Batterieloses Gerät wandelt Sonnenlicht in Brennstoff um

Pflanzen können es schon lange: Sie verwandeln Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in energiereiche Stoffe. Die künstliche Photosynthese macht genau das Gleiche – nur technisch. In ihrem Zentrum steht ein Elektrolyseur, ein Gerät, das elektrischen Strom aus Solarzellen in chemische Energie umwandelt. Das Ergebnis sind Brennstoffe wie Ameisensäure, die sich lagern und später verbrennen oder in Strom zurückverwandeln lassen.

Bisher hatten solche Systeme ein Problem: Die Sonne scheint nicht gleichmäßig. Mal mehr, mal weniger – und der Elektrolyseur muss ständig nachjustiert werden, um effizient zu arbeiten. Herkömmliche Anlagen nutzen dafür eine sogenannte Maximum-Power-Point-Tracking (MPPT)-Steuerung, die Spannung und Stromfluss anpasst. Das erfordert aber Batterien und zusätzliche Elektronik, was die Anlagen teuer und komplex macht.

Ein Team um die Professoren Yasuo Matsubara und Yutaka Amao vom Research Center for Artificial Photosynthesis der Universität Osaka hat gemeinsam mit dem Unternehmen Iida Group Holdings Co., Ltd einen anderen Weg gefunden. Sie haben den Elektrolyseur selbst so umgebaut, dass er diese Regelung übernimmt – ohne externe Batterien. Das Geheimnis liegt in einem speziellen festen Elektrolyten, der direkt im Gerät verbaut ist.

„Wenn die Sonne stärker scheint, heizt sich der Elektrolyseur auf“, erklärt Professor Amao. „Das System ist so konstruiert, dass der elektrische Widerstand dabei sinkt – der Strom kann leichter fließen.“ Der Elektrolyseur passt sich also automatisch an die Sonneneinstrahlung an, indem er seine eigenen elektrischen Eigenschaften verändert. Das macht die Produktion von Brennstoff über den Tag hinweg stabiler und senkt gleichzeitig die Kosten.

Bei Tests unter realen Sonnenbedingungen produzierte das System durchgehend Ameisensäure aus Wasser und CO2 – auch bei schwankender Sonneneinstrahlung. Die Forscher hatten die Technik bereits auf der Osaka Kansai Expo 2025 vorgestellt, wo sie genug Brennstoff erzeugte, um eine Miniatur-Nachbildung anzutreiben. „Das zeigt ihr Potenzial als effizientes System, das vielleicht eines Tages Geräte in unseren Häusern mit Energie versorgen könnte“, sagt Matsubara.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift EES Solar veröffentlicht. Der nächste Schritt ist die Skalierung: Bisher handelt es sich um einen Laborprototyp. Doch die Idee, einen Brennstoff direkt aus Sonnenlicht, Wasser und CO2 herzustellen – ohne teure Batterien – könnte die Produktion von sogenannten Solarfuels deutlich günstiger machen. Das wäre ein Fortschritt für die Energiewende, denn solche Brennstoffe lassen sich speichern und transportieren, anders als Strom allein.