In het NewBat-project wordt een heel nieuwe variant van de Redox Flow Batterij (RFB) ontwikkeld. Die batterij moet betaalbaarder zijn dan de batterijen die nu op de markt zijn en geen gebruik maken van schadelijke of schaarse grondstoffen. QuadriE is een van de uitvoerders van dit project en zit momenteel midden in het ontwikkelproces van de batterij.

“We proberen het systeem goedkoper te maken, zodat het breder toepasbaar wordt. En ook veel duurzamer dan de huidige systemen. Dat is ons doel”, begint Lex van Dijk, directeur van QuadriE. Want volgens hem zijn de RFB’s die nu op de markt zijn, relatief duur en maken ze vaak gebruik van schadelijke of schaarse metalen. Binnen het NewBat-project werken zij daarom aan een duurzamere en goedkopere batterij.

“Er zit al het woord flow in, dat betekent dat er een vloeistof in zit en dat maakt een Redox Flow Batterij verschillend van andere batterijen.” Legt Van Dijk uit. Een RFB werkt als volgt: Je hebt twee tanks met vloeistof. In de ene tank zit een vloeistof die een elektron kan afstaan, de vloeistof in de andere tank kan juist een elektron opnemen. Die vloeistof pomp je door een elektrode, en zo kan je de batterij opladen en ontladen. Een membraan zorgt ervoor dat ‘de lading’ van het systeem in balans blijft.

Flexibele opslag
Het voordeel van Redox Flow Batterijen is dat ze erg flexibel zijn. “De hoeveelheid energie die je opslaat is onafhankelijk van de hoeveelheid vermogen die eruit komt.” Je kan namelijk zowel de cel als de tanks groter of kleiner maken. Daardoor kan je kiezen of je veel opslag wil met minder vermogen, of juist een hoger vermogen met iets minder opslag.

De RFB waar QuadriE aan werkt, biedt opslag voor zo’n twintig uur. Daarmee zit de RFB tussen lithiumbatterijen en waterkrachtcentrales in. Volgens Van Dijk is daar veel behoefte aan en kan het daarom goed worden ingezet voor de dagelijkse schommelingen in vraag en aanbod van elektriciteit. Voor dag- of weekopslag is een RFB volgens hem ideaal. “Je kan prima zeggen ‘ik sla tien uur op, ik wacht vijf dagen en dan ontlaad ik het weer’.”

Van Dijk ziet RFB’s vooral als aanvulling op andere typen batterijen. Voor mobiele applicaties, zoals een auto of telefoon, blijven lithiumbatterijen heel handig door hun hoge energiedichtheid. En voor seizoensopslag zijn waterstof of waterkrachtcentrales juist erg geschikt. Maar voor stationaire opslag is een RFB uitstekend te gebruiken.

Van lithium naar organisch
Veel RFB’s maken nu gebruik van het metaal vanadium. Daar kunnen heel efficiënte batterijen mee gemaakt worden, maar gebruik van dit metaal kent ook een aantal nadelen, vertelt Van Dijk. Het staat bijvoorbeeld op de lijst van kritieke materialen van de EU, omdat vanadium vooral in China en Rusland zijn. Daarnaast is het een toxisch metaal, variëren de kosten sterk en is er lang niet genoeg vanadium op de wereld om aan alle vraag naar energieopslag te kunnen voldoen. Met vanadium werk je ook in vrij ‘extreme’ omstandigheden, waardoor je in de andere onderdelen van je batterij PFAS nodig hebt.

We moeten dus af van materialen zoals vanadium en PFAS, zegt van Dijk. QuadriE heeft al een membraan ontwikkeld dat is gemaakt van organische materialen, in plaats van metaal. Deze behaalt volgens Van Dijk dezelfde efficiëntie als de ‘ouderwetse’ RFB met lithium. In het NewBat-project wordt deze batterij opgeschaald van labformaat naar bench scale: een stap verder naar het uiteindelijk op de markt brengen van de batterij.

