Beton jako magazyn energii: przełomowa technologia MIT zwiększa pojemność dziesięciokrotnie
Naukowcy z MIT opracowali nowy rodzaj betonu przewodzącego prąd, który może magazynować i uwalniać energię. Dzięki optymalizacji elektrolitów, pojemność magazynowania wzrosła dziesięciokrotnie, otwierając drogę do zastosowania betonu jako superkondensatora w infrastrukturze.
Beton przewodzący prąd – nowy kierunek w magazynowaniu energii
Beton od wieków buduje nasz świat, a teraz może również go zasilać. Zespół naukowców z amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracował przewodzący prąd beton (electron-conducting carbon concrete, ec3), wykorzystujący cement, wodę, ultradrobny węgiel oraz elektrolity. W efekcie powstaje przewodząca „nanosiatka”, umożliwiająca magazynowanie i oddawanie energii przez elementy konstrukcyjne, takie jak ściany czy chodniki.
Dziesięciokrotnie większa pojemność dzięki nowym elektrolitom
Jak podano w najnowszej publikacji zespołu MIT, zoptymalizowane elektrolity i procesy produkcyjne pozwoliły zwiększyć pojemność magazynowania energii przez ec3 aż dziesięciokrotnie. W 2023 roku, do zmagazynowania energii wystarczającej dla przeciętnego gospodarstwa domowego potrzebne było ok. 45 m3 takiego betonu. Obecnie, dzięki ulepszeniom, wystarczy ok. 5 m3 – objętość typowej ściany piwnicy.
„Kluczem do zrównoważonego rozwoju betonu jest tworzenie materiałów wielofunkcyjnych, integrujących magazynowanie energii, samonaprawę czy sekwestrację dwutlenku węgla. Skoro beton jest najczęściej używanym materiałem budowlanym na świecie, warto wykorzystać tę skalę dla dodatkowych korzyści.” – Admir Masic, współdyrektor EC³ Hub i profesor MIT
Nanosiatka i nowe zastosowania
Zaawansowane techniki obrazowania pozwoliły naukowcom z MIT zrekonstruować strukturę przewodzącej nanosiatki wewnątrz betonu. Okazało się, że sieć ta ma strukturę fraktalną i otacza pory betonu, umożliwiając przepływ prądu oraz wnikanie elektrolitów.
„Zrozumienie, jak materiały samoorganizują się w skali nano, jest kluczowe dla uzyskania nowych funkcjonalności.” – Admir Masic
Eksperymenty wykazały, że do ec3 można stosować szeroki zakres elektrolitów – nawet wodę morską, co otwiera perspektywy wykorzystania w infrastrukturze przybrzeżnej, np. w konstrukcjach wspierających farmy wiatrowe offshore.
Nowa metoda produkcji i praktyczne osiągnięcia
Nowatorskie podejście polegało na dodawaniu elektrolitu bezpośrednio do mieszanki betonowej, co umożliwiło tworzenie grubszych elektrod i zwiększenie pojemności. Największą wydajność uzyskano przy zastosowaniu elektrolitów organicznych, m.in. soli czwartorzędowych amoniowych i acetonitrylu. Jeden metr sześcienny takiego betonu może magazynować ponad 2 kWh energii – ilość wystarczającą do zasilenia lodówki przez dobę.
Potencjał architektoniczny i monitoring konstrukcji
Betonowy superkondensator może być zintegrowany z różnymi elementami architektonicznymi i działać przez cały cykl życia budynku. Zespół MIT zbudował nawet miniaturowy łuk z ec3, który pod obciążeniem zasilał diodę LED. Zauważono, że przy zwiększaniu obciążenia światło migotało, co może wskazywać na potencjał do monitorowania stanu konstrukcji w czasie rzeczywistym.
Realne wdrożenia i perspektywy rozwoju
Nowa technologia została już wykorzystana do ogrzewania płyt chodnikowych w Sapporo (Japonia), co może stanowić alternatywę dla tradycyjnego posypywania solą. Naukowcy z MIT podkreślają, że rozwój tej technologii może przyczynić się do transformacji energetycznej, umożliwiając magazynowanie energii z OZE w elementach infrastruktury, a nawet ładowanie pojazdów elektrycznych na parkingach czy drogach.
„Najbardziej ekscytujące jest to, że pokazaliśmy, iż materiał tak stary jak beton może zyskać zupełnie nowe funkcje.” – James Weaver, współautor publikacji i profesor Cornell University
Zobacz również:
- Magazyny energii w Polsce: nowe modele finansowania BESS kluczem do rozwoju
- Holenderski rynek energii: magazyny gazu zapełnione, rekordowe ceny prądu podczas bezwietrznych wieczorów
- ContourGlobal zainwestuje 1,6 GW w magazyny energii we Włoszech
- Drugie życie baterii: ACCIONA Energía i DNV testują magazyny energii z recyklingu e-skuterów
- IFC inwestuje 30 mln euro w R.Power. Nowe magazyny energii w Polsce
Źródło: MIT News
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Mój Prąd 6.0: Przyspieszenie oceny i wypłat dotacji dla prosumentów
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zapowiada, że wszystkie wnioski w szóstej edycji programu Mój Prąd zostaną ocenione w ciągu miesiąca. Wypłaty dofinansowań do fotowoltaiki, magazynów energii i ciepła mają zakończyć się w najbliższych tygodniach.
Fortum rozszerza współpracę ze Steady Energy nad reaktorami SMR do ciepłownictwa
Fińska spółka energetyczna Fortum zacieśnia współpracę z firmą Steady Energy, inwestując w rozwój małych reaktorów modułowych (SMR) dedykowanych produkcji ciepła. Nowa umowa obejmuje wsparcie eksperckie oraz inwestycję kapitałową w innowacyjny reaktor LDR-50.
Coraz większa rola osadów ściekowych w produkcji energii i odzysku fosforu w Niemczech
Niemieckie oczyszczalnie ścieków coraz częściej wykorzystują osady ściekowe do produkcji energii i odzysku cennych surowców, takich jak fosfor. Najnowsze dane Federalnego Urzędu Statystycznego za 2024 rok pokazują zmiany w sposobach zagospodarowania tych odpadów.
Globalne wyzwania i szanse: amoniak jako nośnik energii i wodoru według badaczy MIT
Amoniak może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji energetyki i transporcie wodoru. Nowe badania MIT pokazują, jakie są koszty i emisje różnych technologii produkcji amoniaku na świecie.
Najbogatszy 1% świata zużył swój roczny limit emisji CO2 w 10 dni – analiza Oxfam
Nowa analiza Oxfam ujawnia, że najbogatszy 1% globalnej populacji przekroczył swój roczny limit emisji CO2 już w pierwszych 10 dniach 2026 roku. Wyniki te podkreślają rosnącą nierówność klimatyczną i konieczność zdecydowanych działań wobec największych emitentów.
Autonomiczne dostawcze robovany w Chinach – szybki rozwój i wyzwania technologiczne
W chińskich miastach coraz częściej pojawiają się autonomiczne pojazdy dostawcze. Innowacyjne rozwiązania przyciągają uwagę, ale niosą też nowe wyzwania dla bezpieczeństwa i infrastruktury.
Komentarze