Épületekből akkumulátorok? – Cement alapú energiatárolót fejlesztenek egy svéd egyetem kutatói

Egy húszemeletes beton épület, ami óriás akkumulátorként képes energiát elraktározni? Ez az utópisztikus elképzelés a malmöi Chalmers Műszaki Egyetem Építészeti és Építőmérnöki karának kutatói szerint hamarosan akár valósággá is válhat.

Dr. Emma Zhang és Luping Tang kutatócsoportja a jövő lehetséges építőanyagait vizsgálja. Áttörő kutatásuk során a világon elsőként sikerült cement alapú energiatárolót létrehozniuk. A koncepciójuk alapja egy olyan cement-alapú keverék, amelyben rövid szénszálak vannak a vezetőképesség és a hajlítószilárdság növelése érdekében. A keverékbe ezután egy fémmel bevont szénszálas hálót ágyaztak, így született meg sok kísérletezés után az a prototípus, amelyet a kutatók most bemutattak.

3/4
Emma Zhang és Luping Tang – Chalmers University of Technology

"A beton akkumulátor-technológiát vizsgáló korábbi tanulmányok eredményei nagyon alacsony teljesítményt mutattak, ezért rájöttünk, hogy újszerű módon kell gondolkodnunk, és más módon kell előállítanunk az elektródát. Ezt a konkrét ötletet, amelyet kifejlesztettünk – amely ráadásul újratölthető is – még soha nem vizsgálták korábban. Most már laboratóriumi léptékben is bizonyítottuk a koncepciót" – magyarázta Emma Zhang.

Luping Tang és Emma Zhang kutatásai során olyan újratölthető cementalapú akkumulátort állítottak elő, amelynek átlagos energiasűrűsége 7 wattóra négyzetméterenként (vagy 0,8 wattóra literenként). Az energiasűrűség az akkumulátor kapacitását fejezi ki, és szerény becslések szerint az új Chalmers-akkumulátor teljesítménye több mint tízszerese lehet a korábbi betonakkumulátor-kísérleteknek. Az energiasűrűség még mindig alacsony a kereskedelmi forgalomban kapható akkumulátorokhoz képest, de ezt a korlátot le lehetne küzdeni, köszönhetően annak a hatalmas térfogatnak, amellyel az akkumulátor épületen belüli felhasználás esetén megépíthető lenne.

1/4
Újratölthető cementalapú akkumulátorok – Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Az energiatárolási problémák megoldásának lehetséges kulcsa

Az akkumulátor legfontosabb tulajdonsága, hogy újratölthető. A koncepció továbbfejlesztése és kereskedelmi forgalomba hozatala esetén a felhasználási lehetőségek szinte megdöbbentőek: az energiatárolás az egyik nyilvánvaló lehetőség, a felügyelet egy másik. A kutatók szerint a LED-ek táplálásától kezdve a 4G-kapcsolatok biztosításán át a távoli területeken a betoninfrastruktúra korrózió elleni katódos védelemig terjedhet a felhasználási terület.

"Napelemes panelekkel párosítva például elektromos áramot is szolgáltathatna, és energiaforrásként szolgálhatna az autópályák vagy hidak felügyeleti rendszereihez, ahol a betonelem által működtetett érzékelők érzékelhetnék a repedéseket vagy a korróziót" – javasolja Emma Zhang.

A szerkezetek és épületek ilyen módon történő felhasználásának koncepciója forradalmi lehet, mert alternatív megoldást kínálna az energiaválságra, mivel nagy mennyiségű energiatárolást biztosítana.

A beton, amelyet cement és más összetevők keverésével képeznek, a világ leggyakrabban használt építőanyaga. Fenntarthatósági szempontból messze nem ideális, de a funkcionalitás hozzáadásának lehetősége új dimenziót kínálhatna. Emma Zhang megjegyezte:

"Elképzelésünk szerint a jövőben ez a technológia lehetővé teheti, hogy a többszintes épületek egész szakaszai funkcionális betonból készüljenek. Ha figyelembe vesszük, hogy bármilyen betonfelületre be lehetne ágyazni egy réteg ilyen elektródát, akkor hatalmas mennyiségű funkcionális betonról beszélünk."

Kihívások továbbra is fennállnak

Az ötlet még nagyon korai stádiumban van. A technológia kereskedelmi forgalomba hozatala előtt még megoldásra váró kérdések közé tartozik az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása és az újrahasznosítás lehetőségeinek kifejlesztése.

"Mivel a betoninfrastruktúrát általában ötven vagy akár száz éves élettartamra építik, az akkumulátorokat úgy kell továbbfejleszteni, hogy megfeleljenek ennek, vagy hogy élettartamuk lejártával könnyebben cserélhetők és újrahasznosíthatók legyenek. Ez egyelőre nagy kihívást jelent technikai szempontból" – mondta el Emma Zhang.

A kutatók azonban bíznak abban, hogy az innovációjuk még sok mindent tartogat.

"Meggyőződésünk, hogy ez a koncepció nagyban hozzájárul ahhoz, hogy a jövő építőanyagai további funkciókkal rendelkezzenek, például megújuló energiaforrásként" – zárta Luping Tang.

forrás: sajtóközlemény

Szerk.: Hulesch Máté