Cementowe baterie. Czy energia może być magazynowana w murach domu?

Receptura na materiał pozwalający magazynować energię pozyskaną z odnawialnych źródeł energii w strukturze budynków jest znana od wieków. Badacze zajmujący się tym zagadnieniem dążą do tego, aby w przyszłości budynki mieszkalne mogły same przechowywać energię elektryczną bez potrzeby zewnętrznych magazynów.

O uwagę naukowców ubiega się mieszanka będąca już w użyciu od czasów starożytnych – cement, woda, sól i sadza. Ta dawno znana formuła, która przez tysiąclecia była używana do tworzenia trwałej zaprawy – równoważnika naszych współczesnych betonowych rozwiązań – znów stała się przedmiotem badań. Okazuje się, że ten sam materiał może nam teraz pomóc w budowaniu domów zdolnych do magazynowania w murach elektryczności, co mogłoby przełożyć się na ich wykorzystanie jako cementowe baterie.

Badania opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences skupiły się na identyfikacji najbardziej efektywnych metod przechowywania energii z odnawialnych źródeł. Chociaż te źródła są ekologiczne, ich stabilność pozostawia wiele do życzenia. Fotowoltaika produkuje energię w dużych ilościach w dni słoneczne, ale w pochmurne dni tej energii może brakować. Podobnie wiatraki – działają efektywnie jedynie przy odpowiednich warunkach atmosferycznych.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Aby uniknąć marnowania energii w okresach nadprodukcji i zabezpieczyć jej zapasy na czas niedoboru, najlogiczniejszym rozwiązaniem wydaje się posiadanie wewnętrznych magazynów energii. Niestety, obecne akumulatory są drogie, z powodu konieczności użycia rzadko dostępnych materiałów. Nawet te tworzone z użyciem starych baterii samochodów elektrycznych nie są ani tanie, ani w pełni ekologiczne. W tej sytuacji pojawiają się badacze z MIT (Massachusetts Institute of Technology) ze swoją innowacyjną propozycją.

Naukowcy z MIT odkryli, że cement zmieszany z sadzą może tworzyć rodzaj superkondensatora. Sadza, pochodząca np. ze spalania biomasy, zawiera węgiel, który jest wysoce przewodzący. Mieszanie cementu z wodą i sadzą sprawia, że węgiel łączy się z kanałami wodnymi w cemencie, tworząc przewodzącą ładunki sieć wewnątrz betonowej struktury.

W ten sposób pomiędzy dwiema stronami ściany, gdzie można umieścić metalowe płytki, tworzy się kondensator cementowy. Podczas ładowania jedna strona nabierze ładunku dodatniego, a druga ujemnego. Przepływ ładunków w sieci węglowej generuje prąd, który można użyć do zasilania domowych urządzeń. W miejsce metalowych płytek można także nasączyć beton elektrolitami, np. chlorkiem potasu, który jest łatwo dostępny.

Na małą skalę takie rozwiązanie może przechowywać niewielkie ilości energii, lecz w przypadku całego domu możliwości stają się znacznie większe. Przykład kondensatora wielkości guzika, który może zasilić diodę LED, pokazuje, że dom średniej wielkości mógłby przechować około 10 kWh, co jest już bardzo interesującą perspektywą.