In een wereld met te veel CO2-uitstoot maar ook materiaaltekorten werkt de Nederlandse start-up AquaBattery aan een opslagtechnologie die beide problemen aanpakt. Emil Goosen, COO en medeoprichter van AquaBattery, vertelt hoe: “Onze flowbatterij slaat elektriciteit op in alleen water en tafelzout. Dat maakt de technologie duurzaam en schaalbaar.”

“In 2012, tijdens mijn studietijd in Groningen, werden wij uitgedaagd om nieuwe applicaties te vinden voor watermembranen”, vertelt Goosen. Daarbij werd gedacht aan energieopwekking bij de afsluitdijk omdat zoet en zout water daar samenkomt, en daarbij kan energie worden gewonnen. De daaruit voortvloeiende ideeën, en de link met elektriciteitsopslag heeft de basis gelegd voor de oprichting van AquaBattery in 2017.

Niet genoeg lithium
“Veel studies en scenario’s blijven uitgaan van oneindige hoeveelheden beschikbare lithium, ondanks dat we weten dat er bij lange na niet genoeg lithium is om in de wereldvraag te voorzien. We moeten ons dus niet alleen maar richten op lithium-ion batterijen, maar ook verder kijken naar andere technologieën, die in bepaalde toepassingen ook nog beter presteren”, aldus Goosen.

De Blue en GreenBattery
AquaBattery heeft met haar technologie twee flowbatterijen ontwikkeld die beiden werken op zoutwater. De BlueBattery wordt opgeladen door verdund zout water te scheiden in geconcentreerd zout water en zoet water. Deze scheiding vindt door middel van elektrodialyse plaats, een elektrochemisch proces dat zout ionen transporteert van de ene naar de andere oplossing via een membraan. Elektriciteit wordt juist uit de batterij onttrokken door het zoet- en zoutwater weer te combineren in het membraan aan de hand van omgekeerde elektrodialyse. Daar komt gelijkstroom bij vrij.

De GreenBattery, ook wel de AquaBattery, werkt ook aan de hand van (omgekeerde) elektrodialyse, maar laadt op door zoutwater om te zetten in een licht zure oplossing (zoutzuur) en een licht basische oplossing (natriumhydroxide). Dat wordt gedaan met behulp van een bipolair membraan dat hydroxide ionen kan doorlaten. Door de twee oplossingen weer te combineren via het membraan komt de energie vrij en ontstaat er weer zoutwater.

Goosen: “De GreenBattery is daarmee wat complexer, maar kan tot tien keer zoveel elektriciteit opslaan in hetzelfde volume als de BlueBattery.”

Duurzaam en schaalbaar
In tegenstelling tot lithium is zowel water als zout in grote hoeveelheden beschikbaar. Dat maakt de techniek niet alleen duurzaam, maar maakt ook snelle opschaling mogelijk zonder dat het de prijs van de grondstoffen omhoog drijft. Daar stoppen de voordelen echter niet.

“In allebei onze flowbatterijen is de opslagcapaciteit (kWh) en het vermogen (kW) onafhankelijk schaalbaar. Door simpelweg de vloeistofhoudende reservoirs te vergroten, neemt de opslagcapaciteit evenredig toe. Dat maakt de technologie effectief voor langere termijn opslag waar lithium-ion juist tekort schiet. Daarnaast hebben deze systemen door de aparte reservoirs geen last van zelfontlading en kan de opslagcapaciteit van 0 tot 100 procent benut worden”, vertelt Goosen.

Toepassingen
Net als bij andere flowbatterijen ligt de round-trip efficiency, het percentage van de elektriciteitsinput dat later uit de batterij kan worden onttrokken, lager dan bij lithium-ion. Toch hoeft dat geen probleem te zijn. Goosen geeft aan dat de technologie van AquaBattery het meest geschikt is voor opslagsystemen die 12 uur of langer aaneengesloten kunnen laden of ontladen.

“Dat zijn juist de toepassingen bij zon- en windparken, industrieterreinen en microgrids die gaan voorkomen dat overschotten van hernieuwbare elektriciteit volledig verloren gaan. Het kostenefficiënt kunnen benutten van het grootste deel daarvan is een grote een stap vooruit“, aldus Goosen.

Op dit moment werkt AquaBattery aan meerdere demoprojecten aan opschaling, met als doel om vanaf 2024 te beginnen met verkopen.