Künstliches Licht Forscher schalten Supersonne an

In Jülich erstrahlt der größte künstliche Stern der Welt: Rund 150 Hochleistungslampen liefern Licht für die Forschung - 10.000-mal intensiver als Sonnenstrahlen. So soll umweltfreundlicher Jet-Treibstoff entstehen.

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Am Ende des Winters, nach grauen Wochen und Monaten, kämpfen die meisten Menschen mit einem Sonnendefizit. Kai Wieghardt sollte dieses Problem nicht haben. Beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist er Projektleiter am Institut für Solarforschung, Großanlagen und Solare Materialien in Jülich. Er bringt dort am Mittwoch mit seinen Kollegen ein Projekt offiziell an den Start, mit dem die Sonne in Zukunft auch an dunklen Tagen strahlt.

Alles im Namen der Forschung, mit immer gleicher Kraft - bis zu 3500 Grad heiß und mit einer Intensität, die 10.000-mal so groß ist wie die Sonnenstrahlung, welche die Erde erreicht.

Synlight heißt die Großforschungsanlage, die seit Sommer 2015 am Technologiezentrum Jülich gebaut wurde und nun eingeweiht wird. Mit Millionenförderung des Landes Nordrhein-Westfalen und des Bundes ist die künstliche Sonne in einer weiß-silbernen Halle in Sichtweite des Solarturms von Jülich entstanden. Die strombetriebene Apparatur soll unter anderem bei der Entwicklung von klimafreundlichen Treibstoffen für die Luftfahrt helfen, aber auch bei der Materialforschung für solarthermische Kraftwerke und die Raumfahrt, so das Versprechen des DLR.

Strahlungsleistungen bis zu 280 Kilowatt

Wie Waben in einem Bienenstock sind 149 Xenon-Kurzbogenlampen zu einem Hochleistungsstrahler angeordnet. Eines der Lichter würde ausreichen, um den Projektor für ein großes Kino zu betreiben. "Wir verwenden die Lampen, weil ihr Licht dem der Sonne am ähnlichsten ist", erklärt Projektleiter Wieghardt. Mit ihrem runden Reflektor misst jeder dieser 7-Kilowatt-Strahler rund einen Meter. Alle zusammen sind an einem 15 Meter hohen Stahlgerüst in der Jülicher Halle befestigt.

Wenn mit der Anlage geforscht wird, müssen Menschen Abstand halten. Selbst das von den Wänden der Halle reflektierte Licht wäre zu kraftvoll. Die fokussierte Strahlung der künstlichen Sonne sorgt für hohe Temperaturen in ein bis drei Testkammern, damit dort zum Beispiel bestimmte chemische Reaktionen ablaufen und untersucht werden können. Wissenschaftliche Versuche können dabei auch parallel stattfinden. Möglich sind Strahlungsleistungen von bis zu 380 Kilowatt. Potenzielle Nutzer haben die DLR-Leute schon seit Herbst 2015 auf Fachmessen angesprochen.

Sonnenlicht zu Flugbenzin

Das Licht der künstlichen Sonne soll unter anderem dabei helfen, die Luftfahrt umweltfreundlicher zu machen. "Bei den Autos glauben wir, dass Elektromobilität eine super Sache ist. Für große Flugzeuge ist es im Augenblick nicht vorstellbar, dass man sie elektrisch antreibt, also mit Batterien ausstattet", sagt Forscher Wieghardt.

Schon seit Jahren arbeiten Wissenschaftler deshalb an Projekten mit, bei denen Jet-Treibstoffe auf umweltfreundliche Weise hergestellt werden. Vor knapp drei Jahren hatte zum Beispiel das "Solar Jet"-Konsortium einen Ansatz gezeigt, der beim ersten Hinhören fast wie Alchemie klang: Nicht aus Erdöl, sondern nur aus Kohlendioxid und Wasser hatten die Forscher im Labor tatsächlich kleine Mengen Flugzeugbenzin hergestellt. Es war die Umkehr des normalen Verbrennungsprozesses - mithilfe eines Metallkatalysators und einer, im Vergleich zur neuen Anlage deutlich kleineren, künstlichen Sonne an der ETH Zürich.

