Romy de Weert 15 augustus 2023, 15:19

Onderzoekers: goedkoop energie opslaan in cement onder je huis

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een nieuwe manier ontdekt om ​​een supercondensator te maken uit cement, roet en water. Het zou de basis kunnen vormen voor een nieuw, goedkoop energieopslagsysteem onder huis of in de weg.

MIT Cement Supercapacitors 01 press 0 Het voordeel van een supercondensator ten opzichte van een batterij, is dat een condensator relatief snel kan ontladen. | Credits: MIT

Supercondensatoren gemaakt van dit materiaal hebben een groot potentieel om te helpen bij de overgang van de wereld naar hernieuwbare energie, ziet MIT-professor Franz-Josef Ulm. Hernieuwbare energie, zoals wind-, zonne- en getijdenenergie, leveren allemaal op verschillende tijdstippen, die vaak niet overeenkomen met de pieken in het elektriciteitsverbruik. Manieren om die energie op te slaan zijn dus essentieel.

“Er is een enorme behoefte aan grote energieopslag”, zegt Ulm. “Bestaande batterijen zijn te duur en zijn meestal afhankelijk van materialen zoals lithium, waarvan de voorraad beperkt is, dus goedkopere alternatieven zijn hard nodig. Dat is waar onze technologie buitengewoon veelbelovend is, omdat cement alomtegenwoordig is.”

Superbatterij onder je huis

In de nieuwe doorbraak van het MIT worden cement en roet samengevoegd met water om een ​​supercondensator te maken. Een alternatief voor batterijen die elektrische energie kan opslaan. De MIT-onderzoekers die het systeem ontwikkelden, zeggen dat hun supercondensator uiteindelijk zou kunnen worden opgenomen in de betonnen fundering van een huis, waar hij een hele dag aan energie zou kunnen opslaan. En dat terwijl het weinig tot geen extra kosten met zich meebrengt.

Hoe werkt een supercondensator?

Een supercondensator is een vorm van energieopslag die het beste te vergelijken is met een batterij. Het slaat namelijk energie op in de vorm van elektriciteit. Bij de supercondensator gebeurt dat met twee geleidende platen die ondergedompeld zijn in een elektrolyt. Het voordeel van een supercondensator ten opzichte van een batterij is dat een condensator relatief snel kan ontladen. Bovendien kan de nieuwe supercondensator gemaakt worden met veel voorkomende elementen: cement, roet en water.

Een stuk beton van 45 kubieke meter zou zo’n 10 kilowattuur energie kunnen opslaan. Dat is ongeveer net zoveel als een gemiddeld huishouden dagelijks verbruikt. Een huis met zo’n fundering zou dan één dag aan energie kunnen opslaan die bijvoorbeeld wordt opgewekt met zonnepanelen.

Auto opladen tijdens het rijden

Een andere toepassing van het betonmengsel vinden de onderzoekers in het bouwen van wegen. De weg, met daarin de supercondensator, zou energie kunnen opslaan die bijvoorbeeld met zonnepanelen of windmolens langs de weg wordt opgewekt. De weg met de supercondensator geeft de energie weer door aan elektrische auto’s met dezelfde soort technologie die wordt gebruikt om een telefoon draadloos op te laden.

Meer lezen?

Finse start-up verhit bio-afval om CO2 uit de atmosfeer te houden

Het behoeft bijna geen toelichting meer dat ons leven op aarde een gigantische uitstoot van CO2 met zich meebrengt. Een veelgebruikte manier om die uitstoot enigszins (al dan niet tevergeefs) te compenseren, is om bomen te planten. De bomen nemen de CO2 uit de atmosfeer op en zetten die om in zuurstof. Maar: als de geplante bomen op een bepaald moment overlijden, komt de opgeslagen CO2 langzaam weer terug in de atmosfeer. En dan ben je weer terug bij af. Bio-afval beter gebruiken Dat is waar ‘biochar’ om de hoek komt kijken. Biochar is een materiaal dat ontstaat door organisch afval – hout, gewasresten en residuen van afvalwater – te verhitten tot hoge temperaturen, zonder het te verbranden. Dat proces wordt pyrolose genoemd. Het product dat daaruit voortkomt, is een korrel die qua uiterlijk veel wegheeft van houtskool. Door van het organische afval biochar te maken, wordt de CO2 die anders weer vrij zou komen, juist vastgehouden. Als je de korrels in de grond opslaat, wordt de CO2 er voor honderden, misschien zelfs duizenden jaren vastgehouden. Bovendien maakt het de bodem gezonder, wat landbouwoogsten ten goede kan komen. Dit geldt met name voor droge en zure gronden, waardoor boeren in gebieden die aangetast zijn door de gevolgen van klimaatverandering geholpen kunnen worden. Grote faciliteit Het Finse Carbo Culture heeft van de European Innovation Council een subsidie van ruim twee miljoen euro gekregen om hun faciliteit in de buurt van Helsinki te bouwen. Met die faciliteit, waar op grote schaal bio-afval wordt omgezet in biochar, zou naar eigen zeggen kunnen vermijden dat 3.000 ton CO2 per jaar in de atmosfeer belandt. Dat is grofweg te vergelijken met de jaarlijkse uitstoot van 1.500 benzineauto’s. Het bio-afval dat Carbo Culture gebruikt, is afkomstig van nabijgelegen houtbewerkers. De houtsnippers en -korrels die overblijven van hun werkzaamheden, zouden anders in de prullenbak verdwijnen. Het is belangrijk dat het hout niet nog bruikbaar is voor primaire toepassingen, vindt het bedrijf. Dat zou namelijk betekenen dat er meer bomen gekapt moeten worden dan noodzakelijk. Ook vindt het bedrijf het belangrijk om dichtbijgelegen materiaal te gebruiken, om op die manier niet gebruik te hoeven maken van vervuilende transportopties. Afvangen uit de lucht Een andere veelgebruikte techniek om CO2 uit de atmosfeer te halen, is door deze af te vangen uit de lucht. Direct Air Capture, of DAC, wordt die methode genoemd. Omgevingslucht wordt dan met ventilatoren opgezogen, en met een membraan wordt vervolgens het CO2 eruit gefilterd. Volgens Henrietta Moon, een van de oprichters van Carbo Culture, is het opslaan van CO2 met biochar sneller schaalbaar dan met DAC. “Als je naar andere methoden kijkt, zijn die schaalbaar binnen één of twee decennia”, zegt ze. “De natuurlijke systemen (biochar, red.) zijn dat vandaag al.” Lees ook: Ook olietankers gaan CO2-uitstoot afvangenStaalgigant ArcelorMittal wil CO2 afvangen om er brandstof van te makenNederlandse start-up gaat CO2 uit de Ierse lucht verwijderen