In het tweede deel van het NewBat-project verdiept QuadriE zich in organische redoxreacties. Daarvoor wordt naar de natuur gekeken, want in levende wezens vinden de hele tijd redoxreacties plaats, vertelt Van Dijk. “Het grote voordeel van die organische elektrolyt is dat waar ze uit bestaan is eigenlijk koolstof, waterstof en zuurstof, net als ons lichaam. En dat is gewoon in overvloed aanwezig, dus je hebt nooit problemen dat daar een tekort van is”

In een project op een rioolwaterzuivering worden micro-organismen onderzocht om nieuwe redoxreacties te vinden die gebruikt kunnen worden in een RFB. Rioolwaterzuivering is een uitstekende plek, niet alleen omdat hier micro-organismen in overvloed aanwezig zijn, maar ook omdat een batterij op deze plek van pas zal komen, volgens Van Dijk. “Ze hebben die aansluiting omdat ze voor bepaalde calamiteiten ingericht moeten zijn, bijvoorbeeld als ze het water van een enorme regenbui moeten verwerken. Maar dat zijn piekjes, meestal is dat niet.”

Goedkopere elektrolyt
Het doel van het NewBat-project is niet alleen om een duurzamere RFB te maken, die nieuwe batterij moet ook goedkoper worden dan de huidige varianten. Van Dijk legt uit dat de kosten van een RFB voornamelijk zitten in de elektrolyt, dus het vanadium, en in de cel waar de elektrodes in zitten. Het gebruiken van organische materialen is ook goedkoper dan de metalen die nu gebruikt worden en zo zal ook de doelstelling dat de FRB goedkoper moest worden, naar verwachting behaald worden.

Om ook kostenefficiënt om te gaan met de nieuwe RFB, zal deze naar verwachting niet in individuele woningen worden ingezet. Technisch gezien zou dat kunnen, maar de batterij is meer geschikt voor grotere projecten zoals windparken, bedrijventerreinen, zonnevelden, woonwijken, of misschien wel als onderdeel van het elektriciteitsnet.

Dat is simpelweg een stuk voordeliger, vertelt Van Dijk. “Je hebt die tankjes, de pompjes en die cel. Als je die twee keer zo groot maakt, wordt de batterij niet twee keer zo duur. Dus het is vanuit economisch aspect handig om het te clusteren.”

Samenwerken
Het NewBat-project wordt publiek en privaat gefinancierd, onder andere door TKI Urban Energy. QuadriE voert het samen uit met TU Eindhoven, woonstichting ‘thuis, ValleiEnergie en MTSA. Van Dijk vertelt dat QuadriE veel haalt uit de samenwerking met deze organisaties “Wij zijn natuurlijk echt op die techniek gericht, maar er is natuurlijk veel meer dan die techniek alleen.”

De batterij moet op een manier ontwikkeld worden die direct toepasbaar is in de praktijk. “Het is zonde als je iets ontwikkelt waarvan ze later op de markt zeggen ‘dat wil ik niet’. Dus ik vind het juist heel waardevol dat je die terugkoppeling hebt met elkaar.”

Van Dijk hoopt dat dit soort innovatieprojecten in de toekomst ook nog zullen bestaan. “Voor dit soort ontwikkelingsprojecten is financiering natuurlijk heel belangrijk. En ik hoop dat die financiering, die hulp vanuit de overheid wel blijft bestaan.” In de toekomst kan dat lastiger worden nu investeringen in het Nationaal Groeifonds zijn stopgezet, waar het ontwikkelen van nieuwe batterijen ook onder valt.

Van Dijk is wel optimistisch over het huidige onderzoek. “We hebben nu goede resultaten, dus in die zin ziet het er veelbelovend uit. Je komt natuurlijk altijd hobbels tegen in zo’n ontwikkelingsproject, dingen die tegenvallen en dingen die meevallen.” In 2026 is het eerste deel van het project afgerond, dan moet er een nieuwe membraancel liggen. In 2027 zal het tweede deel worden afgerond, dan moet er een pilot liggen voor de organische redoxkoppels in de rioolwaterzuivering.