10. August 2023, 12:59 Uhr | Lesezeit: 3 Minuten
Forscher aus den USA haben einen Stromspeicher entwickelt, für den nur wenige Materialien nötig sind. Diese sind zumal auch noch reichlich vorhanden. Das Gemisch ist so stabil, dass es auch beim Hausbau zum Einsatz kommen könnte, etwa in einer tragenden Wand oder im Fundament.
Stromspeicher werden unter anderem benötigt, um den selbst erzeugten Strom aus der Photovoltaik-Anlage auch dann nutzen zu können, wenn die Sonne nicht scheint. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um sehr große Batterien, die den Haushalt mit Strom versorgen können. Zudem können sie nahezu unendlich oft entladen und aufgeladen werden. Allerdings sind die Speicher mit hohen Investitionskosten verbunden und befinden sich zum aktuellen Zeitpunkt noch in der Weiterentwicklung. Ein Forscherteam vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) aus den USA ist es nun gelungen, einen Stromspeicher zu entwickeln, der lediglich aus Wasser, Ruß und Zement besteht.
Wie funktioniert der Stromspeicher?
„Die großflächige Implementierung von erneuerbaren Energiesystemen erfordert die Entwicklung von Energiespeicherlösungen, um Ungleichgewichte zwischen Energieangebot und -nachfrage effektiv zu bewältigen“, heißt es in der Zusammenfassung des Forschungsberichts.
Der aus Zement bestehende Stromspeicher ist ein sogenannter „Superkondensator“. Er weist eine Energiedichte von 220 Wattstunden pro Kubikmeter auf und bleibt dabei äußerst stabil. Dabei handelt es sich um elektronische Geräte, die enorme Mengen an elektrischer Ladung speichern können. Dies ist eine Innovation mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten, darunter die Integration der Speicher in Hauswände oder Fundamente. Sie bestehen aus Materialien, die „praktisch überall auf dem Planeten lokal beschafft werden können, nämlich Zement, Wasser und Ruß“, wie im Bericht erwähnt wird.
Der Ruß im Zement bildet dabei ein Art verzweigtes Netzwerk von Leiterbahnen. Wenn zwei Platten dieses Zementgemischs mit einem Elektrolyt – etwa Kaliumchlorid – benetzt werden und durch eine dünne Membran voneinander getrennt sind, entsteht ein funktionsfähiger Superkondensator. Dabei enthält das Zementgemisch eine Beimischung von drei Prozent Ruß. Wenn mehr Ruß beigemischt wird, steigt zwar die Speicherkapazität, aber gleichzeitig sinkt auch die Stabilität.
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Wofür kann man den Speicher nutzen?
Im Grunde kann der neuartige Stromspeicher überall dort zur Anwendung kommen, wo Beton eingesetzt wird. Aufgrund der hohen Speicherkapazität, der schnellen Be- und Entladekapazität sowie seiner strukturellen Festigkeit kann der Stromspeicher „für nachhaltige Wohn- und Industrieanwendungen“, aber auch für selbstladende Straßen für E-Autos zum Einsatz kommen. Zudem können sie zur Energiespeicherung dienen, etwa bei Windkrafträdern und Wasserkraftwerken. Die Forscher gehen von einer Speicherkapazität zwischen 20 und 220 Wattstunden pro Kubikmeter aus. Die Werte variieren, da der Ruß im Zement nicht gleichmäßig verteilt ist.
Da das Material recht stabil ist, kann es sogar in tragenden Elementen beim Hausbau Verwendung finden. Denkbar wäre etwa, ihn in den Wänden oder im Fundament zu verbauen. Zudem ist es nahezu unbegrenzt skalierbar, sodass man damit den Strombedarf eines kompletten Wohnhauses abdecken könnte. Berechnungen zufolge könnte ein Stromspeicher-Fundament mit rund 45 Kubikmetern den täglichen Bedarf eines Haushaltes decken.
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„Die Energiewende erfordert Lösungsansätze, um sie auch bestreiten zu können. Hier sind Innovationen gefragt, sie sich anschließend auch implementieren lassen. Aktuell stellt die Speicherung von Energie noch ein großes Problemfeld dar. Der neuartige Stromspeicher aus Zement und Ruß könnte hier eine probate Möglichkeit sein.“