Grüner Wasserstoff durch direkte Nutzung von Sonnenlicht und Wasser
Das Projekt photreon, eine Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), entwickelt eine innovative Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Dabei kommen massenproduzierte Photoreaktorpaneele zum Einsatz, die ohne Elektrolyseure, Stromverbrauch oder Netzanbindung auskommen. Diese Paneele ermöglichen eine kostengünstige und skalierbare Produktion von Wasserstoff ausschließlich aus Sonnenlicht und Wasser. Die Technologie eignet sich sowohl für dezentrale Anwendungen als auch für großflächige Anlagen in sonnenreichen Gebieten. Vom 20. bis 24. April 2026 präsentiert sich photreon auf der Hannover Messe am KIT-Stand (Halle 11, Stand B06).
Herausforderungen der Wasserstoffproduktion und Lösungsansatz von photreon
Grüner Wasserstoff gilt als wesentlicher Baustein für die nachhaltige Transformation von Industrie und Energiesystemen. Die bisherige Produktion ist jedoch durch hohe Kosten, komplexe Verfahren und die Abhängigkeit von Netzinfrastrukturen gekennzeichnet. Das Projekt photreon verfolgt einen anderen Weg: Es entwickelt ein Photoreaktorpaneel, das Wasserstoff direkt aus Sonnenlicht und Wasser erzeugt, ohne den Umweg über elektrische Energie und Elektrolyseure. Paul Kant, Mitgründer und Forscher am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) des KIT, erläutert: „Wir erzeugen chemische Energie direkt aus Sonne und Wasser, ohne stromgebundene Elektrolyse.“ Die modular aufgebauten Paneele ermöglichen eine vereinfachte und wirtschaftliche Skalierung der solaren Wasserstoffproduktion.
Technologische Grundlagen: Photokatalyse statt Photovoltaik
Die Technologie basiert auf dem Prinzip der Photokatalyse. Im Gegensatz zur Photovoltaik, bei der Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt wird, nutzt die Photokatalyse Licht, um direkt eine chemische Reaktion anzustoßen. Speziell entwickelte lichtaktive Materialien absorbieren Sonnenenergie und versetzen Elektronen in einen angeregten Zustand. Diese angeregten Ladungsträger treiben die Spaltung von Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) an. Maren Cordts, Mitgründerin und Wissenschaftlerin am IMVT, erklärt: „Das Photoreaktorpaneel ersetzt Photovoltaik und Elektrolyseur in einem einzigen Prozessschritt, was die Systemkosten und Komplexität deutlich reduziert.“
Patentanmeldung und Design des Photoreaktorpaneels
Das vom KIT zum Patent angemeldete Photoreaktorpaneel zeichnet sich durch ein spezielles Design aus, das das Sonnenlicht gezielt zum aktiven Material im Inneren leitet. Dort erfolgt die Wasserspaltung unter optimaler Ausleuchtung. Paul Kant beschreibt: „Wir haben die Reaktorgeometrie so gestaltet, dass Lichttransport, chemische Reaktion und Produktabtransport optimal aufeinander abgestimmt sind. Dies konnten wir in unserem Ein-Quadratmeter-Prototyp erfolgreich demonstrieren.“ Das Paneel ist auf die Serienfertigung mittels gängiger Massenproduktionsverfahren ausgelegt und besteht aus kostengünstigen Materialien. Durch den modularen Aufbau lässt sich die Technologie sowohl in kleinen Einheiten als auch in großflächigen Anlagen einsetzen.
Anwendungsbereiche von dezentral bis großflächig
Die Photoreaktorpaneele eignen sich besonders für Standorte, an denen Wasserstoff bisher aufgrund hoher Kosten oder logistischer Herausforderungen kaum verfügbar ist. Mittelständische Unternehmen können ihren Wasserstoffbedarf zukünftig direkt vor Ort decken, beispielsweise in der Spezialchemie, Lebensmittelindustrie oder Metallverarbeitung. Ebenso sind großflächige Solarprojekte in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung denkbar. Maren Cordts betont: „Unsere Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für die lokale Wasserstofferzeugung, insbesondere dort, wo weder Stromnetze noch Wasserstoffinfrastruktur vorhanden sind.“ Die Einsatzspektren reichen von der dezentralen Versorgung einzelner Produktionsstätten bis zur industriellen Produktion für den internationalen Markt.
Das KIT als Impulsgeber für nachhaltige Technologien
Das Karlsruher Institut für Technologie engagiert sich in vielfältigen Forschungsfeldern, um Lösungen für globale Herausforderungen wie Klimawandel, Energiewende und Ressourcenmanagement zu entwickeln. Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft kombiniert das KIT exzellente Grundlagenforschung mit anwendungsorientierter Entwicklung. Mit über 10.000 Mitarbeitenden und 22.800 Studierenden bietet das KIT eine Plattform zur Gestaltung einer nachhaltigen und resilienten Zukunft.
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- Dr. Martin Heidelberger, Stellvertretender Pressesprecher
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