Momentan sieht er nicht unbedingt „super“ aus, der Superkondensator an der Hochschule Coburg: ein kleiner Kasten, zehn mal zehn Zentimeter an den Seiten, 50 Zentimeter hoch und im Wesentlichen aus Beton. Doch das Modell hat es in sich, sagt Bauingenieur Markus Weber:
„Dieser Kondensator schafft es jetzt, eine zehn Watt-Birne etwa 25 Minuten zum Leuchten zu bringen. Wenn Sie das jetzt auf eine Bodenplatte für ein Einfamilienhaus rechnen, da haben wir ganz andere Speichermöglichkeiten.“
Hauswand und Stromspeicher in einem: Beton doppelt nutzen
Beton nicht nur für die Statik nutzen, sondern auch als Stromspeicher: Das ist es, woran Forscher in Coburg zusammen mit Kollegen des Massachusetts Institute of Technology in den USA forschen. Dazu soll der Werkstoff in einen besonders leistungsfähigen Kondensator verwandelt werden.
Diese sogenannten Superkondensatoren sind eine spezielle Variante von herkömmlichen Kondensatoren, deren Kapazität durch ein Elektrolyt erhöht wird. Im Vergleich zu Batterien funktioniert die Technologie hinter der Kondensator-Speicherung völlig anders, erklären die Forscher weiter auf der Website der Bayerischen Ingenieurkammer-Bau (externer Link):
Kondensatoren: Elektrostatik statt chemischer Prozesse
Batterien liefern Strom durch chemische Umwandlungsprozesse. Ein Kondensator nutzt stattdessen Elektrostatik: Im Inneren befinden sich zwei elektrisch leitende Platten, die durch ein isolierendes Material voneinander getrennt sind. Grob gesagt: Wird eine Spannung angelegt, sammeln sich positiv geladene Ionen an der einen, negativ geladene Ionen an der anderen Platte. Zwischen den Platten entsteht ein elektrisches Feld. Hier wird Energie gespeichert.
Damit der Beton zu einer leitenden Platte wird benötigt er vor allem eines: sogenanntes Carbon Black. Im Prinzip ein industriell hergestellter Ruß, der als staubfeines Material dem Zement beigemischt wird, erklärt Weber: „Und das bildet dann in dem Zement ein ganz großes, leitendes Netz. Natürlich muss dann von Außen eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Aber das ist auch alles.“
Kondensator statt Batterie? Die Vorteile überwiegen
Noch sind im Modell mehrere dünne Platten mit dem Spezialbeton aufeinandergeschichtet und mit einem Papier voneinander isoliert. Eines der Ziele sei es aber, den Beton auch als homogene Masse zum Stromspeicher zu entwickeln, erklärt Markus Weber.
Denn Kondensatoren haben im Vergleich zu Akkus und Batterien zwar den großen Nachteil, dass sie nicht besonders viel Energie speichern. Dafür hätten sie sonst ziemlich viele Vorteile: geringe Kosten, keine bedenklichen Chemikalien, fast unbegrenzte Lebensdauer und sehr kurze Ladezeiten.
Doch im Augenblick stehen die Forschenden noch ganz am Anfang ihrer Arbeit: Wie etwa ist das optimale Mischungsverhältnis von Zement und Carbon Black, damit der Beton auch belastbar genug bleibt? Wie stellt man sicher, dass sich der Beton möglichst einfach verarbeiten lässt? Wie entstehende Wärmeverluste vermeiden oder sogar positiv nutzen? Ziel der Wissenschaftler ist es jetzt, ein weltweites Netzwerk von Fachleuten aufzubauen, um ihre Forschung schnell voranzutreiben.
