Beton speichert Strom: Wie MIT-Forscher Energie in Gebäuden speichern!

Forscher am MIT haben dafür einen ganz speziellen Superkondensator entwickelt und sagen der sei in der Lage einen durchschnittlichen Haushalt für einen Tag autark versorgen zu können. Das besondere daran ist, dass so der Strom sogar in Hauswänden, in Straßen oder in Türmen von Windrädern speichern kann.
Wie sie das hinbekommen wollen und was das Besondere an den Superkondensatoren vom MIT ist, darum geht’s jetzt.

Dieses Video ist in meinem Breaking Lab-Team entstanden. Verantwortlich aus der Redaktion: Carlotta Mevert, Tabea Desch, Johannes Polotzek, Jacob Beautemps; Editing: Neo Sanjuan Thiele, Aron Kamenz, Jonathan Arndt

Quellen

(1) Mehr Energie aus erneuerbaren Quellen | Bundesregierung
(2) MIT engineers create an energy-storing supercapacitor from ancient materials | MIT News | Massachusetts Institute of Technology
(4) Update Superkondensator: Besser als jeder Akku? - YouTube
(5) Superkondensator - Energiespeicher der Zukunft? | Breaking Lab - YouTube
(7) Energiespeicher: Superkondensatoren statt Akkus | MDR.DE
(8) Superkondensatoren: In 30 Sekunden genug Energie für acht Kilometer | ZEIT ONLINE
(9) Kondensator und Kapazität | LEIFIphysik
(10) Kapazität des Plattenkondensators | LEIFIphysik
(13) Chemie-Nobelpreis 2019: Auf der Suche nach der perfekten Batterie - DER SPIEGEL
(15) Electrified cement could turn houses and roads into nearly limitless batteries | Science | AAAS
(18) Klimakiller Beton: Beton - Wege zu einer besseren Klimabilanz | Klimawandel | Klima | Umwelt | Verstehen | ARD alpha

Ich bin Jacob Beautemps und mache gerade meinen Doktor an der Universität zu Köln. Vor vier Jahren habe ich zusammen mit Philip Häusser diesen YouTube Kanal gegründet und seit 2018 stehe ich nun selbst vor der Kamera. In meiner Forschung an der Uni geht es um das Thema "What comprises a successful educational YouTube video?: the optimization of YouTube videos’ educational value through the analysis of viewer behavior and development via machine learning." Oder kurzgesagt: Wie lernt man auf YouTube und wie können wir das mit künstlicher Intelligenz optimieren. Dies fließt natürlich stark in meine YouTube Videos mit ein, denn hier geht es auch darum möglichst viel über Physik, Chemie, Technik und andere naturwissenschaftliche Themen zu lernen.

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[gwydion]

Ich finde irgendwie den Übergang zwischen Video und Werbung zu fließend es wäre schöner wenn man wenigstens eine kurze pause oder überleitung hätte. Irgendwie am Ende der Werbung war ich kurz verwirrt ob es jetzt weiter um Werbung gehrt oder Video /:

[hegelsmonster]

Ich wollte ein generelles Danke an dich (oder mitsamt deinem Team (?!) senden. Stets berichtest du etwas Neues und versuchst dabei die Balance zwischen Zugänglichkeit und inhaltlicher Tiefe zu halten. Zum Beispiel mag ich es, dass du nicht schlicht sagst: "jo, Leute, das MIT hat ein super-duper Kondensator entwickelt. Das ist die Zukunft von morgen!", sondern erst mal nochmal den Zuschauer versuchst zu erklären, was ein Kondensator ist, was den Kondensator besonders macht und welche Physik, Chemie, Biologie dahinter steckt, die es eben besonders macht. Öfters komme ich beim Zuschauen an meine kognitiven Grenzen, da ich nicht sehr naturwissenschaftlich bewandert bin, aber das ist völlig in Ordnung. Auch finde ich die immer sorgfältige angefügten Quellenverweise super (sollten eigentlich alle Youtuber machen).

