Batterie der Zukunft ist aus Beton
Innovativer Ansatz der Technischen Universität Chalmers ließe sich in Hochhäuser integrieren
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Batterieaufbau und die Stadt der Zukunft (Grafik: Yen Strandqvist, chalmers.se) |
Göteborg (pte002/19.05.2021/06:05)
Die Skyline von Großstädten wird künftig nicht nur von Hochhäusern beherrscht, sondern auch von wiederaufladbaren Batterien. Die sehen aus wie Wolkenkratzer und bestehen wie diese im wesentlichen aus Zement. Mit dieser Vision haben sich Forscher der Technischen Universität Chalmers https://www.chalmers.se/en im schwedischen Göteborg an die Öffentlichkeit gewandt. Das Konzept basiert auf Zement, dem kurze Fasern aus Kohlenstoff beigemischt werden, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Bevor der präparierte Baustoff abbindet, also fest wird, platzieren die Forscher die Elektroden in einem bestimmten Abstand in die Masse. Diese bestehen aus einem Netz aus Kohlenstoffasern, das mit Eisen für die Anode und Nickel für die Kathode beschichtet ist. Der dazwischen liegende Zement fungiert praktisch als Elektrolyt.
[b]Die neuen Elektroden brachten den Fortschritt[/b]
„Frühere Versuche, Betonbatterien zu bauen, scheiterten, weil die Kapazität bei weitem nicht ausreichte", sagt Emma Zhang, die zur Forschungsgruppe um Professor Luping Tang gehört, einem Spezialisten für Baumaterialien. „Deshalb war uns klar, dass wir über den akademischen Tellerrand hinausschauen und völlig neue Elektroden entwickeln mussten. Unsere beschichteten Kohlenstofffasernetze sind etwas völlig Neues."
[b]Eine Million Kilowattstunden pro „Hochhaus"[/b]
Damit verbesserte das Team die Energiedichte ganz entscheidend. Sie liegt bei acht Wattstunden pro Kilogramm. Das ist zehnmal mehr als bei früheren Batterien auf Zementbasis. Verglichen mit den 400 Watt pro Kilogramm, auf die die Lithium-Ionen-Batterie kommt, ist das natürlich ein Klacks. Doch das Baumaterial weitaus billiger als das, aus dem normale Batterien hergestellt werden. Und die Forscher trösten sich mit der schieren Masse ihrer Speicher. Eine Batterie, so hoch wie ein Haus mit 20 Stockwerken, käme schnell auf eine Kapazität von einer Million Kilowattstunden. Das ist der Jahresbedarf von 300 Haushalten.
[b]Emissionsfreier Zement[/b]
Wichtigstes Einsatzgebiet für die Batterien aus Beton wird die Speicherung von emissionsfrei erzeugtem Strom sein. Sie sind dazu da, Strom ins Netz einzuspeisen, wenn die wetter- und tageszeitabhängigen Erzeuger gerade Pause haben. „Wir glauben, dass einige Stockwerke künftiger Hochhäuser als Batterien ausgelegt werden", sagt Zhang. Auch die Zwischendecken könnten zu Batterien umfunktioniert werden. Wirklich gut fürs Klima wären solche Batterien allerdings nur, wenn der Zement emissionsfrei hergestellt würde.
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