Bislang kennen wir Solaranlagen zur nachhaltigen Stromversorgung unserer Häuser. Doch was wäre, wenn ein Haus mit seinen Baumaterialien selbst Energie gewinnen könnte? Forscher des MIT haben nun entdeckt, dass Superkondensatoren das Potenzial besitzen, ein Haus mit Strom zu versorgen. Professor Franz-Josef Ulm, der das Projekt leitet, hat sich zum Ziel gesetzt, nachhaltige und zugängliche Energielösungen zu entwickeln. Das Projekt konzentriert sich dabei auf die Verwendung weit verbreiteter Materialien wie Beton und Holzkohle.
In naher Zukunft könnten Häuser mit innovativen, mit Holzkohle versetzten Betonsäulen ausgestattet sein, die Strom speichern und bei Bedarf für die Bewohner wieder abgeben. Forscher des MIT haben einen Superkondensator entwickelt, der wie eine Batterie funktioniert , aber im Laufe der Zeit keine Leistungseinbußen erleidet. Er besteht aus gängigen Materialien und soll erneuerbare Energien kostengünstig und effektiv speichern.
Die Entwickler von Beton- Superkondensatoren denken bereits an noch bemerkenswertere Anwendungen dieser Technologie . Beispiele hierfür sind das Laden von Elektrofahrzeugen während der Fahrt und die Gewährleistung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung bei extremen Wetterereignissen.
Projektleiter und Ingenieurprofessor am MIT, Franz-Josef Ulm , sagte: „Das sind sozusagen die Grenzbereiche, in denen wir derzeit mit dieser Technologie arbeiten. Wir haben nun gezeigt, wie sie skalierbar ist. Diese beiden Materialien bilden zusammen potenziell eine Energiespeicherlösung für alle und überall.“
Zusammen Arbeiten
Im Gegensatz zu einer Batterie speichert ein Superkondensator elektrische Energie direkt in einem leitfähigen Material , wie beispielsweise Elektrolyten oder Salzwasser, auf der Oberfläche einer Elektrode.
Dieses leitfähige Material ist von einem isolierenden Material getrennt, wodurch der freie Fluss von Elektronen, ähnlich wie in einem Stromkreis , verhindert wird . Dadurch kommt es zu einer Ladungsansammlung – vergleichbar mit der statischen Elektrizität, die sich beim Reiben eines Luftballons aufbaut.
Professor Ulm erklärt: „Hier geschehen die Wunder der Chemie. Wenn man Zement – der Wasser liebt, er ist hydrophil – mit Ruß [raffinierter Holzkohle] mischt, der Wasser hasst, dann verklumpt der Ruß zuerst, und dann wird dasselbe Wasser in der Hydratationsreaktion verbraucht“, wodurch fester Beton entsteht.“
„Infolge dieses Verbrauchs lösen sich diese Klumpen und bilden einen volumetrischen Draht im gesamten Material. Dieser volumetrische Draht ist überall vorhanden, und dadurch können wir eine enorme Menge an Gegenladungen aus der Salzlösung auf diesem volumetrischen Draht speichern“, fügte Professor Ulm hinzu.
Siehe auch : Wie viele Solarpaneele und Batterien benötigt man, um ein Haus mit Strom zu versorgen?
Vorteile von Beton
Beton ist von Natur aus porös und besitzt Poren, durch die er leicht Salzwasser aufnehmen kann. Laut Prof. Ulm kann er dies problemlos über die darin verlaufenden Kohlenstoffdrähte tun. Zwischen den scheibenförmigen Elektroden sieht es aus wie Oreos, die sich leicht zu einem Stapel aneinanderfügen lassen.
Beton und Holzkohle sind weit verbreitete Materialien, die weltweit verfügbar sind. Insbesondere Beton ist äußerst beliebt und wird in großem Umfang verbraucht; er steht an zweiter Stelle nach Wasser. Die Vielseitigkeit von Beton wird durch seine Pulverform noch verstärkt, die es ermöglicht, Superkondensatoren an verschiedene Anwendungen anzupassen, wie Prof. Ulm hervorhebt.
Professor Ulm erwähnte, dass eine durchschnittliche Lithiumbatterie nur 300 bis 500 Mal geladen und entladen werden kann , ein Superkondensator hingegen unzählige Male ohne Effizienzverlust . Dies liegt daran, dass Superkondensatoren keine Energieumwandlung von einer Form in eine andere benötigen.
„Wenn jedes Gebäude einen dieser Superkondensatoren in seinem Fundament oder in seinen Wandsystemen hätte und diese an das Energienetz angeschlossen wären, sprächen wir von einem echten intelligenten Stromnetz, das alle einbezieht. Jeder trägt mit seinem Gebäude zur Energiewende bei“, sagte Prof. Ulm.
Andere mögliche Anwendungen
Nachdem sie entdeckt hatten, dass Superkondensatoren das Potenzial haben, ein Haus mit Strom zu versorgen, haben Ulm und sein Team große Ziele für ihre Beton-Superkondensatoren, die weit über die reine Speicherung von Haushaltsenergie hinausgehen. Da immer mehr Menschen auf Elektroautos umsteigen, werden Bedenken hinsichtlich der Ladeinfrastruktur und der begrenzten Reichweite zwischen den Ladevorgängen immer größer.
Während Professor Ulm die Vorteile von Superkondensatoren erläutert, konzentrieren sich die Forscher des MIT auf die Entwicklung einer selbstladenden Straße , die ein Elektrofahrzeug mittels elektromagnetischer Induktion aufladen soll, entweder im geparkten Zustand oder während der Fahrt, genau wie beim Aufladen eines iPhones ohne Kabel.
Quelle : MIT-Ingenieure entwickeln einen energiespeichernden Superkondensator aus antiken Materialien