[MatzeMaulwurf]

Danke fürs vorstellen. Bei „Beton“ und „Zement“ ist aber einiges durcheinander gegangen.
45m3 pro Haus sind erstmal nicht unrealistisch. Die kommen schnell zusammen. Und ob eine Geschossdecke nun aus 20cm Beton oder 25cm Speicherbeton besteht um die gleiche Statik zu erfüllen ist sicher verschmerzbar. Ich sehe das größte Problem darin, dass wir eigentlich ausschließlich Stahlbeton verbauen. Also im eigentlichen Bauteil große Mengen an Eisen mit verbaut ist. Das sorgt dann für Kurzschluss. Denke daher, dass ist ein recht theoretisches Konstrukt.

[npc_code]

Ich glaube es gibt noch sehr viele fragen. Was passiert wenn man überläd ? Normale Kondensatoren explodieren dann regelrecht. Oder was passiert bei Kurzschlüssen ? Vorallem bei Regen kann ich mir gut vorstellen das das Probleme verursacht.

[Morboxx]

Coole Idee...Aber bei der Nutzung dieser Wände hätte ich noch ein paar Fragen. Was passiert, wenn man da bei voller Ladung einen Nagel reinhaut? Oder gar bohrt? Brauchen wir in Zukunft elektrisch isolierende Wandfarben? Was passiert bei einem Wasserschaden? Ich vermute jetzt einfach mal, dass es da klare Ideen gibt. Ob die Wand lädt oder nicht oder entlädt muss ja so oder so steuerbar sein. Dementsprechend müsste man in gewissen Situationen die Wand entladen können. Oder ist das aus irgendwelchen physikalischen Gründen überhaupt kein Problem?

[vanbjack]

Ich finde die ganze Thematik um Energiegewinnug und Energiespeicherung super spannend. Ich habe von dem ganzen Thema zwar nur sehr grundlegende Kenntnis, finde es aber schön über mögliche Nebenwirkungen, Einsatzgebiete, Gegenargumente und das volle Potential zu grübeln. Da kommen dann die gleichen Ideen, wie hier schon oft aufgelistet: was passiert beim anbohren, zement ist ungleich Beton, ist es im Verkehrswegebau sinnvoll etc.
Was mir wichtig ist, dass die Leute auf Grundlage dessen eine Idee nicht gleich als schlecht darstellen. Es wird halt geforscht und bisher kam eine Kleinbatterie dabei raus. Die Zukunft wird zeigen, ob das ganze Potential hat und welche Einschränkungen dafür gültig sind. Man muss nur schauen, wieviel Energie und Geld man in die einzelnen Ideen steckt.
Ich glaube, dass die Zukunft aus vielen verschiedenen Energiespeichern besteht, die als einzelnes nicht sehr ergiebig sind, aber genau am richtigen Ort Energie abgreifen/speichern können und in der riesigen Masse die Energieversorgung sichern.

[wernerderchamp]

Auch wenn ich das ne coole Idee finde - Kondensatoren haben in der Regel eine recht hohe Selbstentladung, was sie für längere Speicherzeiten unsinnig macht. Auch die Fragen wie sicher das ganze bei Beschädigung, Wassereinbruch, etc. ist, dürfte für diesen Anwendungszweck eine Rolle spielen.
Am Ende sehe ich das gerade bei der Frequenzhaltung. Da braucht es Speicher, die direkt auf dem Wechselspannungs-Sinus aufsitzen um bei großen Lastsprüngen (z.B. ein Sturm knickt einen Mast um - 30.000 HH ohne Strom) sehr schnell eingreifen, um die Frequenz zu halten bis Batterien gegensteuern können (was bis zu 1 Sekunde dauert). Aktuell wird das durch sich drehende Turbinen von Kohle und Gaskraftwerken geregelt.

[amon]

Ihr schafft es immer, mich mit Themen zu unterhalten, die mich eigentlich gar nicht interessieren. Weiter so! xD Man lernt immer wieder was Neues dazu!

