Lichtspaltung: Solarenergie doppelt nutzbar

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In Kalifornien wird das Licht der Sonne jetzt doppelt genutzt, zumindest in einem Forschungsprojekt der University of California, Davis. Der eher blaue Anteil erzeugt in Solarzellen Strom, der eher rote lässt Tomaten und andere Nutzpflanzen schneller wachsen, weil dieser Teil des Lichtspektrums den Einfang von CO2 fördert. Die Trennung des Sonnenlichts in zwei Teile soll durch halbdurchlässige organische Solarzellen gelingen, die den eher blauen Anteil direkt in elektrische Energie umsetzen, den eher roten Teil aber passieren lassen, sodass er den darunter wachsenden Pflanzen zugutekommt.

Weniger Wasser, doppelter Profit

Um das gesamte Potenzial der Fotovoltaik auszuschöpfen, ist laut Forscher Majdi Abou Najm ein tieferes Verständnis der Reaktion der Pflanzen auf verschiedene Lichtspektren erforderlich. Das erfordere eine Optimierung des Sonnenspektrums zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion auf derselben Fläche. Wegen der Teilverschattung könne auch an der Bewässerung gespart werden. Die Feuchtigkeit im Boden werde länger gespeichert und die Pflanzen verdunsten weniger.

„Wir können in 30 Jahren nicht zwei Mrd. Menschen mehr ernähren, indem wir nur ein wenig wassereffizienter sind und im Wesentlichen so weitermachen wie bisher. Wenn wir die Sonne als Ressource behandeln, können wir mit Schatten arbeiten und Strom erzeugen, während wir darunter Pflanzen produzieren. Kilowattstunden werden zu einer Art Nebenprodukt, das wir gern mitnehmen“, unterstreicht Abou Najm.

Salat, Basilikum, Tomaten im Test

Wie genau das Licht der Sonne zwischen landwirtschaftlicher und energetischer Nutzung aufgeteilt werden muss, um optimale Erträge zu erzielen, haben die Forscher um Abou Najm im Labor wissenschaftlich untersucht. Sie setzten verschiedene Nutzpflanzen, darunter Salat, Basilikum und Tomaten, unterschiedlichen Lichtspektren aus und beobachteten deren Wachstum.

Jetzt müssen sie „nur noch“ entsprechend selektiv arbeitende Solarzellen finden. Möglicherweise werden sie bei Paolo Bombelli vom Institut für Biochemie der University of Cambridge fündig. Er hat bereits Solarzellen dieser Art für die parallele Produktion von Nahrungsmitteln und Strom eingesetzt, allerdings noch nicht mit der optimalen Aufspaltung des Sonnenlichts.