Betonbatterie erreicht zehnfache Speicherkapazität: Gebäude als Energiespeicher
Beton ist der weltweit am meisten genutzte Baustoff und könnte künftig nicht nur tragende Funktion, sondern auch - wie eine Batterie - die Energiespeicherung übernehmen. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben diese sogenannte Betonbatterie weiterentwickelt, die elektrische Energie speichert und gleichzeitig strukturell belastbar ist. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Funktionsweise der Betonbatterie
Diese Art der Batterie besteht aus Zement, Wasser, ultrafeinem Ruß und Elektrolyt. Daraus entsteht ein leitfähiges Nanokohlenstoffnetzwerk im Beton.
Admir Masic, leitender Autor der Studie und Co-Direktor des MIT EC³ Hub, erklärt dazu:
„Understanding how these materials ‘assemble’ themselves at the nanoscale is key to achieving these new functionalities“ (Das Verständnis, wie sich diese Materialien auf der Nanoskala selbst zusammenfügen, ist entscheidend, um diese neuen Funktionen zu realisieren),
Dieses Netzwerk ermöglicht, dass Elektrolyt in die Poren eindringt und Strom fließt.
Steigerung der Energiedichte
Durch optimierte Elektrolyte konnte im Versuch die Energiespeicherkapazität verzehnfacht werden. Während 2023 noch rund 45 Kubikmeter Beton nötig waren, um den Tagesbedarf eines Haushalts zu decken, genügen heute etwa 5 Kubikmeter – vergleichbar mit dem Volumen einer Kellerwand.
Damian Stefaniuk, Erstautor der Studie, führt aus;
„A cubic meter of this version of ec3 — about the size of a refrigerator — can store over 2 kilowatt-hours of energy“ (Ein Kubikmeter dieser Version von ec³ – etwa so groß wie ein Kühlschrank – kann über 2 Kilowattstunden Energie speichern).
Das entspricht ungefähr dem Stromverbrauch eines Kühlschranks für einen Tag.
Architektur und praktische Anwendung
Die Betonbatterie kann direkt in Bauelemente wie Wände, Böden oder Kuppeln integriert werden. Inspiriert von römischer Architektur bauten die Forschenden einen Miniatur-Bogen, der eigene Last trug und gleichzeitig eine LED versorgte.
Masic erläutert:
„There may be a kind of self-monitoring capacity here“ (Es könnte eine Art Selbstüberwachungskapazität geben).
Die Lichtintensität variierte je nach Belastung, was Rückschlüsse auf die strukturelle Integrität in Echtzeit erlaubt.
Perspektiven
Die Betonbatterie bietet Potenzial für Parkplätze, Straßen und Küsteninfrastrukturen.
„With these higher energy densities and demonstrated value across a broader application space, we now have a powerful and flexible tool that can help us address a wide range of persistent energy challenges“ (Mit diesen höheren Energiedichten und dem nachgewiesenen Nutzen in einem breiteren Anwendungsbereich haben wir nun ein leistungsfähiges und flexibles Werkzeug, um vielfältige Energieprobleme zu lösen),
erklärt Stefaniuk.
Sie ermöglicht die effiziente Nutzung von Solarenergie, indem überschüssiger Strom in Gebäudestrukturen gespeichert wird.
Neue Funktionen durch Nanowisenschaft
Die Forschung zeigt, dass ein traditioneller Baustoff wie Beton durch moderne Nanowissenschaft neue Funktionen übernehmen kann. Die Betonbatterie kombiniert tragende Architektur mit Energiespeicherung und eröffnet Perspektiven für eine nachhaltige, multifunktionale Bauweise der Zukunft.
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