Een grote tank, een grote hoeveelheid water en veel keukenzout. Het is boodschappenlijst van de ingrediënten en gereedschappen die nodig zijn om een maaltijd voor de hele buurt te koken, maar wat er nodig is om een veilige en efficiënte batterij te maken om energie van je zonnepanelen op te slaan. Maar waag je niet aan doe-het-zelven; dit Nederlandse bedrijf weet wel beter.
Waarom dit belangrijk is:
Achter veel batterijtechnologieën gaan materialen schuil zoals lithium, dat alleen in sommige delen van de wereld wordt gedolven. Europa heeft er geen directe toegang toe en is dus afhankelijk van andere regio’s om batterijen te produceren. Er bestaan echter alternatieve oplossingen en AQUABATTERY is er daar één van.
AQUABATTERY, geboren in de gangen van de Technische Universiteit Delft en gevestigd in Alphen aan de Rijn, heeft een robuuste, klimaatbestendige oplossing voor energieopslag ontwikkeld. Hun technologie slaat energie op in water en biedt daarmee een veilige en goedkope oplossing. Het belangrijkste is dat het systeem gebruik maakt van grondstoffen die net zo beschikbaar zijn als water en keukenzout, waardoor de afhankelijkheid van andere landen voor de levering van bijvoorbeeld lithium wordt vermeden.
Accu’s helpen het elektriciteitsnet enorm, omdat ze de overstap naar meer hernieuwbaar opgewekte energie vergemakkelijken, belastingen stabiliseren en de vraag beheren. Gezien de aard van het systeem noemde de European Innovation Council het systeem van AQUABATTERY “een van Europa’s baanbrekende technologieën en baanbrekende innovaties”. Achter het concept gaan lange jaren van ontwikkeling schuil. Tijdens een bezoek aan het nieuwe hoofdkantoor van het bedrijf vatte ceo Jiajun Cen de lange aanloop als volgt samen: “Hoewel ons idee eenvoudig is, is de achterliggende technologie vrij ingewikkeld. Al waren het opschalen en in werkelijkheid brengen van onze batterij de belangrijkste uitdagingen.”
Dit is een artikel uit ons tijdschrift IO Next: Energy Storage. In de puzzel van ons nieuwe energiesysteem is het in evenwicht brengen van vraag en aanbod van energie de grootste uitdaging. Daarom wijden we dit magazine aan dat cruciale puzzelstuk.
Spelen met energiepotentialen, zoals biologische cellen doen
De stationaire batterij bestaat uit twee eenheden: een energiemodule met membraanstapels en een opslageenheid van watertanks. Tijdens het opladen stroomt zout water door membranen, waardoor het wordt gescheiden in zuur en base – elk eindigend in een aparte tank – waardoor energie wordt opgeslagen. Bij het ontladen van de batterij worden de twee stromen gecombineerd en opnieuw door het membraan geleid, waardoor hernieuwbare elektriciteit wordt opgewekt.
“Een zoutgradiënt – de energie die ontstaat door het verschil in zoutconcentratie in twee vloeistoffen – creëert een energiepotentiaalverschil,” legt Emil Goosen, oprichter van AQUABATTERY, uit. De membraanstapels bootsen na wat biologische celmembranen doen. “Het proces bootst actieve zoutoverdracht na, waarbij water en zout in evenwicht zijn. Na het sporten of veel drinken moet dat evenwicht worden hersteld en sommige cellen halen bepaalde zoutionen uit de bloedbaan,” verduidelijkt hij.
Bovendien zijn de opslagcapaciteit en het vermogen schaalbaar, waardoor energieopslag gedurende lange tijd mogelijk is – tussen acht en honderd uur. “Door de grootte van de reservoirs en het watervolume te vergroten, neemt de opslagduur toe,” benadrukt Goosen. “Daarom maken we het flexibel voor elke toepassing en de benodigde opslagduur, door onze energiemodule te combineren met waterreservoirs van verschillende grootte,” voegt Cen toe.
