Onderzoekers hebben een energieopslagsysteem ontwikkeld, een supercondensator noemen ze die, waarmee voor lange tijd energie in de  kan worden opgeslagen, met cement, roet en water. Die relatief goedkope systemen zouden de overmaat aan energie van windmolens en zonnepanelen tussentijds kunnen opslaan, denken ze. Dat is mooi maar cement heeft wel een grote koolstofvoetafdruk.
Cement en roet zouden, in combinatie met water, kunnen fungeren als supercondensator om (elektrische) energie op te slaan. Supercondensatoren worden als alternatief gezien voor batterijen voor het opslaan van elektrische energie. Het gedachte systeem zou goedkoop zijn en de overmaat aan hernieuwbare energie kunnen opslaan (de meeste hernieuwbare energie is niet ‘op commando oproepbaar’). De onderzoekers van MIT stellen dat de supercondensator in de fundering van huizen zou kunnen worden ingebouwd, zonder dat dat veel extra kost die in staat zou zijn de energiebehoefte voor een dag op te slaan.
Condensatoren zijn vrij simpele elektrische componenten die bestaan uit twee stroomgeleidende platen ondergedompeld in een elektrolyt, gescheiden door een membraan. Als er een spanning over de platen gezet wordt dan verzamelen de positieve ionen in de elektrolyt zich aan de negatieve plaat, terwijl de negatieve ionen zich verzamelen rond de positief geladen plaat. Doordat het membraan de ionen tegenhoudt, blijft dat ladingsverschil behouden. De opslagtijd is (bijna) willekeurig lang (geen systeem is perfect) en die energie kan, anders dan bij batterijen, indien nodig heel snel vrijkomen.
Supercondensatoren zijn eenvoudigweg condensatoren die veel energie kunnen opslaan. Dat hangt af van de oppervlakte van de geleidende platen. Het vernieuwende in deze ontwikkeling is de methode om de cementplaat te maken met een groot effectief oppervlak door een netwerk van geleidend materiaal in het cement. Dat geleidende materiaal is roet (koolstofpoeder). Met water krijg je dan die condensatorplaten met een uiterst groot effectief oppervlak.

Die platen worden dan in een elektrolyt, zoals een kaliumchlorideoplossing, ondergedompeld of eigenlijk worden die poreuze platen volgepompt met elektrolyt. De hele zaak wordt afgemaakt met een scheidingslaag (een membraan oid om die ladingen gescheiden te houden) en klaar is de supercondensator. Als je de polen weer aansluit geeft de condensator de opgeslagen energie weer vrij.
Het mooie van dit systeem zou zijn dat door de hydratering van het cement de koolstofdeeltjes, die waterafstotend zijn, als een netwerk van draadjes door het cement worden gedreven. Daarvoor hoef je maar zo’n 3 volumeprocenten koolstof aan het cement toe te voegen, stellen de onderzoekers.

Grote behoefte

Met de opkomst van hernieuwbare energie is er, zoals gesteld, een grote, groeiende behoefte aan energieopslag. Daar is deze techniek uitermate geschikt voor, stelt Franz-Josef Ulm. De onderzoekers rekenden uit dat een blok van 45 m³ zo’n 10 kWu kan opslaan. Dat zou ongeveer het dagverbruik van een gemiddeld huishouden zijn.

Als ze meer roet toevoegden dan 3 vol% kon de supercondensator meer energie opslaan, maar daardoor wordt het beton wel wat zwakker. Dat is geen probleem als het beton niet (al te) sterk hoeft te zijn. Voor toepassingen in, bijvoorbeeld, fundering zou de grens liggen bij 10 vol%.
Een groot voordeel van het systeem is dat dat volledig opschaalbaar zijn (de onderzoekers hebben zelfs minicondensatortjes gemaakt). Ulm: “Je kunt platen van 1 mm maar ook van 1 m maken. Je kunt er een lichtdiode een paar seconden mee laten branden of een huis van stroom voorzien.” Ook zou je het cement/koolstof-beton ook als verwarmingsbron kunnen gebruiken door dat beton onder stroom te zetten, zegt de onderzoeker.

“Dit is een heel nieuwe manier om naar beton te kijken als onderdeel van de energieovergang.” Naar puntje is natuurlijk dat cement een geweldig grote koolstofvoetafdruk heeft.

Bron: Science Daily