Koplopers: De Arnhemse batterij die stroom én waterstof kan maken

Hoe meer zonne- en windenergie we opwekken, hoe meer we van die energie zullen moeten opslaan. In de serie Koplopers bezoekt NU.nl deze winter projecten die ons een kijkje in de toekomst van duurzame energieopslag geven. In dit deel: de ‘flowbatterij’ die duurzame stroom opslaat én waterstof produceert.

Op steeds meer plekken in Nederland verrijzen naast wind- en zonneparken grote containers met batterijen. Die accu’s moeten de duurzame stroom een tijdje vasthouden. Zo kan zonnestroom ook ‘s nachts het elektriciteitsnet op en windstroom op momenten dat het niet waait. Maar voor al die accupakketten gebruiken we nu de totaal verkeerde technologie, vindt directeur Guido Dalessi van de start-up Elestor. Zijn bedrijf werkt aan een batterij die het mogelijk moet maken om groene elektriciteit veel goedkoper op te slaan. Nu zitten er meestal lithiumbatterijen in die opslagcontainers. Dat is hetzelfde soort accu dat in laptops en elektrische auto’s zit. Maar voor grootschalige opslag van elektriciteit, die vervolgens over een periode van vele uren of dagen weer moet worden terug geleverd, is volgens Dalessi een andere technologie nodig.

Broom en waterstof komen weer samen in de accu

De accu van Elestor is een flowbatterij. Dat wil zeggen dat die gebruikmaakt van twee grote opslagtanks met daartussen een membraan waar een chemische reactie plaatsvindt. Als de accu leeg is, is een van de tanks gevuld met waterstofbromide (in vloeibare vorm). Onder spanning wordt dat gesplitst in broom en waterstofgas, dat in de andere tank terechtkomt.

Om weer elektriciteit af te geven, wordt de waterstof weer gekoppeld aan het broom, waarbij elektriciteit vrijkomt. Vervolgens herhaalt dat proces zich. Volgens Elestor kan de accu vele duizenden cycli worden gebruikt zonder dat hij capaciteit verliest.

Een groot voordeel is dat broom en waterstof overal ter wereld in overvloed aanwezig zijn. Broom zit in zeewater en is een bijproduct van zoutwinning. Lithium is juist relatief schaars, terwijl de vraag snel groeit. Daarom is de prijs van 1 ton lithium in de afgelopen jaren al flink gestegen.

“Dat je hier en daar containers met lithiumbatterijen ziet staan, heeft ermee te maken dat ze beschikbaar zijn”, zegt Dalessi. “Maar het is niet de beste economische oplossing hiervoor.”

Windpark wordt een ‘duurzame energiecentrale’

Bijzonder aan de Arnhemse accu is dat je hem gemakkelijk meer opslagcapaciteit kan geven door de broom- en waterstoftanks groter te maken. Daarbij hoeft het vermogen, dus de hoeveelheid stroom die hij in één keer kan opnemen of afgeven, niet mee te groeien. Dat is bij lithiumaccu’s wel het geval.

Dalessi vergelijkt het met een auto: “Als je heel ver wil kunnen rijden, heb je niet een grotere motor, maar een grotere tank nodig.” Daarom is de flowbatterij volgens hem bij uitstek geschikt voor wind- en zonneparken die ‘duurzame energiecentrales’ willen worden. Met genoeg opslagcapaciteit zouden die uiteindelijk constant stroom kunnen leveren, dus ook als het dagenlang bewolkt of windstil is.

Accu kan gigantisch worden

Naast het kantoor van Elestor staat al een vroege versie van de flowbatterij. De tank met broom is begraven, terwijl de waterstof wordt opgeslagen in een iglovormige ballon. Die opstelling neemt nu nog evenveel ruimte in als een paar parkeerplekken, maar in de toekomst moeten de Elestor-batterijen veel groter worden.

Daarom werkt Elestor ook samen met Vopak, het bedrijf dat bekend is van de gigantische opslagtanks voor olie en andere grondstoffen. De bedrijven hopen uiteindelijk een accu te realiseren die zo groot is, dat hij tienduizenden huishoudens tien uur lang van stroom kan voorzien.

Straks koppeling met een waterstofnet

Bijzonder aan de Elestor-accu is dat hij tijdens het opladen waterstof maakt. Dat gas kan worden opgeslagen in een tank, maar zou in de toekomst ook rechtstreeks naar een waterstofnet kunnen stromen. Als de batterij moet worden ontladen, haalt hij weer evenveel waterstof uit datzelfde net.

“Je hebt dan geen waterstoftank meer nodig, dus het is goedkoper en het kost minder ruimte”, zegt Dalessi. Het wordt voor energiebedrijven dan mogelijk om waterstof te produceren als er veel duurzame stroom is en via hetzelfde systeem stroom te produceren als dat nodig is.

Naar verwachting wordt deze constructie op steeds meer plekken mogelijk. Voor de verduurzaming van de industrie moeten er in de komende jaren door het hele land waterstofleidingen komen. Zo kunnen bedrijven overstappen van aardgas of kolen naar duurzame waterstof.

30 miljoen euro groeigeld

Elestor haalde afgelopen zomer 30 miljoen euro aan investeringen binnen, onder meer van het Noorse energiebedrijf Equinor en Vopak. Met dat geld wil de start-up een fabriek bouwen om de accu’s grootschalig te produceren.

Uiteindelijk moet dat een batterij opleveren waarmee energie voor maximaal 5 eurocent per kilowattuur kan worden opgeslagen. Dat is twee à drie keer goedkoper dan opslag in bestaande lithiumaccu’s.

Dalessi ziet dat met vertrouwen tegemoet. “Die 30 miljoen, dat is leuk. Maar de validatie is veel leuker”, zegt de ondernemer. “Je kan je wel voorstellen dat Equinor ons dubbelzijdig geroosterd heeft voordat ze instapten. Dat ging niet op basis van een mooi verhaal. Geloof mij dat wij hier aan een zwaar examen onderworpen zijn. Dat vind ik eigenlijk veel belangrijker dan die 30 miljoen.”