Alles dreht sich um die Sonne – und die steht in Jülich

Es klingt zunächst wie eine einfache Rechnung: Sonne plus Luft ergibt Kraftstoff – und der Vorgang wird am neuen Institut des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) namens Future Fuels in Jülich im Gewerbegebiet Königskamp untersucht. Zugegeben, die Rechnung wie sie oben steht, geht nicht ganz auf und ist viel zu vereinfacht dargestellt, aber sie trifft den Kern: Wie kann die Solarenergie möglichst sinnvoll genutzt werden? Dabei spielen auch Kraftstoffe eine Rolle. Mit Hilfe der größten künstlichen Sonne der Welt namens „Synlight“ wird diese Solarenergie simuliert. Synlight nutzt künstlich erzeugtes Licht, das dem der Sonne ähnelt, um Technologien für den Einsatz in konzentrierenden Solaranlagen (wie beispielsweise in Solartürmen) zu testen und weiterzuentwickeln. Rund 150 einzelne Hochleistungsstrahler erzeugen eine Lichtintensität, die dem 10.000-fachen der natürlichen Sonneneinstrahlung auf der Erde entspricht. Das Institut für Future Fuels hat Synlight vom DLR-Institut für Solarforschung übernommen. Zu Letzterem gehören die beiden Solartürme, mit denen solarthermische Kraftwerke weiterentwickelt werden. Die etwa 60 Meter hohen Türme sind umgeben von mehr als 2000 Spiegeln auf einer rund zehn Hektar großen Fläche, die das Sonnenlicht einfangen, bündeln und zum Turm lenken, wo dann Strom aus der entstanden Wärme produziert werden kann. Hauptziel der Solartürme ist es aber neue Komponenten für solarthermische Kraftwerke zu entwickeln, die dann an sehr guten Solarstandorten in kommerziellen Kraftwerken eingesetzt werden können um diese leistungsfähiger und die Stromerzeugung wirtschaftlicher zu machen.

Umwandlung der Solarenergie

Aber zurück zum Synlight. „Wir beschäftigen uns hierbei nicht mit der Umwandlung der Solarenergie mit Hilfe von Photovoltaik in Strom, sondern wir nutzen die Sonnenstrahlung für die Erzeugung von Wärme und regen chemische Reaktionen an“, erklärt Christian Sattler, kommissarischer Leiter des Instituts für Future Fuels des DLR. Bei diesen chemischen Reaktionen werden Inhaltsstoffe aus der Luft (Stickstoff, Wasserdampf und CO2) genutzt, um daraus Grundstoffe für Energieträger herzustellen. „Dazu gehört auch der Wasserstoff“, sagt Sattler. Wasserstoff spiele eine wichtige Rolle. Mit dieser Forschung habe das DLR-Institut angefangen. Wasserstoff sei die Grundlage für viele weitere Stoffe und hat einen großen Stellenwert. „Aber auch Kerosin aus dem CO2 der Luft in Verbindung mit Wasser, oder Ammoniak aus dem Stickstoff sind Gegenstand der Forschung und Entwicklung. Es gibt eine Menge Möglichkeiten von chemischen Reaktionen, aber alles immer in Verbindung mit konzentrierter Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen". Auch eine ganze Reihe anderer Industrieprozesse (beispielsweise im Bereich der Düngemittelproduktion oder beim Zement) können mit angetrieben werden. 

Bei der Forschung im DLR geht es immer um den Transfer in die praktische Anwendung. „Wir betreiben am Institut keine Grundlagenforschung, sondern was wir tun, muss einen Nutzen haben und an Firmen weitergebenen werden können.“ Die Unterstützung der Industrie ist eines der Hauptziele des DLR und somit auch des Instituts für Future Fuels. "Außerdem motivieren und unterstützen wir unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dabei, Firmen zu gründen und so ihre innovativen Ideen selbstständig umzusetzen." Seit dem 1. Januar 2021 ist das Institut für Future Fuels operativ tätig, bereits fünf Monate später gibt es das erste Gründerteam. „Der Standort Jülich ist optimal. Wir haben hier die richtigen Partner, von Anfang an war und ist die Zusammenarbeit mit dem Kreis Düren fantastisch“, sagt Sattler. Die Nähe zum Forschungszentrum Jülich sei eine hervorragende Grundlage für Synergien, die weiter ausgebaut werden sollen. „Jülich wird DAS Zentrum für die Technologieentwicklung. Wir sehen jetzt schon, dass sich Firmen in Jülich ansiedeln, die die Forschungseinrichtungen des DLR wie Synlight nutzen, um ihre Technologien zu entwickeln.“ Das sei ein Vorteil, der viele Firmen überzeugen wird, sich in Zukunft hier anzusiedeln. „Hier sehe ich eine große Chance für die Region.“

Die Bedeutung des Klimaschutzes nimmt immer weiter zu, das bemerken auch die Firmen. „Die Kunden und Verbraucher wollen keine ,dreckigen', also klimaschädlich hergestellten, Produkte. Das erhöht den Druck auf die Firmen“, weiß Sattler. Zusätzliche Maßnahmen, wie die Erhöhung der CO2-Steuer sorgen dafür, dass sich weitere Vorteiler bei der Umstellung auf eine grüne Produktion ergeben. „Es ist wirtschaftlich sinnvoll, sich jetzt auf CO2-neutrale Verfahren zu konzentrieren und den Co2-Ausstoß aus fossilen Ressourcen möglichst gegen Null zu fahren, um die Klimaziele noch einhalten zu können. Das hat mittel- bis langfristig wirtschaftliche Vorteile, denn man spart bei den immensen Kosten des Klimawandels. Daher ist es sinnvoll, heute in erneuerbare Ressourcen zu investieren.