US-Institut: Beton, der neue Energiespeicher?

Es sieht aus wie ein Doppel-Keks, ist aber die Zukunft der Energiewende, sagen seine Erfinder. Ein sogenannter Superkondensator, der Energie speichern und abgeben kann, und zwar schneller als gewöhnliche Batterien. Außerdem besteht er aus Komponenten, die günstig und weltweit verfügbar sind.  

Franz-Josef Ulm, Ingenieurwissenschaftler, seit 1999 Professor an dem renommierten Massachusetts Institute of Technology in Cambridge in den USA sagt:

Sein Team kam auf die scheinbar banale Idee, aus Zement, Ruß und Wasser einen Energiespeicher herzustellen - eine Art Batterie aus Beton. Der Forscher erklärt: "Zement ist hydrophil, liebt Wasser. Deswegen mischen wir Zement mit Wasser, um Beton herzustellen. Ruß im Gegensatz hasst Wasser, puscht Wasser weg. Das heißt, wenn man Ruß ins Wasser gibt, klumpt er sich zusammen und wird von Kräften aus dem Wasser gehalten."   

Der Prozess läuft so: Die Wissenschaftler geben etwas Ruß zum Zement und mischen es mit Ruß-Wasser. Zement hat eine besondere Eigenschaft: Bei herkömmlichem Betonmischen entstehen viele kleine Hohlräume bzw. Bläschen, wenn Wasser mit Zement in Verbindung kommt. Wenn aber Ruß ins Spiel kommt, füllt dieser die Hohlräume und setzt sich darin zu einer Art aderförmigem Netz zusammen.

Die Masse wird 28 Tage lang in Reagenzgläsern aufbewahrt - danach ist sie erhärtet. Diese Blöcke werden nun zurechtgeschnitten - aus den Scheiben werden sogenannte Supercapacitors, zu Deutsch Superkondensatoren gebaut. 

"Für so einen Supercapacitor braucht man zwei Elektroden: eine, die man positiv lädt, die andere, die man negativ lädt", erläutert der Wissenschaftler. "Dazwischen nimmt man Zeitungspapier, das ist unsere Separator-Membran. Und sandwicht die beiden Elektroden zusammen. Mehr ist nicht zu machen, um Energie zu speichern." 

Der große Vorteil: Die magischen Doppelkekse können im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien schnell Energie speichern und abgeben. Außerdem sind sie beliebig skalierbar. Gestapelt in hohe Rohre bzw. Stützen können die Energiespeicher in Wände und Fundamente von Häusern eingebaut werden.  

Das Ziel: ein energieunabhängiges Haus. Tagsüber werden die Superkondensatoren mit grünem Strom, zum Beispiel durch Photovoltaik, aufgeladen und speichern die Energie. Ist keine Sonne mehr da, wird die gespeicherte Energie ins Stromnetz geführt.

Schon in eineinhalb Jahren könnte es so weit sein. Der Wissenschaftler denkt aber längst schon weiter: Auch Windmühlen könnten mit dieser Erfindung in drei bis vier Jahren weitaus effizienter genutzt werden. Ulms Vision reicht sogar bis in die Elektromobilität: 

"Stellen Sie sich vor, dass Sie auf einen Parkplatz beim Einkaufen fahren und Ihr Auto während Ihres Einkaufs geladen wird, ohne dass Sie einen Stecker oder eine Ladesäule finden müssen."

Die neuartige Betonmischung in der Straße würde es ermöglichen, die Batterie eines E-Autos aufzuladen, während es parkt - durch elektromagnetische Induktion. Ähnlich wie beim Aufladen einer elektrischen Zahnbürste.

Beton neu gedacht - aber: Das bekannte Baumaterial ist zwar leicht verfügbar, seine Herstellung jedoch alles andere als umweltfreundlich. Eine zweite Schwachstelle könnte die geringere Festigkeit des modifizierten Betons - etwa wenn es für Straßen verwendet wird - sein.

Und doch: Durch den Einsatz der Superkondensatoren will Ulms Team dem Material eine neue Funktion geben. Und so die Energiewende einen entscheidenden Schritt voranbringen.