINC-Projekts wird erstmalig konzentrierte Sonnenenergie als Hochtemperatur-Prozesswärme genutzt, um im Pilotmaßstab einen metallischen Brennstoff herzustellen. Sonnenenergie kann in chemische Brennstoffe umgewandelt werden, die über lange Zeiträume gespeichert und über weite Strecken transportiert werden können. SOLZINC ist ein gesamteuropäisches Forschungsprojekt, das teilweise von der Europäischen Union unter dem Schlüsselbereich "Wirtschaftliche und effiziente Energie für ein wettbewerbsfähiges Europa" innerhalb des Fünften Rahmenprogramms finanziert wird. Es zielt auf die Entwicklung von solarchemischen Reaktoren zur solaren Herstellung von Zink (Zn) durch karbothermische Reduktion von ZnO ab. Zu den Projektpartnern gehören PROMES-CNRS (Frankreich), ScanArc Plasma Systems AB (Schweden), ZOXY Energy Systems AG (Deutschland), das Paul Scherrer Institut (PSI) am Institut für Energietechnik ETH (Schweiz) und das Weizmann Institute of Science in Israel. Auf der Grundlage einer früheren Laborarbeit zielt das SOLZINC-Projekt in erster Linie auf die Erweiterung einer Technologie für die karbothermische solare Zinkherstellung in einem Pilotumfang ab. Eine detaillierte Studie zu den Kosten der Technologie und den wirtschaftlichen Aspekten der solaren Abschwächung von CO2-Emissionen und der Stromerzeugung über den ZnO-Zn-Zyklus wurde in einer früheren Phase durchgeführt und ihre experimentellen, numerischen und ökoeffizienten Ergebnisse wurden für die Entwicklung eines Konzeptentwurfs für den Reaktor und die anderen Komponenten des ZnO-Zn-Zyklus verwandt. Umfangreiche Vorversuche mit Reaktor-Prototypen am Solarofen des Paul Scherrer Instituts in Zürich ebneten den Weg für die derzeitige Phase von Technologietests in einer Demo-Anlage auf kommerzieller Basis am Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, wo eine Pilotanlage für 300 kW konzentrierte Sonnenenergie errichtet wurde. Die ersten Ergebnisse der großen für Frühjahr-Sommer 2005 vorgesehenen Sonnentest-Kampagne stellen einen wichtigen Meilenstein dar. Solar hergestelltes Zink bietet die Möglichkeit, Sonnenenergie zu speichern und zu transportieren. Es ist ein kompakter, fester Brennstoff, der in Zink-Luft-Brennstoffzellen und -Batterien verwendet wird. Zink kann auch mit Wasser reagieren und hochreinen Wasserstoff bilden. In jedem Fall ist das aus diesen Energieerzeugungsverfahren gewonnene chemische Produkt Zinkoxid, das erneut im Solarreaktor zu Zink reduziert werden kann. In ersten Versuchen wurden letzthin etwa 30 Prozent der einfallenden Sonnenenergie für die chemische Umsetzung genutzt und damit 45 Kilogramm Zink pro Stunde produziert, womit die projektierten Ziele bezüglich Durchsatz und Effizienz bereits weitestgehend erreicht wurden. Noch höhere Wirkungsgrade werden bei den für diesen Sommer geplanten systematischen Testreihen erwartet. Größere industrielle Anlagen, für die das laufende Projekt die Grundlagen liefern soll, dürften eine Effizienz von 50 bis 60 Prozent erreichen. Damit eröffnet der solarchemische Prozess einen effizienten thermochemischen Weg für die Speicherung und den Transport von Sonnenenergie in Form eines solaren Brennstoffes. Zu den erwarteten langfristigen Vorteilen dieser Technologie gehören die Reduzierung der CO2-Emissionen, die Erhaltung fossiler Brennstoffressourcen, die Möglichkeit eines fast emissionsfreien städtischen Verkehrssystems und eine Erhöhung der Beschäftigungsmöglichkeiten im Bereich der erneuerbaren Energie.