Doorstroomaccu’s
De tafelzout- en waterbatterij valt onder de categorie flowbatterijen. Een flowbatterij is een batterij waarbij twee vloeistoffen, gescheiden door een membraan om ionenuitwisseling mogelijk te maken, elektrochemische reacties ondergaan. Het systeem van AQUABATTERY bestaat uit membraanstapels die in een 40-ft zeecontainer zijn geplaatst en via leidingen verbonden zijn met de waterreservoirs. Daarom is het goed geschikt voor stationaire toepassingen, zoals de opslag van overtollige energie uit zonne- of windmolenparken.
“In de plannen voor Horizon Europe – een van de belangrijkste financieringsprogramma’s voor onderzoek en innovatie van de EU – werden lithiumbatterijen honderden keren genoemd, terwijl flowbatterijen misschien twee keer werden genoemd,” zegt Kees van de Kerk. Hij is de voorzitter van Flow Batteries Europe. Deze overkoepelende organisatie verenigt verschillende belanghebbenden op het gebied van flowbatterijen in de EU, die de afgelopen jaren campagne hebben gevoerd om het potentieel van deze technologieën te promoten en onder de aandacht te brengen.
Te midden van de vele technologische opties die beschikbaar zijn op het gebied van accu’s, zijn flowaccu’s optimaal voor twee soorten gebruik. “Toepassingen met een hoge cyclus – ze kunnen duizenden cycli worden gebruikt zonder dat dit ten koste gaat van hun prestaties – en toepassingen met een lange opslagtijd zijn de twee beste”, zegt hij. Volgens hem is het gewoon “briljant” om dit met zout en water te doen.
Inspanningen
AQUABATTERY heeft bijna tien jaar gewerkt om zover te komen. Vanaf de allereerste experimenten in een garagebox zijn er ontelbare uren onderzoek en experimenten aan het idee besteed. In de productieruimte van het nieuwe bedrijf geven verschillende prototypes een tastbare tijdslijn van de inspanningen.
Het eerste concept was het opladen en ontladen met zoet en zout water. Daarna schakelde het bedrijf over op de huidige oplossing op basis van zuur om de prestaties te verbeteren en experimenteerde het met verschillende membraanstapels. In 2017 zette AQUABATTERY zijn eerste pilot op in de Green Village van de Technische Universiteit Delft. Drie jaar later ging de batterij op reis naar het eiland Pantelleria in Italië en werd daar getest in een plaatselijke energiecentrale. Het team heeft de technologie in de loop der jaren radicaal verbeterd en het vermogen en de energiedichtheid vertienvoudigd. In 2022 werd het systeem ook getest in de rioolwaterzuiveringsinstallatie van de Nederlandse stad Gorinchem, die zelf opgewekte hernieuwbare elektriciteit uit een zonnepark gebruikt.
Toekomstige toepassingen
Het Nederlandse bedrijf kan een vermogensmodule van tien kW aanbieden en is van plan om de technologie in de komende jaren op te schalen naar 100 kW en 300 kW. Als onderdeel van dit proces is het bedrijf een samenwerking aangegaan met het Noorse duurzame energiebedrijf Statkraft. Dit jaar zal AQUABATTERY een proefproject uitvoeren op de campus van het waterkennisinstituut Deltares in Delft om de opschaling van de technologie en de business case voor zonne-plus-batterijopslag te valideren.
Voor de oprichters van AQUABATTERY moet het beste nog komen. Gedreven door de uitbreiding van hernieuwbare energie voorzien ze dat ze hun product naar verschillende gebruikers zullen brengen. “In eerste instantie richten we ons op industriële en commerciële toepassingen. Bedrijven zullen verplicht zijn om zonnepanelen te hebben, dus hebben ze langdurige energieopslag nodig om de productie en het verbruik van elektriciteit efficiënt te beheren. Later willen we onze batterijen installeren in zonne- en windparken om ze te bufferen,” besluit Cen.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
