Beton als riesiger Batteriespeicher

Wie wäre es, wenn sich der Beton eines Gebäudes oder das Fundament von Windturbinen als riesiger Speicher für elektrische Energie nutzen ließe? Forschern ist es gelungen, mit Kohlenstoff versetzten Beton herzustellen, der Strom speichern kann.

Die Meldung geht aktuell durch die Presse, weil es einen riesigen Fortschritt in der Speicherung elektrischer Energie darstellen könnte.

In dieser Mitteilung der US-Forscher heißt es, dass sich aus Zement, Ruß und Wasser  ein Beton herstellen lässt, der eine kostengünstige und skalierbare Energiespeicherung für erneuerbare Energiequellen bieten kann.

Die Kombination von Ruß und Zement in Form eines besonderen Betons könnte die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonnen-, Wind- und Gezeitenkraft erleichtern, indem sie es ermöglicht, dass Energienetze trotz Schwankungen im Angebot erneuerbarer Energien stabil bleiben.

Bei Versuchen fanden die Forscher heraus, dass die beiden Materialien mit Wasser kombiniert werden können, um einen Superkondensator als Alternative zu Batterien herzustellen, der die Speicherung elektrischer Energie ermöglicht.

Kondensatoren bestehen im Prinzip aus zwei elektrisch leitenden Platten, die in einen Elektrolyten eingetaucht und durch eine Membran getrennt sind. Wird eine Spannung an den Kondensator angelegt, lässt sich dieser aufladen. Ein Kondensator kann diese Ladung lange Zeit aufrechterhalten und bei Bedarf sehr schnell wieder abgeben. Superkondensatoren sind einfach Kondensatoren, die außergewöhnlich große Ladungen speichern können.

Für die Versuche mischten die Forscher dem hergestellten Beton 3 % Ruß (feiner Kohlenstoff) bei, der dann im Beton elektrische Leiterbahnen für dem Superkondensator bildete. Da die Oberfläche des Kondensators durch die feinen Verästelungen der Kohlefäden sehr groß wird, lässt sich viel elektrische Energie speichern.

Als Elektrolyt wurde Kaliumchlorid verwendet, in das der Beton eingetaucht wurde. Beim Aushärten werde das Wasser systematisch durch Hydratationsreaktionen des Zements verbraucht, heißt es von den Forschern.

Die Forscher stellten eine Probe von 1 cm Kantenlänge und 1 mm Dicke aus diesem Beton her. Mit drei dieser Proben ließ sich Strom speichern, um eine Leuchtdiode für mehrere Sekunden zu betreiben. Durch einen höheren Kohlenstoffanteil ließe sich die Kapazität zwar steigern, dann sinkt aber die Festigkeit des Betons.

Die Forscher wollen nun eine größere Probe von den Abmessungen einer Autobatterie bauen und später einen Betonblock von 45 Kubikmeter herstellen. Mit letzterem hofft man, bis zu 10 kWh elektrische Energie speichern zu können – dem  Tagesbedarf eines US-Haushalts.

Laut den MIT-Forschern, die das System entwickelt haben, könnte ihr Superkondensator beispielsweise in das Betonfundament eines Hauses eingebaut werden, wo er die Energie eines ganzen Tages speichern könnte, während er die Kosten des Fundaments nur geringfügig (oder gar nicht) erhöht und dennoch die erforderliche strukturelle Festigkeit bietet. Ähnliches wäre für die Betonfundamente von Windrädern denkbar, so dass dort überschüssige Energie direkt vor Ort gespeichert werden könnte. Die Forscher stellen sich auch eine Betonfahrbahn vor, auf der Elektroautos berührungslos aufgeladen werden könnten, während sie über diese Straße fahren. Mehr Details lassen sich im Originalartikel oder in dieser Mitteilung (beides auf englisch) oder auf deutsch bei Golem oder bei Spiegel Online nachlesen.