[robkiez]

3:16 Ahhh, Diebstahlschutz, indem man die Schrauben rund macht. Wie von Dir gewohnt - sehr clever!

[MrElofix]

Beim Beton mit Ruß angereichert als Speicher für Energie mache ich mir über die Langlebigkeit etwas sorgen. Wie ja bekannt ist tendiert Beton über die Jahre doch häufig zu vielen kleinen Spannungsrissen . Das würde ja dann die "Leiterbahnen" darin quasi beschädigen und zu einer erheblichen Minderung der Speicherfähigkeit führen.
Ob der Werkstoff das Material der Zukunft werden wird...hmmmm...ich bezweifle das.

[my-tschischlak]

Ich hatte mal den 1-Farrad Elko im Auto, parallel zur Bass-Endstufe, der war groß wien kleiner Feuerlöscher^^ Gabs mal günstig im Conrad vor 15y glaub ich, gab knackige Bässe weil "trancient spikes" damit gefüttert werden konnten was die Batterie/Lichtmaschine nicht schaffte. Fürn Haus is das natürlich interessanter, sowas kann man eher sinnvoll gebrauchen.

[klaus-gunthtervoituret]

Also meine Betonwände haben 3 Lagen Armierung. Zudem habe ich mein Büro innen mit Magnetfarbe 3x gestrichen und in den meisten Wänden sind jede Menge Bohrungen für Kabelbündel oder Dübel. Ich habe höchsten Wert auf Stabilität und Redundanz sowie Abschirmung gelegt. Da würde es wihl nicht klappen. Die Armierung ist ja auch die Erdung. Bei mir werden immer beide Pole der Solarzellen über Überspannungsableiter mit der Erde verbunden.

[michaellichter]

Das könnte man in 3D gedruckte Häuser gleich mit einbringen eine geniale Idee.

[pascalfranke]

Hallo,

danke für das interessante und gute Video.

[trveCharon]

Und dann will man einmal ein Bild aufhängen und haut nen Nagel in die Wand. 😮 Todesfalle?

Edith sagt: Coole Technologie, aber wohl eher was für drei Ecken weiterentwickelt...

[adrianwipf]

Ein interessanter und lustiger Gedanke.
Das war's dann auch schon.

[petakozalin]

Ist halt Forschung! Neben den vielen schon gestellten Fragen, frage ich mich, wie verhält sich so eine Kondensator-Wand bei Blitz-Überspannungen und wie wirkt sich eine Blitzschutz-Anlage aus?

[hpeterh]

Interessante Idee. Ein ganzes Haus würde ich damit nicht bauen wollen. Die Kondensatoren haben sicher eine begrenzte Lebensdauer. Damit wird die Lebensdauer des Hauses begrenzt. (Alle Superkondensatoren, die ich aus der Elektronik kenne, haben begrenzte Lebensdauer) Was ist im Brandfall? Wenn das Haus brennt, entlädt sich dann der Kondensator und es brennt ab, wie eine Wunderkerze?
Dennoch, zumindest für Sonderanwendungen ein interessantes Konzept.

[Tjard]

Ich finde das Klingt nach einer echt coolen Technologie. 👍
Im direckten einsatz in z.B. Hauswänden habe ich da allerdings noch ein Paar Sicherheitsbedenken.
Ich frage mich was passiert wenn, der Beton angebohrt wird weil jemand etwas an die Wand schrauben möchte. Und was noch viel wichtiger ist, wass passiert wenn die wand nass wird, in bezug auf Erdung und Berührbarkeit. Bringt ja nichts wenn man die Wände im Haus dann nicht mehr anfassen darf, weil sich die Kondensatorwand dann durch einen selbst komplett entlädt.
Das könnte ganz schön gefährlich sein. Gerde weil sich Kondensatoren mit hohen Strömen entladen lassen.🤔

[Marco-xzrf]

Kannst du mal ein video machen, was man theoretisch bauen müsste, um die Energie eines Blitzeinschlages benutzen oder speichern zu können?