De energietransitie vraagt naar verschillende opties om grote en kleine hoeveelheden energie op te slaan voor een korte of lange periode. Om dat te realiseren is er echter veel innovatie en ontwikkeling nodig om energie op te slaan in batterijsystemen wanneer de opwek de vraag overschiet. Solar365 sprak Dirk van Asseldonk, themaleider voor batterijsystemen voor een duurzame energievoorziening, van de Battery Competence Cluster NL, over hoe het samenbrengen van kennis kan zorgen voor een functioneel energie- en batterijnetwerk in de toekomst.  

The Battery Competence Cluster NL is ontstaan vanuit de Brainportregio met als doel om het Nederlandse batterij-ecosysteem te verstevigen. Vanuit regionale ontwikkelingsmaatschappijen ontstonden allerlei initiatieven om kennis en innovatie omtrent batterijen te verenigen. OostNL stak de hand op om hierin het voortouw te nemen en sinds 2022 werken ze samen met Brainport Development, RAI Automotive Industry NL en het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat aan vier pijlers om de Nederlandse batterij-infrastructuur te verbeteren.

“Eén van de belangrijkste wapenfeiten van vorig jaar is dat een groep experts vanuit verschillende kennisinstellingen, overheden en bedrijven een actieagenda batterijsystemen aan de Tweede Kamer heeft angeboden en gepubliceerd. In lijn met de actieagenda heeft het consortium een aanvraag voor het Nationaal Groeifonds.  Deze is inmiddels conditioneel goedgekeurd en daarmee hebben we voor de komende acht jaar samen met bedrijven en kennisinstellingen 296 miljoen euro subsidie gekregen”, aldus Van Asseldonk.

Vier pijlers van de actieagenda
Het Battery Competence Cluster NL heeft vier pijlers in kaart gebracht die het maatschappelijke veld vertegenwoordigen. De eerste pijler is recycling. Efficiënte recyclinginfrastructuur is namelijk nodig om de kritieke grondstoffen in batterijen terug te winnen. Het Battery Competence Cluster gaat zich daarom richten op het realiseren van recyclingcapaciteit in Nederland.

De tweede pijler zijn duurzame batterijcomponenten en productieprocessen. Volgens het Battery Competence Cluster is het van belang dat batterijen waar mogelijk gemaakt worden van duurzame materialen die lokaal te winnen zijn. Dit is goed voor het milieu en hiermee creëer je strategische onafhankelijkheid ten opzichte van andere landen.  

De derde pijler zijn batterijsystemen voor zware mobiliteit: elektrische bussen, scheepvaart, hijskranen en andere toepassingen worden ook steeds meer geëlektrificeerd maar vragen wel een op maat gemaakte oplossing voor energieopslag. De toepassingen zijn veeleisend, maar de vraag naar opslag is in deze sector is inmiddels groot genoeg om daar een mouw aan te passen.

De vierde en laatste pijler is de specialiteit van Van Asseldonk zelf, namelijk batterijsystemen voor een duurzame energievoorziening. Hierin richt hij zich op het vergaren van kennis en competenties op het gebied van de ontwikkeling en productie van circulaire bulkbatterijen. Met de juiste duurzame technologie kan het elektriciteitsnet ook met hernieuwbare energie in balans worden gebracht en kan de industrie worden voorzien van duurzaam opgewekte energie.

Bulkbatterijen
Er is niet één heilige graal om het energiesysteem in balans te brengen, vertelt Van Asseldonk, er moeten meerderen technologieën ontwikkeld worden die op verschillende momenten kunnen worden ingezet. Een van die mogelijkheden is de bulkbatterij.

In veel studies wordt vooral gekeken naar nieuwe toepassingen van de lithium-ion batterijen, maar ten aanzien van bulkbatterijen zijn er diverse nieuwe technologieën, zoals de redox flowbatterij: “Zo’n bulkbatterij bestaat uit twee grote vaten, een positief geladen kation en een negatief geladen anion. Tussen de twee zit een kleiner systeem die de vloeistof van het ene naar het andere vat pompt, en daarmee elektriciteit oplaadt en afgeeft”, legt Van Asseldonk uit.

Van Asseldonk vertelt verder: “Dit systeem kan volledig circulair worden gemaakt met materialen die in Nederland makkelijk te verkrijgen zijn. Zoals waterstofbromide wat uit zeewater kan worden gehaald en ook weer kan worden terug geleverd.”

De bulkbatterij is het meest kostenefficiënt bij grotere installaties en kan dus ook het beste worden ingezet op wijkniveau, als buurtbatterij. Je loopt daarmee echter wel tegen een politiek aspect aan, omdat er nog vraagtekens zijn omtrent het eigenaarschap van een buurtbatterij. Omdat de bulkbatterij vooral geschikt is voor grote installaties kan deze batterij ook worden ingezet voor elektrificatie van de zware industrie.

Wanneer de businesscase van deze innovatie rond is, kan de bulkbatterij Nederland ondersteunen in de energietransitie. Daarnaast kan de batterij bijdragen aan een sterkere internationale positie op het gebeid van innovatie voor Nederland.

Het batterijsysteem van de toekomst
De bulkbatterij kan dus één van de toepassingen zijn voor ons toekomstige batterijsysteem. Maar een veranderd energieaanbod vraagt om meerdere toepassingen. De bulkbatterij kan worden ingezet om grote hoeveelheden energie op te slaan, maar is niet voor elke opslagvraag het antwoord.

Doordat energie voor een langere periode kan worden opgeslagen in waterstof, kan dit een oplossing zijn voor seizoensopslag, vertelt Van Asseldonk. Vooral in de periode oktober tot februari zijn er soms momenten waarop er én geen zon én geen wind is. Dan kan energie die tijdens periodes met een energieoverschot zijn opgewekt, worden ingezet om de energievraag te voorzien. Het nadeel van waterstof is echter dat er bij elektrolyseprocessen veel energie verloren gaat.

Ook de lithium-ion batterijen hebben volgens het Battery Competence Cluster een belangrijke rol in het batterijsysteem van de toekomst. Deze batterijen zijn nodig bij toepassingen die om een hoog vermogen en een compacte opslag vragen, zoals bij elektrische auto’s. Ze maken meer gebruik van kritieke grondstoffen dan andere eerder genoemde batterijen, daarbij zijn sommige varianten brandgevaarlijk. Daarom stelt Van Asseldonk dat deze alleen moeten worden toegepast op plekken waar geen duurzamer alternatief mogelijk is.

“Mensen moeten weten wat er wat er al bestaat en wat er aankomt. Er zijn meerdere knoppen om aan te draaien zodat er altijd een stabiele energievoorziening is. Het Battery Competence Cluster kan hierin een informerende rol aannemen”, aldus Van Asseldonk.

Van Asseldonk sluit af: “We maken de wereld kapot, dus we moeten ook snel met een oplossing komen. De ontwikkeling van technologie loopt momenteel tegen een glazen plafond aan. Dit is het momentum om onder andere vanuit de overheid actie te ondernemen om dat glazen plafond te doorbreken. Daarmee wordt de technologie betrouwbaarder en goedkoper, en kan Nederland een goede internationale positie verkrijgen.”