Zement, Eisen – fertig ist der Stahl­beton. Doch der seit der Antike beliebte Baustoff lässt sich auch anders bewehren – und zwar mit Carbon. Das ultra­leichte und extrem feste Material bietet dabei auch noch mehrerer Vorteile. 

Denn mit dem Carbon lassen sich auch ener­ge­tische Funk­tionen in den Beton inte­grieren, an die bisher nicht zu denken war.

Im von der Bundes­re­gierung geför­derten Projekt C3 (Carbon Concrete Composite) sind mehr als 150 Partner aus Wissen­schaft, Wirt­schaft, Verbänden und Vereinen engagiert, um den Einsatz von Karbon­beton voran­zu­treiben. Vorteile sind:

• leich­teres Bauen
• Form­barkeit des Carbons erlaubt auch unge­wöhn­liche Formen, etwa für Fassaden
• Über­de­ckung der Carbon­ein­lagen muss ncht so groß sein wie bei Stahl, da es an der Luft nicht korrodiert
• Kombi­nation mit verschie­densten Elementen wie PV, Licht­leiter, Druck­sen­soren, elek­tri­schen Leitungen möglich
• beim Stahl auftre­tenden Korro­si­ons­pro­bleme fallen weg, Lebens­dauer etwa von Brücken steigt, die Instand­hal­tungs­kosten sinken
• Wände können dünner gebaut werden als mit Stahl­beton, spart Material und ermög­licht völlig neue archi­tek­to­nische Formen.

Ener­gie­er­zeu­gende Wände

Am Fraun­hofer CSP nutzen Forscher die Eigen­schaften, um Photo­voltaik in den Beton zu inte­grieren. Dafür gibt es drei mögliche Wege: Bei der ersten Variante werden die Solar­module direkt in Beton­bau­teile mit entspre­chenden Ausspa­rungen einge­gossen, sodass sie sich ohne Kanten in die Fassade einfügen.

In Carbon­beton instal­lierte Photovoltaik-​Module: flexibel einstellbar (links), statisch inter­griert und auswech­selbar (Mitte), direkt bündig in den Beton einge­ar­beitet (rechts). Fotos: Urbansky

Die zweite Möglichkeit besteht darin, Solar­module auf Beton­platten zu lami­nieren oder zu kleben. Als dritte Option können die Solar­module mit Druck­knöpfen, Schrauben oder anderen Befes­ti­gungs­me­thoden ange­bracht werden. Auf diese Weise wären die Module abnehmbar.

Eine weitere wichtige Erkenntnis des C3PV-​Projekts: Der Strom­ertrag steigt, wenn die Fassaden nicht plan sind. Durch Neigen, Kippen, Wölbungen oder eine Facetten-​Optik lässt sich die für Photo­voltaik nutzbare Fläche vergrößern. Auch für die typischen Gege­ben­heiten im städ­ti­schen Raum sind solche Fassaden besser geeignet: Es gibt häufig Teil­ver­schat­tungen, zudem reflek­tieren andere Gebäude in der Nähe das Sonnen­licht. Gefragt sind deshalb kleinere und biegbare Solarmodule.

Weitere Forschungs­schwer­punkte sind

• Gebäu­de­hüllen aus Infralightbeton
• Hoch­ge­dämmte Sandwichfassaden
• Ener­gie­spei­cherung
• Tages­licht­nutzung mittels licht­lei­tender Fasern
• Inte­gration von Leuchtdioden
• Inte­gration von Sensoren

Ungelöste Probleme

Bevor das neue Material marktreif ist, müssen jedoch noch weitere Fragen geklärt werden, so das Brand­ver­halten, die Stei­figkeit einzelner Elemente, da Carbon­beton ein noch nicht einge­führter Baustoff ist. Bisher kommt zudem eine Verwendung nur für Fassaden in Frage, da keine Erfah­rungen als tragendes Material vorliegen. Und auch die Korrosion des Carbons im alka­li­schen Milieu des Betons ist noch zu klären. Doch dazu wird bereits geforscht.

Wie eine Disruption den Ener­gie­markt umkrempeln könnte, beschreibt Energieblogger-​Kollege Kilian Rüfer hier auf seinem Blog Sustainment.