Revo­lu­tio­niert Car­bon­be­ton das ener­ge­ti­sche Bauen?

Nicht nur Formenvielfalt, auch Multifunktionalität erlaubt Carbonbeton, links eine Bewehrung, rechts das fertige Betonelement. Carbonbeton, C3, Carbon Concrete Composite, Photovoltaik
Nicht nur Formenvielfalt, auch Multifunktionalität erlaubt Carbonbeton, links eine Bewehrung, rechts das fertige Betonelement.

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 C³, Carbon Concrete Composite, Photovoltaik
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.