W ciągu zaledwie dwóch lat dokonano imponującego postępu – tam gdzie wcześniej potrzebne było 45 m3 specjalnego materiału, obecnie wystarczy jedynie 5 m3 do osiągnięcia tych samych rezultatów. Oznacza to, że przeciętny dom mógłby przechowywać energię w swoich fundamentach lub ścianach nośnych, redukując zależność od tradycyjnych systemów magazynowania i niestabilnej sieci energetycznej.
Betonowa bateria – jak to w ogóle działa?
Najnowsze osiągnięcia zespołu z MIT pokazują dziesięciokrotny wzrost pojemności energetycznej w porównaniu z wynikami z 2023 roku. Technologia ec3, czyli electron-conducting carbon-cement, to niezwykłe połączenie zwykłego betonu z dodatkami umożliwiającymi przewodzenie i magazynowanie ładunków elektrycznych.
Czytaj też: Twoja lodówka może być groźniejsza niż magazyn energii. Nowe badania obalają popularne mity
Jeden metr sześcienny zoptymalizowanego betonu ec3 może obecnie zgromadzić ponad 2 kWh, co odpowiada dziennemu zapotrzebowaniu standardowej lodówki. W praktyce oznacza to, że typowy dom jednorodzinny zużywający ok. 30 kWH dziennie mógłby zapewnić sobie bezpieczeństwo energetyczne wykorzystując zaledwie 15 m3 tego materiału – objętość mniejszą niż standardowe fundamenty.
Jak podkreśla Admir Masic z MIT:
Kluczem do zrównoważonego rozwoju betonu jest opracowanie »betonu wielofunkcyjnego«, który integruje takie funkcjonalności, jak magazynowanie energii, samonaprawa i sekwestracja węgla.
Sekretem niezwykłych właściwości betonu ec3 jest nanostruktura oparta na sadzy węglowej, która tworzy przewodzącą sieć wewnątrz materiału. Skład obejmuje cement, wodę, ultradrobny proszek węglowy o cząstkach nanometrycznych oraz elektrolity.
Jak wyjaśnia Masic:
Zrozumienie, w jaki sposób te materiały »składają się« na poziomie nanometrycznym, jest kluczem do osiągnięcia tych nowych funkcjonalności.
Naukowcy wykorzystali zaawansowaną tomografię FIB-SEM do analizy interakcji między nanosiecią węglową a różnymi elektrolitami. Odkryli, że materiał może efektywnie pracować z szerokim spektrum elektrolitów – od zwykłej wody morskiej po zaawansowane sole organiczne. Najlepsze wyniki osiągnięto z elektrolitami organicznymi, szczególnie solami czwartorzędowego amonu z acetonitrylem.
Damian Stefaniuk zauważa:
Odkryliśmy, że istnieje szeroki zakres elektrolitów, które mogłyby być realnymi kandydatami dla ec3. Obejmuje to nawet wodę morską, co mogłoby uczynić ten materiał dobrym do zastosowania w aplikacjach przybrzeżnych i morskich”. Ta kompatybilność otwiera ciekawe perspektywy dla morskich farm wiatrowych, których konstrukcje wsporcze mogłyby jednocześnie magazynować wytworzoną energię.
Technologia wychodzi już poza mury laboratoryjne. W grudniu 2024 r. samonagrzewające się panele betonowe zostały zainstalowane w parku Odori w Sapporo, gdzie skutecznie radzą sobie z topieniem śniegu i lodu, poprawiając bezpieczeństwo przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia energii.
Kolejnym fascynującym aspektem jest potencjał samomonitorowania konstrukcji. Prototypowy łuk stworzony przez zespół nie tylko wytrzymuje obciążenia mechaniczne i zasila diodę LED, ale również zmienia swoje właściwości elektryczne pod wpływem naprężeń. Kiedy łuk był poddawany większemu obciążeniu, podłączone do niego światło zaczęło migotać, co może stanowić system wczesnego ostrzegania o stanie konstrukcji.
We wrześniu 2025 r. podczas pokazów technologicznych w Fukushimie i NYC Climate Week zespół MIT zaprezentował funkcjonalne prototypy, w tym moduł superkondensatora 12V o pojemności 50F oraz prototyp łuku 9V. Pokazuje to, że technologia dojrzewa do praktycznych zastosowań.
Technologia ec3 stanowi interesujące połączenie starożytnego materiału budowlanego z najnowszymi osiągnięciami nanonauki. W dobie poszukiwań alternatyw dla baterii opartych na rzadkich surowcach, beton zdolny do magazynowania energii może okazać się wartościowym uzupełnieniem miksu energetycznego. Nie zastąpi on oczywiście wszystkich dotychczasowych rozwiązań, ale oferuje ciekawą perspektywę wykorzystania istniejącej infrastruktury do nowych celów. Wizja dróg ładujących pojazdy elektryczne czy domów całkowicie niezależnych od sieci energetycznej wciąż pozostaje odległa, jednak badania MIT pokazują, że nie jest już całkowicie nierealna.