Le béton stockant l’énergie pourrait constituer les fondations des maisons à énergie solaire

Un mélange de ciment et de poudre de charbon de bois pourrait permettre aux maisons de stocker l’énergie d’une journée complète dans leurs fondations en béton. Cette nouvelle façon de créer un supercondensateur – une alternative aux batteries qui peuvent décharger l’énergie beaucoup plus rapidement – pourrait être intégrée dans les fondations des bâtiments et des éoliennes. Associé à des sources d’énergie renouvelables, il pourrait également un jour permettre aux fondations de routes en béton de recharger sans fil les véhicules électriques pendant qu’ils roulent.

“Les matériaux sont disponibles pour tout le monde partout, partout dans le monde”, dit François-Josef Ulm au Massachusetts Institute of Technology (MIT). “Ce qui signifie que nous n’avons pas la même restriction qu’avec les batteries.”

Ulm et ses collègues ont montré comment le ciment et le noir de carbone – une version très fine du charbon de bois – peuvent se mélanger à l’eau pour créer un bloc durci contenant de nombreuses structures ramifiées en forme de fil remplies de carbone. Lorsque le béton est trempé dans une solution d’électrolyte commune telle que le chlorure de potassium, les particules chargées de l’électrolyte se déposent sur les structures en fil de carbone pour fournir un potentiel de stockage d’énergie.

Ils ont ensuite transformé deux fines plaques de matériau d’à peine 1 centimètre de large et 1 millimètre d’épaisseur en un supercondensateur en les séparant par une fine couche isolante telle que du papier. La connexion de trois de ces supercondensateurs a produit l’équivalent d’une batterie de 3 volts capable d’allumer une petite LED.

Les chercheurs disent que la prochaine étape pourrait être de créer des supercondensateurs de 12 volts qui peuvent également être connectés pour fournir plus de puissance de charge pour les appareils plus gros. Ils ont calculé qu’un bloc de béton équivalent à un cube de 3,5 mètres de côté pouvait stocker 10 kilowattheures d’énergie. C’est environ un tiers de la consommation quotidienne moyenne d’électricité des ménages aux États-Unis et environ 1,25 fois la moyenne au Royaume-Uni.

Le matériau a conservé ses capacités de charge et de décharge au-delà de 10 000 cycles, ce qui signifie, en théorie, qu’il pourrait fournir un stockage d’énergie pour une maison à énergie solaire pendant plus de 27 ans.

Une complication technique est que les dalles de béton traditionnelles devraient être remplacées par l’équivalent du “contreplaqué de béton” fabriqué avec les supercondensateurs, dit Iouri Gogotsi à l’Université Drexel en Pennsylvanie. Il a suggéré qu’il serait difficile de maintenir le supercondensateur mouillé avec la solution de sel conducteur pendant toute la durée de vie du bâtiment ou de la route.

Pourtant, l’équipe du MIT a exprimé son optimisme quant au nombre de personnes dans le monde qui pourraient commencer à expérimenter ce plan relativement simple pour un supercondensateur à faible coût.

“L’aspect fondamental de cette technologie est qu’il s’agit de deux matériaux historiques et anciens qui se rejoignent, que nous connaissons depuis des millénaires”, déclare J’admire Masic au MIT.