Inleiding
Ervoor zorgen dat Nederland in 2050 volledig van het fossiele gas af is en zich CO₂-neutraal mag noemen, is een grote uitdaging. Hiervoor moet een flinke energietransitie in werking worden gesteld. Om fossiele brandstoffen te vervangen door duurzame energiebronnen, is het belangrijk dat je deze het hele jaar door kunt gebruiken. Daar zijn flowbatterijen voor: die slaan overtollige energie op, zodat hij kan worden gebruikt voor periodes waarin er te weinig energie wordt opgewekt.
Van flowbatterijen zijn verschillende varianten ontwikkeld. Er zijn immers veel verschillende actieve materialen die gebruikt kunnen worden om stroom op te slaan. Voorbeelden zijn vanadium-flowbatterijen en organische flowbatterijen. Allemaal hebben ze zo hun voor- en nadelen. De ene variant heeft een lange levensduur, maar gebruikt stoffen waarvan de productie duur is. De andere gebruikt goedkopere stoffen, maar is weer niet zo efficiënt. De Nederlandse scale-up Elestor heeft naar eigen zeggen de beste combinatie van actieve materialen gevonden: waterstof en bromide. Efficiënt, duurzaam én goedkoop, zo stelt het bedrijf.
Laten we het eerst even hebben over de werking van een flowbatterij. Dit energie-opslagsysteem maakt gebruik van twee grote opslagtanks die elk onderdeel zijn van een eigen gesloten circuit waarin de inhoud van de betreffende tank circuleert. Beide circuits treffen elkaar bij een membraan. Dat is een speciale laag die selectief ionen, in dit geval protonen, doorlaat.
Werkingsprincipe van de waterstofbroomflowbatterij (bron: dr. M. Tuckner).
Als de accu volledig is ontladen, is een van de tanks - in het geval van Elestors systeem - gevuld met waterstofbromide. Onder spanning, oftewel tijdens het laden van de batterij, wordt deze stof gesplitst in broom en waterstofgas. Het broom wordt niet door het membraan doorgelaten, blijft in de tank met waterstofbromide (HBr) en vormt dibroom. De waterstof (H₂) wordt in de andere tank opgeslagen, omdat hij nodig is voor het ontladen van de batterij. In essentie is de laadreactie een elektrolyse, maar dan niet van H₂O (zoals in traditionele elektrolysers), maar van HBr. De elektrolyse van HBr verloopt volgens Elestor efficiënter.
Om elektriciteit af te geven, wordt de waterstof weer gekoppeld aan het broom, waarbij elektriciteit vrijkomt. In essentie gedraagt de batterij zich dan als een brandstofcel, alleen niet van waterstof en dizuurstof, maar van waterstof en dibroom. De batterij is daarmee zowel een elektrolyser (bij het opladen) als een brandstofcel (bij het ontladen), gecombineerd in één cel.
Deze waterstofbroomflowbatterij is volgens oprichter Wiebrand Kout vooral ideaal voor grote wind- en zonneparken. Het is dus niet per se de bedoeling om de beste algemeen inzetbare flowbatterij te maken. Voor toepassingen zoals wijkopslag zijn andere batterijen, zoals de ijzerflowbatterij van het Amerikaanse ESS, mogelijk geschikter, geeft Kout toe. Desalniettemin moet de potentie van deze Nederlandse innovatie allerminst worden onderschat. Dat werd vorig jaar onderstreept toen het bedrijf een flinke investering van 30 miljoen euro wist op te halen. Daar moest de scale-up wel eerst acht lange jaren voor werken.
Wiebrand Kout presenteert zijn systeem aan Willem-Alexander.
