Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie: Photochemie und ‐katalyse für die Energieversorgung der Zukunft

Die vermehrte Nutzung von Sonnenlicht als erneuerbare Energiequelle wird zunehmend als wichtiges Ziel für die Zukunft anerkannt. Die potenziellen Methoden zur Umwandlung und Speicherung befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Der Artikel gibt einen Überblick über die verschiedenen Ansätze. Schwerpunkt ist dabei die Umwandlung und Speicherung des Sonnenlichts als chemische Energie durch photokatalytische Prozesse. Vorbild und Realität ist die Photosynthese grüner Pflanzen. Ebenfalls Realität ist die energetische Nutzung der gebildeten Biomasse mit zunehmender Tendenz, aber nicht ohne klare Limitierungen. Photobioreaktoren (Algen, Bakterien) zeigen interessante Alternativen auf. Forschungsinteresse und Anstrengungen bei der künstlichen Photosynthese zur photokatalytischen Wasserspaltung und der photochemischen Umwandlung von Kohlendioxid sind enorm. Dennoch lassen Wirkungsgrade und ökonomische Berechnungen großtechnische Anwendungen erst in fernerer Zukunft erwarten. Kurz wird auch auf die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische und in thermische Energie eingegangen. Die Silizium‐basierte Photovoltaik hat industrielle Reife erlangt und für jeden sichtbar breite Anwendung im Alltag gefunden. Solarthermie‐Anlagen für die sonnenreichsten Regionen befinden sich in der Entwicklungs‐ und Überführungsphase. The use of sunlight as a renewable source of energy must increase in future. The potential methods of transformation and storage are on a different level of state of the art. The present article reviews the various approaches. Focus is on transformation and storage of sunlight as chemical energy by photocatalytic processes. Photosynthesis of green plants represents both example and prototype. Research interest and endeavor in artificial photosynthesis, in particular for photocatalytic splitting of water and photochemical transformation of carbon dioxide, have increased enormously. Silicon‐based photovoltaic has achieved industrial ripeness and broad application in everyday life.