Forscher entwickeln Wärmespeicher aus Holz – Material speichert Sonnenenergie und liefert später Strom
Forscher entwickeln Holz, das Sonnenenergie als Wärme speichert und später abgibt – sogar zur Stromerzeugung.
Die feinen, parallel verlaufenden Kanäle im Balsaholz machen das Material für die Forschung interessant: Sie können Wärme gezielt leiten und als Gerüst für den neuen Wärmespeicher dienen (Symbolbild). © Pexels
Strom aus Sonnenlicht gilt als eine der wichtigsten Säulen der Energiewende. Doch ein bekanntes Problem bleibt bestehen: Sobald die Sonne untergeht, endet die direkte Stromproduktion. Haushalte, Unternehmen und ganze Stromnetze müssen diese Lücke ausgleichen. Forscher der Kunming Universität in China zeigen jetzt eine ungewöhnlich einfache Lösung: Sie machen aus Holz einen Wärmespeicher, der Sonnenlicht aufnimmt, als Wärme festhält und später wieder abgibt – bei Bedarf sogar als Strom.
Das Team setzte dafür auf Balsaholz – nicht wegen seiner Stabilität, sondern wegen seiner inneren Struktur. Die Forscher bauten das Material gezielt um, sodass es Licht in Wärme umwandelt und diese Energie im Holz speichert. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Advanced Energy Materials.
Wärmespeicher aus Holz: Was im Inneren passiert
Balsaholz ist leicht, porös und besitzt eine besondere innere Struktur. Unter dem Mikroskop zeigt sich ein Netz aus feinen Kanälen, die parallel verlaufen. Sie leiten Wärme gezielt weiter und können Energie speichern.
Das Holz wird zunächst chemisch verändert. Bestimmte Bestandteile werden entfernt, sodass ein stark poröses Gerüst entsteht. Anschließend lagern sich verschiedene Stoffe an den Kanalwänden an. Dazu gehören schwarzer Phosphor, Metallverbindungen und winzige Silberpartikel. Sie sorgen dafür, dass das veränderte Holz Licht effizient aufnimmt und in Wärme umwandelt.
So landet die Sonnenenergie im Material
Damit die Wärme nicht sofort wieder verloren geht, füllen die Forscher die Holzstruktur mit einem speziellen Speicherstoff: Stearinsäure. Sie gehört zu den sogenannten Phasenwechselmaterialien. Das Prinzip ist einfach: Wird es warm, schmilzt der Stoff und speichert Energie. Kühlt er ab, gibt er diese Wärme wieder ab.
Im Ergebnis entsteht ein Material, das mehrere Schritte gleichzeitig erledigt. Es nimmt Licht auf, erzeugt Wärme und hält diese Energie im Inneren fest. Dieser direkte Weg macht den Unterschied zu vielen bisherigen Lösungen, bei denen mehrere Materialien kombiniert werden müssen.
Die Messwerte zeigen, wie gut das funktioniert:
- 175,03 Kilojoule pro Kilogramm gespeicherte Wärme
- 91,27 Prozent Umwandlung von Licht in Wärme
- 3,9-fach bessere Wärmeleitung entlang der Holzstruktur
Balsaholz liefert auch ohne Sonne weiter Energie
Der eigentliche Effekt zeigt sich erst, wenn die Lichtquelle verschwindet. Die gespeicherte Wärme bleibt zunächst im Material und wird langsam abgegeben. Dadurch entsteht ein Temperaturunterschied, der sich technisch nutzen lässt.
Kombiniert mit einem thermoelektrischen Generator entsteht daraus Strom. Im Versuch erreichte das System eine Spannung von bis zu 0,65 Volt. Das Material arbeitet also noch weiter, obwohl keine direkte Sonneneinstrahlung mehr vorhanden ist.
Schutzschicht sorgt für stabile Leistung im Alltag
Damit das Material draußen funktioniert, haben die Forscher auch die Oberfläche angepasst. Wasser perlt ab, statt einzudringen. Schmutz bleibt weniger haften. Gleichzeitig wirkt die Oberfläche antibakteriell.
Ein weiterer Punkt ist der Brandschutz. Das Material setzt im Brandfall weniger Wärme frei als vergleichbare Stoffe. Das erhöht die Sicherheit, gerade weil hier organische Bestandteile verwendet werden.
Die wichtigsten Eigenschaften:
- speichert Wärme und gibt sie zeitversetzt ab
- wandelt Licht sehr effizient in Wärme um
- bleibt wasserabweisend und sauber
- reduziert die Brandgefahr
- hemmt das Wachstum von Keimen
Ein Material ersetzt mehrere Bauteile
Der Ansatz spart vor allem Komplexität. Statt mehrere Schichten zu kombinieren, übernimmt ein einziges Material viele Aufgaben gleichzeitig. Das reduziert Verluste und macht die Technik einfacher. Zugleich bleibt die natürliche Holzstruktur erhalten.
Das Verfahren verzichtet auf energieintensive Schritte wie das Verkohlen von Holz. Dadurch bleibt die natürliche Struktur erhalten. Auch die Herstellung wird einfacher. Die Studie beschreibt den Ansatz als „eine skalierbare und umweltfreundliche holzbasierte Plattform für die fortschrittliche solarthermische Energiegewinnung“.
Mögliche Einsatzbereiche ergeben sich vor allem dort, wo einfache und robuste Lösungen gefragt sind. Dazu zählen Gebäude, abgelegene Regionen oder kleine Energiesysteme ohne stabile Netzanbindung. Auch in technischen Geräten könnte das Material helfen, Wärme besser zu nutzen.
Im Labor zeigt das Material stabile Eigenschaften über viele Zyklen hinweg. Die Leistung bleibt auch nach wiederholtem Erhitzen und Abkühlen konstant. Das spricht für eine mögliche Nutzung im Alltag, auch wenn weitere Tests im größeren Maßstab nötig sind.
Kurz zusammengefasst:
- Forscher haben Balsaholz so verändert, dass es Sonnenlicht aufnimmt und die Energie als Wärme im Material speichert – ähnlich wie ein Akku, nur für Wärme statt Strom.
- Diese gespeicherte Wärme wird zeitversetzt wieder abgegeben und kann sogar genutzt werden, um Strom zu erzeugen, wenn keine Sonne mehr scheint.
- Das Material vereint mehrere Funktionen in einem: Es sammelt Energie, speichert sie, schützt sich selbst und könnte künftig helfen, Solarenergie verlässlicher nutzbar zu machen.
Übrigens: Holz spielt nicht nur bei moderner Energiegewinnung eine Rolle, sondern prägte schon vor 430.000 Jahren den Alltag der Menschen. Funde aus Griechenland zeigen, wie Holz damals als Werkzeug genutzt wurde. Mehr dazu in unserem Artikel.
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