Een batterij gemaakt van tafelzout en water: dé revolutie van de energieopslag?

Het in 2014 opgerichte AQUABATTERY ontwikkelde een batterij die hernieuwbare energie kan opslaan in zout water. Op deze manier wordt het opslaan van energie veilig – lithium-ionen kunnen verbranden bij oververhitting – door gebruik te maken van goedkope, duurzame en niet-schaarse materialen zoals keukenzout en water. Deze voordelen garanderen langdurige en grootschalige opslag van duurzame energie.

Het bedrijf opende een nieuwe faciliteit in Alphen aan de Rhijn (Nederland) om de eerste modules te produceren en de eerste batterijen te leveren. AQUABATTERY, door de Europese Innovatieraad “een van Europa’s baanbrekende technologieën en baanbrekende innovaties” genoemd, werkt aan de opschaling van het systeem. Ze hebben een vermogensmodule van 10 kilowatt ontwikkeld en willen die in de komende jaren uitbreiden tot 100 en 300 kilowatt.

“Ik ben erg blij dat het zover gekomen is”, zegt trotse Jiajun Cen, CEO van het bedrijf. “Hoewel ons idee rechttoe rechtaan is, is de technologie erachter vrij ingewikkeld. Maar we hebben ervoor gezorgd dat het werkt en economisch beschikbaar is. Dit waren de belangrijkste uitdagingen voor ons.”

Biologische cellen nabootsen

De stationaire batterij bestaat uit twee eenheden: een vermogensmodule met membraanstapels en een opslageenheid van watertanks. Tijdens het laadproces stroomt zout water door membranen, waar het wordt gescheiden in zuur en base – die elk in een aparte tank terechtkomen. Bij het ontladen van de batterij worden de twee stromen gecombineerd en gaan ze opnieuw door het membraan, waardoor hernieuwbare elektriciteit wordt opgewekt.

“Een zoutgradiënt – de energie die ontstaat door het verschil in zoutconcentratie in twee vloeistoffen – creëert een verschil in energiepotentieel”, legt Emil Goosen, oprichter van AQUABATTERY, uit. De membraanstapels lijken op biologische celmembranen. “Het proces bootst actieve zoutoverdracht na, waarbij water en zout in evenwicht zijn. Na het sporten of veel drinken moet dat evenwicht hersteld worden, en sommige cellen halen bepaalde zoutionen uit de bloedbaan”, licht hij toe.

Bovendien is de oplossing schaalbaar, zodat energieopslag gedurende lange tijd mogelijk is – tussen 8 en 100 uur. “Door de omvang van de reservoirs en het watervolume te vergroten, neemt de opslagduur toe”, benadrukt Goosen. “Daarom maken we het flexibel voor elke benodigde toepassing en opslagduur, door onze vermogensmodule te combineren met waterreservoirs van verschillende groottes”, voegt Cen toe.

Flowbatterijen

De tafelzout- en wateraccu valt onder de categorie stroomaccu’s, in het Engels een flowbattery. Een stroombatterij is een batterij waarbij twee vloeistoffen, gescheiden door een membraan, elektrochemische reacties ondergaan. Het systeem van AQUABATTERY bestaat uit membraanstapels die in een 40-ft zeecontainer zijn geplaatst en via leidingen met de waterreservoirs zijn verbonden. Daarom is het goed geschikt voor stationaire toepassingen – zoals de opslag van overtollige stroom uit zonne- of windparken.

“In de plannen voor Horizon Europe – een van de belangrijkste financieringsprogramma’s voor onderzoek en innovatie van de EU – werden lithium batterijen honderden keren genoemd, terwijl flowbatterijen misschien twee keer genoemd werden,” stelt Kees van de Kerk. Hij is de voorzitter van Flow Batteries Europe. Deze overkoepelende organisatie verenigt verschillende belanghebbenden in de EU, die de afgelopen jaren campagne voerden om het potentieel van deze technologieën te promoten en onder de aandacht te brengen.

Flowbatterijen zijn optimaal voor twee soorten gebruik. “Toepassingen met een hoge cyclus – ze kunnen duizenden cycli worden gebruikt zonder dat prestaties worden aangetast – en toepassingen met een lange opslagduur zijn de twee belangrijkste. Bovendien wordt stationaire opslag steeds belangrijker, en we hebben geld nodig om projecten op te starten om de technologie op te schalen,” zegt hij.

'Briljante' oplossing

Volgens Goosen komen er “positieve signalen” uit de EU over energiestrategieën. “Ik zie dat de EU met veel verschillende partijen samenwerkt om meer flexibiliteit toe te voegen aan een energiesysteem dat draait op duurzame energie.” Zijn enige zorg is om de technologie snel genoeg op de markt te brengen.

Bij het realiseren van de overgang benadrukt Cen de “intrinsieke motivatie” van zijn team en hun inzet voor duurzaamheid. “Wat mij het meest bevalt aan hun concept is het opslagmedium. De meeste flowbatterijen gebruiken vanadium – een metaal – omdat het stabiel is, maar een opslagsysteem creëren met alleen zout en water is briljant", zegt Van de Kerk.

Inspanningen

AQUABATTERY is al tien jaar lang druk bezig. Vanaf de allereerste experimenten in een garagebox zijn talloze uren van onderzoek en experimenten aan het idee gewijd. In de productieruimte staan ook verschillende prototypes die het idee tastbaar maken.

Het eerste concept was het opladen en ontladen met behulp van zoet en zout water. Het bedrijf schakelde vervolgens over op de huidige oplossing op basis van zuur om de prestaties te verbeteren en begon te experimenteren met verschillende membraanstapels. In 2017 zette AQUABATTERY zijn eerste pilot op in de Green Village van de Technische Universiteit Delft. Drie jaar later maakte de batterij een reis naar het eiland Pantelleria, Italië, en werd hij getest in een plaatselijke elektriciteitscentrale. Dit is een radicaal verbeterde technologie, waarbij het vermogen en de energiedichtheid zijn vertienvoudigd. Vorig jaar werd het systeem getest in de rioolwaterzuiveringsinstallatie van de Nederlandse stad Gorinchem, die zelf opgewekte hernieuwbare elektriciteit uit een zonnepark gebruikt.

Voor de oprichters van AQUABATTERY moet het beste nog komen. Gedreven door de uitbreiding van hernieuwbare energie, voorspellen zij dat hun product aan verschillende gebruikers zal worden aangeboden. “In eerste instantie mikken we op industriële en commerciële toepassingen. Bedrijven zullen verplicht worden om zonnepanelen te hebben, dus hebben ze langdurige energieopslag nodig om de productie en het verbruik van elektriciteit efficiënt te beheren. In de toekomst willen we onze batterijen installeren in zonne- en windparken als buffer”, besluit Cen.

Het artikel 'Een batterij gemaakt van tafelzout en water: dé revolutie van de energieopslag?' verscheen als eerst op Innovations Origins