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Jülicher Giga-Lichtquelle: Die Kraft von 10.000 Sonnen

In der Praxis könnten irgendwann einmal solarthermische Kraftwerke für die Treibstoffproduktion mit Sonnenkraft genutzt werden. In solchen Großanlagen bündeln zahllose Spiegel das Licht in einem einzigen Punkt, wo die extrem hohen Temperaturen erreicht werden, die für die chemischen Reaktionen nötig sind.

Synlight soll dabei helfen, die Grundlagenforschung voranzubringen - wenngleich der Fokus im Gegensatz zu "Solar Jet" zunächst nur auf der Herstellung von Wasserstoff aus Kohlendioxid und Wasserdampf liegen soll. Dabei laufen dieselben Reaktionen ab, nur dass aus dem entstehenden sogenannten Synthesegas lediglich Wasserstoff gewonnen wird, ohne diesen anschließend noch aufwendig zu Kerosin weiterzuverarbeiten.

Wasserdampf statt Kohlendioxid

An einem Flugzeug, das mit Wasserstoff fliegt, arbeitet man am DLR ebenfalls. Es heißt "HY4" und hat im vergangenen Sommer in Stuttgart seinen ersten Testflug absolviert. Bisher können vier Menschen, Pilot mitgezählt, mit dem Ökoflieger unterwegs sein. Mittelfristig, also in 20 bis 25 Jahren, erklärte Projektleiter Josef Kallo, seien auch Flugzeuge für bis zu 40 Fluggäste denkbar.

Aus Umweltgründen ist die Fliegerei mit Wasserstoff tatsächlich interessant - bei der Verbrennung entsteht schließlich nur Wasserdampf und kein Kohlendioxid. In der Praxis wird sie aber noch längere Zeit auf sich warten lassen und selbst dann nur für Kurz- und Mittelstrecken infrage kommen. Dazu passt auch die Prognose des DLR, die Forschungsarbeiten mit der Kunstsonne von Jülich würden "etliche Jahre" dauern.

Und da ist noch etwas: Man braucht nicht zwingend ein solarthermisches Kraftwerk - beziehungsweise in der Vorbereitung eine künstliche Sonne -, um Wasserstoff umweltfreundlich herzustellen. Das geht zum Beispiel auch mit Windstrom, der für die sogenannte Elektrolyse genutzt wird, also die Aufspaltung von Wasser. Dieses Verfahren sei technisch ausgereift, lässt das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg auch schon mal sicherheitshalber wissen.

Mit Material von dpa

insgesamt 73 Beiträge
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Martin Ludowig 22.03.2017
1. Kondensstreifen
Interessanter Ansatz zur Steigerung der Umweltfreundlichk Luftverkehrs, welcher diesbezüglich immer wieder in der Kritik steht. Durch die Erzeugung von Wasser als Verbrennungsprodukt wird in großen Höhen die Bildung von Kondensstreifen begünstigt, bei welchen die genaue Wirkung auf das Klima noch immer unbekannt ist. Haben die Forscher hier ebenfalls Ansätze?
jotha58 22.03.2017
2. ja, es wäre schön,
wenn man die kurzzeitige Wirkung der Sonne entsprechend speichern könnte. Methanerzeugung ist zwar auch möglich, aber nach meinem dafühalten nicht unbedingt sinnträchtig. Ein Wandlung von CO2 ware selbstverständlich zu begrüßen. Allerdings ist schlussendlich jede Maßnahme, die unseren Lebesnstandard sanktioniert nicht hilfreich. Wir müssen einfach lernen, wie man mit vorhandenen Ressourcen besser zurecht kommt. Der Welterschöpfungstag war 1987 noch am 19. Dezember und 2016 bereits auf den 08. August gefallen.
Ketterich 22.03.2017
3. Die
"die 10.000-mal so groß ist wie die Sonnenstrahlung, welche die Erde erreicht." Das prüfen Sie aber nochmal nach. Das hiesse, das die ganze Erde verbrennt, wenn das Ding eingeschaltet wird.
echoanswer 22.03.2017
4. Das kommt mir vor wie der gesamte Umweltschutz in diesen Zeiten
man verbraucht vielmehr Energie, wo immer die herkommt, bei der Herstellung als das Produkt jemals einsparen wird. Die Energiebilanz vieler sogenannter Umwelttechnologien ist auf Dauer deutlich negativ und damit keine Alternative.
blitzunddonner 22.03.2017
5.
"der größte künstliche stern der welt" - so, so, wie soll denn diese galaktische behauptung untermauert sein? oder, man definiert "welt" ziemlich klein.
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