Betonowa bateria osiąga dziesięciokrotną pojemność: Budynki jako magazyny energii

Beton jest najczęściej stosowanym materiałem budowlanym na świecie. W przyszłości mógłby nie tylko służyć jako uniwersalny materiał budowlany, ale także magazynować energię jak bateria. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) udoskonalili "betonową baterię", która magazynuje energię elektryczną i jest jednocześnie odporna strukturalnie. Wyniki zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Jak działa betonowa bateria

Ten rodzaj baterii składa się z cementu, wody, ultradrobnej sadzy i elektrolitów. Tworzy to przewodzącą sieć nanowęglową w betonie. Admir Masic, główny autor badania i współdyrektor MIT EC³ Hub, wyjaśnia:

Zrozumienie, w jaki sposób te materiały "montują się" w nanoskali jest kluczem do osiągnięcia tych nowych funkcjonalności.

Sieć ta pozwala elektrolitom przenikać przez pory i promować przepływ prądu.

Zwiększenie gęstości energii

W eksperymentach zoptymalizowane elektrolity umożliwiły dziesięciokrotne zwiększenie zdolności betonu do magazynowania energii. W 2023 roku, aby zaspokoić dzienne zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię, potrzeba było około 45 metrów sześciennych betonu. Obecnie wystarcza tylko około 5 metrów sześciennych, co jest porównywalne z objętością ściany piwnicy.

Damian Stefaniuk, główny autor badania, wyjaśnia:

Metr sześcienny tej wersji ec3 - mniej więcej wielkości lodówki - może przechowywać ponad 2 kilowatogodziny energii.

Odpowiada to mniej więcej zużyciu energii elektrycznej przez lodówkę przez jeden dzień.

Architektura i praktyczne zastosowania

Betonowe baterie mogą być zintegrowane bezpośrednio z elementami budynku, takimi jak ściany, podłogi czy kopuły. Zainspirowani rzymską architekturą, naukowcy zbudowali miniaturowy łuk, który utrzymywał własne obciążenie, jednocześnie zasilając diodę LED. Masic wyjaśnia:

Może tu występować swego rodzaju zdolność do samokontroli.

Intensywność światła zmienia się w zależności od obciążenia, umożliwiając wyciąganie wniosków na temat integralności strukturalnej w czasie rzeczywistym.

Perspektywy

Betonowe baterie oferują potencjał dla parkingów, dróg i infrastruktury przybrzeżnej. Jak wyjaśnia Stefaniuk:

Dzięki tym wyższym gęstościom energii i wykazanej wartości w szerszej przestrzeni zastosowań, mamy teraz potężne i elastyczne narzędzie, które może pomóc nam sprostać szerokiemu zakresowi uporczywych wyzwań energetycznych.

Łączy ono architekturę nośną z magazynowaniem energii, otwierając perspektywy dla zrównoważonej, wielofunkcyjnej konstrukcji przyszłości.