Betongbatterier ska ge självförsörjande byggnader

Chalmers Tekniska Högskola är världsledande i utvecklingen av laddningsbara betongbatterier. Forskningen som kan revolutionera energianvändningen i byggnader bedrivs av Luping Tang, professor och forskare inom Byggnadsteknologi, samt hans team på institutionen för Arkitektur och Samhällsbyggnadsteknik på Chalmers universitet i Göteborg.

– Den största utmaningen i nuläget är att höja strömstyrkan i betongbatterierna. Betong har en hög motståndskraft men just nu lyckas vi endast skapa en strömstyrka så svag att den bara klarar enklare uppgifter som att ladda telefoner eller tända LED-belysning, berättar Tang.

Fördelar

Målet är att betongbatterierna ska kunna ta tillvara på redan skapad elektricitet som annars skulle gå förlorad. Att ha möjligheten att lagra elektricitet är en fråga som blir mer aktuell i takt med att vi går över till mer väderberoende elproduktion, exempelvis vindkraft och solceller. Vid hög vindhastighet eller mycket sol kan man inte utnyttja all den elektricitet som genereras och att kunna lagra all el som produceras är därför en nyckel till att nyttja dessa kraftkällors fulla potential.

Betongbatterier är särskilt användbara i byggnader som är extra beroende av strömförsörjning, t ex sjukhus. Vid strömavbrott skulle batterierna agera ersättare till den ordinarie elförsörjningen. Tekniken tillåter även användandet av strukturell hälsoövervakning i betongkonstruktioner utan extern elektricitet. I kombination med solceller, för att generera elektricitet, kan man använda sensorer för att upptäcka sprickor eller korrosion hos broar eller i hamnar.

Enligt Luping Tang kan tekniken appliceras på vilken typ av betong som helst och kombineras med solcellspaneler på taken. Strömledningsförmågan i betong är lägre än i kommersiella batterier, men dess stora volym i våra byggnader ger potential till omfattande strömlagring.

Utmaningar

Tester visar positiv utveckling men betongens kemiska sammansättning är utmanande. För att möjliggöra starkare strömstyrka än idag så behöver alkaliniteten bli lägre. Man behöver även tillföra elektrolyter, lösningar som innehåller fritt rörliga joner, för att göra ämnet elektriskt ledande.

- Vi måste lösa elektrolytproblemen för att det ska kunna fungera på riktigt. Det finns ett problem med alkaliniteten, den är jättehög. Lyckas vi minska alkaliniteten skulle det kunna gå fort innan betongbatterierna finns på marknaden, berättar Luping Tang, som tror att det kan vara möjligt redan inom de närmsta tio åren.

En fördel med betongens höga alkalinitet är däremot att metallen, oftast armeringen, i betongen inte rostar, den bidrar alltså till låg korrosionshastighet.

Hur alkaliteten ska kunna minskas utan att kompromissa med de positiva egenskaper som hög alkalitet medför i betong är en av Luping Tang och hans teams stora utmaningar.

Lösningar

Luping Tang verkar dock hoppfull inför framtiden.

– Vi har en teori om hur alkaliniteten ska kunna sänkas, lyckas vi så blir det ett stort genombrott.
Nästa steg blir då att förbättra negativa elektroder, men då krävs ytterligare finansiering. Men den svenska byggsektorn har visat stort intresse för vår forskning så jag är optimistisk!

______________________________________________________________

Fakta:

Alkalinitet
Alkalinitet är ett mått på vattnets förmåga att neutralisera syror, förmågan att tåla tillskott av vätejoner utan att pH-värdet sänks. En högre alkalinitet innebär högre motstånd mot ändringar i pH-värdet.

Betongens normala pH-värde ligger mellan ca 12–13 och har hög alkalinitet.