Erneuerbare Energien: Solarmodul gewinnt Strom und Wasser

Ein in Saudi-Arabien entwickeltes System soll Solaranlagen in der Wüste nützlicher machen.

Artikel veröffentlicht am 3. März 2022, 13:45 Uhr, Werner Pluta

Künstlerische Darstellung einer Großanlage: besseres Hydrogel, das mehr Wasser aufnehmen kann (Bild: Renyuan Li/CC-BY-SA 1.0)

Sonne gibt es in der Wüste zuhauf, weshalb die Wüsten als ideale Aufstellfläche für Photovoltaik-Module gelten. Dafür fehlt es dort an Wasser. Eine neue Technik, die in Saudi-Arabien entwickelt wurde, soll Strom- und Wassergewinnung ermöglichen.

Kernstück des Systems mit der Bezeichnung WEC2P ist ein Hydrogel, das Wasserdampf aus seiner Umgebung aufnimmt und bei Erwärmung Wasser abgibt. Das Team von der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) hat dieses Hydrogel mit einer Photovoltaikanlage kombiniert.

Das Solarmodul wird dabei auf der Rückseite mit dem Hydrogel beschichtet. Darunter ist eine Metallbox angebracht, für die das Solarmodul als Deckel dient. Nachts ist der Deckel geöffnet, so dass sich feuchte Luft darin sammelt.

Das Hydrogel gibt Wasserdampf frei

Tagsüber wird der Deckel geschlossen. Scheint die Sonne auf das Solarmodul, erwärmt sich dieses und gibt Wärme an das Hydrogel ab. Das erwärmt sich ebenfalls und gibt dadurch das gespeicherte Wasser in Form von Dampf wieder frei. Der Dampf kondensiert an den Wänden der Box, das Wasser wird aufgefangen.

Das Team um Peng Wang hat das System zwei Wochen lang im Juni vergangen Jahres in Saudi-Arabien getestet. Dabei setzte es vier Solarpaneele, die zusammen "etwa so groß wie ein Schülerschreibtisch" waren. In dieser Zeit lieferten die Solarmodule 1.519 Wattstunden an Strom und rund 2 Liter Wasser.

Mit dem gesammelten Wasser bewässerten die Forscher 60 Wasserspinat-Samen, die in einer Kunststoff-Pflanzenzuchtbox gepflanzt waren. Immerhin 57 keimten und wuchsen bis auf eine Größe von 18 Zentimetern.

Die Solarmodule sind effizienter

Zudem konnten die Forscher noch einen positiven Nebeneffekt feststellen: Da die Solarmodule Wärme an das Hydrogel abgeben, sei die Effizienz der Solarmodule um neun Prozent gestiegen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Cell Reports Physical Science.

"Ein Teil der Weltbevölkerung hat immer noch keinen Zugang zu sauberem Wasser oder grünem Strom, und viele von ihnen leben in ländlichen Gebieten mit trockenem oder halbtrockenem Klima", sagte Wang. "Unsere Entwicklung gewinnt Wasser aus der Luft und nutzt dabei saubere Energie, die sonst verschwendet würde, und eignet sich für dezentralisierte, kleine Farmen an abgelegenen Orten wie Wüsten und Inseln."

Das Team will das WEC2P zur Serienreife weiterentwickeln. Dazu gehört unter anderem, ein besseres Hydrogel zu entwickeln, das mehr Wasser aus der Luft aufnehmen kann.