Rozwój technologiczny zmusza nas czasami do znalezienia rozwiązania nowych problemów. Niewykluczone, że zrównoważona ekologicznie architektura zyska wkrótce nowego sprzymierzeńca – budulec o wyjątkowych właściwościach.
Energetyczny problem domów z OZE
Jednym z wyzwań, przed jakimi stanęło współczesne budownictwo i potrzeby klientów, są nadwyżki energii odnawialnej. Aby wytłumaczyć Wam to w dużym skrócie – w momencie, w którym panele fotowoltaiczne produkują najwięcej energii, ta nie jest zużywana na bieżąco. Zamiast tego wędruje do sieci i rozliczana jest przez operatora w jednym z dwóch systemów, net-metering lub net-billing.
W idealnej sytuacji najlepiej by było, gdyby wyprodukowaną energię móc zmagazynować i zachować dla siebie w momencie, kiedy jej potrzebujemy. Dlatego na popularności zyskują tzw. magazyny energii, czyli zespół akumulatorów zdolnych przechowywać prąd do wykorzystania „na potem”. Jednego można być pewnym – banki energii to technologia pozwalająca wycisnąć jeszcze więcej korzyści z instalacji PV.
Z magazynem energii wiąże się jednak pewien problem – instalacja wymaga miejsca, a im więcej pojemności chcemy, tym więcej akumulatorów należy wcisnąć do budynku. Nie każdy jednak chce, aby połowę pomieszczenia technicznego zajmowała ściana baterii. Nauka udowadnia, że wkrótce to „ściana” będzie mogła zostać akumulatorem.
Czym jest „betonowa bateria”?
Naukowcom z MIT udało się usprawnić ec3 – jest to mieszanka cementu, wody, bardzo drobnej sadzy z nanocząsteczkami i elektrolitu. W ten sposób powstaje beton o nanosieciowej strukturze zdolnej przewodzić prąd, czyli – innymi słowy – mieszanka materiału budowlanego o cechach akumulatora.
Z eksperymentów przeprowadzonych w 2023 roku wynikało, że typowe gospodarstwo domowe potrzebuje ok 45 m3 ec3, aby móc przechowywać dostatecznie dużo energii. Naukowcy poświęcili więc ostatnie lata na lepsze zrozumienie tego, jak materiały wiążą się między sobą w skali nano. W tym celu wykonano sekwencyjne usuwanie warstw betonu za pomocą skupionych wiązek jonowych, a następnie dokonano obrazowania za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego i techniki FIB-SEM. Odkryto wtedy, że sieć zdolna przewodzić prąd to w rzeczywistości konstrukcja fraktalna otaczająca pory ec3.
Dzięki lepszemu zrozumieniu, jak sieć drobnej sadzy z nanocząsteczkami funkcjonuje i współpracuje z elektrolitem w betonie, udało się poprawić pojemność konstrukcji dziesięciokrotnie, w efekcie czego metr sześcienny materiału jest w stanie przechować teraz 2 kilowaty energii. Aby lepiej to sobie wyobrazić – ściana o rozmiarze typowej lodówki dwudrzwiowej jest w stanie przechować wystarczającą ilość energii, aby zasilać ją przez cały dzień.
Póki co naukowcy przetestowali działanie nowego betonu jedynie na małym łuku i zasilającym oświetlenie LED, jednak możliwości, jakie otwiera nowa technologia, są bardzo interesujące i wykraczają poza sferę zasilania AGD. Ec3 wykorzystano już m.in. do zaprojektowania podgrzewanego chodnika w japońskim Sapporo. Kto wie, czy w przyszłości drogi nie będą budowanie właśnie z takiego elektrycznego betonu, który – zamieniając śnieg i lód w spływającą na pobocze wodę – stanowiłby alternatywę dla solarek wyjeżdzających zimą na drogi.
Od łuku do budowania domów – magazynów energii upłynie z pewnością jeszcze trochę czasu, ale trudno nie patrzeć z optymizmem na nowe rozwiązanie, biorąc pod uwagę ogromne znaczenie elektryczności w codziennym życiu.
