Betonnen batterij bereikt tienvoudige opslagcapaciteit: Gebouwen als energieopslag

Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. In de toekomst zou het niet alleen als universeel bouwmateriaal kunnen dienen, maar ook energie kunnen opslaan zoals een batterij. Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een "betonnen batterij" verder verfijnd, die elektrische energie opslaat en tegelijkertijd structureel veerkrachtig is. De resultaten zijn gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Hoe de betonbatterij werkt

Dit type batterij bestaat uit cement, water, ultrafijn roet en elektrolyten. Hierdoor ontstaat een geleidend nanokoolstofnetwerk in het beton. Admir Masic, hoofdauteur van het onderzoek en mededirecteur van de MIT EC³ Hub, legt uit:

Begrijpen hoe deze materialen zichzelf op nanoschaal 'assembleren' is de sleutel tot het bereiken van deze nieuwe functionaliteiten.

Dit netwerk zorgt ervoor dat elektrolyten de poriën kunnen binnendringen en de stroomdoorgang bevorderen.

Energiedichtheid verhogen

In experimenten kon met geoptimaliseerde elektrolyten de energieopslagcapaciteit van beton worden vertienvoudigd. In 2023 was er ongeveer 45 kubieke meter beton nodig om aan de dagelijkse energiebehoefte van een huishouden te voldoen. Vandaag de dag is slechts ongeveer 5 kubieke meter voldoende, wat vergelijkbaar is met het volume van een keldermuur.

Damian Stefaniuk, hoofdauteur van het onderzoek, legt uit:

Een kubieke meter van deze versie van ec3 - ongeveer zo groot als een koelkast - kan meer dan 2 kilowattuur energie opslaan.

Dit komt ongeveer overeen met het elektriciteitsverbruik van een koelkast gedurende één dag.

Architectuur en praktische toepassingen

Betonbatterijen kunnen rechtstreeks in bouwelementen zoals muren, vloeren of koepels worden geïntegreerd. Geïnspireerd door de Romeinse architectuur bouwden de onderzoekers een miniatuurboog die zijn eigen belasting ondersteunde en tegelijkertijd een LED van stroom voorzag. Masic legt uit:

Er kan hier sprake zijn van een soort zelfcontrolerend vermogen.

De lichtintensiteit varieert afhankelijk van de belasting, waardoor er in realtime conclusies getrokken kunnen worden over de structurele integriteit.

Vooruitzichten

Betonbatterijen bieden potentieel voor parkeerplaatsen, wegen en kustinfrastructuur. Zoals Stefaniuk uitlegt:

Met deze hogere energiedichtheden en aangetoonde waarde in een breder toepassingsgebied, hebben we nu een krachtig en flexibel hulpmiddel dat ons kan helpen bij het aanpakken van een groot aantal hardnekkige energie-uitdagingen.

Het combineert dragende architectuur met energieopslag en opent perspectieven voor een duurzame, multifunctionele constructie van de toekomst.