Sonnenwärme für Jahre: UCSB findet Molekül als Speicher

Solarenergie hat ein Zeitproblem: Sie entsteht tagsüber, wenn die Sonne scheint und fehlt nachts und im Winter, wenn Wärme am dringendsten gebraucht wird. Eine Forschergruppe der University of California Santa Barbara hat im Februar 2026 in Science einen Ansatz veröffentlicht, der dieses Problem chemisch lösen könnte: ein flüssiges Molekül namens Pyrimidon, das Sonnenlicht wie eine Thermoskanne speichert und es auf Abruf als Wärme wieder freigibt, ohne Kühlung, ohne Stromzufuhr, stabil über Jahre. Die Energiedichte liegt laut der Studie bei über 1,6 Megajoule pro Kilogramm und übertrifft damit handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien um das Doppelte.

Was ein molekularer Solarwärmespeicher ist

Konventionelle Solarstromspeicherung funktioniert elektrochemisch: Sonne erzeugt Strom, Strom lädt eine Batterie, die Batterie gibt Strom zurück. Dabei entstehen Umwandlungsverluste und Batterien degradieren über Ladezyklen hinweg. Eine grundlegend andere Strategie heißt Molecular Solar Thermal Energy Storage, kurz MOST: Ein chemisches Molekül nimmt Sonnenlicht auf und geht dabei in eine energiereiche Konfiguration über. Diese Konfiguration bleibt stabil, bis ein externer Auslöser, etwa ein Katalysator, Wärme oder Licht, die gespeicherte Energie als Wärme freisetzt. Das Molekül kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück und kann erneut aufgeladen werden.

Das entscheidende Merkmal: Kein Strom nötig zum Halten der Ladung. Kein Degradationsproblem wie bei Akkus. Theoretisch unbegrenzte Haltbarkeit der gespeicherten Energie.

Das UCSB-Molekül: Doppelt so viel Energie wie Lithium-Ionen

Die Forschungsgruppe um Chemie-Professorin Grace Han an der UCSB hat ein sogenanntes Dewar-Pyrimidon entwickelt, eine modifizierte organische Molekülstruktur. Doktorand Han Nguyen, Erstautor der Studie und sein Kollege Benjamin Baker haben das Verhalten des Moleküls zusammen mit Ken Houk von der UCLA, der die computergestützte Modellierung übernahm, untersucht.

Das Molekül nimmt ultraviolettes Sonnenlicht auf und nimmt dabei eine energiereiche Form an, die laut den Forschern bei Raumtemperatur jahrelang stabil bleibt. Wenn die Energie abgerufen werden soll, gibt das Material sie als Wärme ab. In Laborversuchen reichte die freigesetzte Wärmemenge aus, um Wasser unter Normalbedingungen zu sieden. Han Nguyen bezeichnete das in der UCSB-Pressemitteilung als wichtigen Meilenstein: Wasser zum Sieden zu bringen erfordert erhebliche Energie und gilt in der MOST-Forschung als praktischer Nachweis der Skalierbarkeit.

Die gemessene Energiedichte von über 1,6 Megajoule pro Kilogramm liegt nach Angaben der Forscher rund doppelt so hoch wie bei einer typischen Lithium-Ionen-Batterie, die bei etwa 0,9 Megajoule pro Kilogramm liegt.

Im Vergleich mit anderen Speichertechnologien

MOST-Systeme sind seit den 1970er Jahren Forschungsgegenstand, galten aber lange als akademisches Konzept ohne Praxisrelevanz. Die bekannteste laufende Arbeit kommt von der Chalmers Universität in Göteborg: Deren Gruppe forscht seit mehr als zehn Jahren an einem auf Azobenzol basierenden MOST-System und demonstrierte 2021 erstmals einen geschlossenen Speicherabrufkreislauf. Die erzielte Energiedichte lag dabei unter 1 Megajoule pro Kilogramm. Das UCSB-Pyrimidon übertrifft diesen Wert.

Zum Vergleich mit konventionellen Alternativen: Lithium-Ionen-Akkus kosten heute rund 90 bis 120 Euro pro Kilowattstunde, haben aber eine begrenzte Lebensdauer und benötigen Kobalt und Lithium als Rohstoffe, die aus wenigen Ländern stammen. Pumpspeicherkraftwerke können große Energiemengen günstig speichern, sind aber an geografische Bedingungen gebunden. MOST-Flüssigkeiten könnten prinzipiell überall eingesetzt werden, wo Behälter mit Leitungsanschluss existieren, was dezentrale Anwendungen in Haushalten oder kleinen Betrieben möglich machen würde.

Bis es Haushalte heizt: Drei Bedingungen fehlen noch

Das UCSB-Ergebnis ist ein Laborerfolg. Bis Pyrimidon oder ein ähnliches Molekül industrielle Wärme oder Gebäudeheizung ersetzt, müssen drei Hürden überwunden werden.

Erstens Sonnenspektrum: Dewar-Pyrimidon absorbiert vor allem ultraviolettes Licht, das nur rund 5 Prozent der Sonnenenergie ausmacht. Für eine effiziente Flächenanwendung brauchen Forscher Molekülvarianten, die auch sichtbares Licht verarbeiten. Grace Han nannte in der Studie die Entwicklung solcher Varianten als nächsten Forschungsschritt.

Zweitens Synthese im Maßstab: Die Herstellung des Moleküls funktioniert derzeit im Gramm-Bereich unter Laborbedingungen. Ob und zu welchen Kosten das in den Tonnen-Maßstab übertragbar ist, ist offen.

Drittens Energieabruf: Das Freisetzen der gespeicherten Wärme erfordert derzeit externe Auslöser. Integrierte, autarke Systeme, die das vollautomatisch leisten, sind noch nicht entwickelt. Energieforscher, die sich mit MOST-Technologien befassen, schätzen eine kommerzielle Anwendung frühestens in zehn bis fünfzehn Jahren als realistisch ein, wenn die aktuellen Grundlagenprobleme lösbar sind.