batterijen Archieven - Utilities

Voor grootschalige energieopslag is de redox-flowbatterij veelbelovend. Een team onderzoekers van de TU Eindhoven, DIFFER en MIT ontwikkelde een compleet nieuwe electrode met honingraat-poriën die de elektrochemische reactie verbetert. Het materiaal maakt de batterij efficiënter en breder inzetbaar voor verschillende toepassingen. Bovendien kan men het nieuwe membraan makkelijker, goedkoper en op grote schaal produceren.

Batterijen werken op redoxreacties; moleculen die elektronen uitwisselen. De reductor verliest een elektron waarna de oxidator een elektron absorbeert. In het geval van een batterij zijn ze gescheiden van elkaar. Het resulterende ladingsverschil creëert een stroom van elektronent.

Hoewel redox-flow-batterijen veelbelovend zijn, zijn de kosten nog te hoog voor grootschalige toepassing. Onderzoekers van de TU/e en DIFFER werkten samen met MIT-wetenschappers aan het ontwerp van nieuwe elektroden om de efficiëntie van dit type batterij te verhogen.

Stroomsnelheid én reactieoppervlak

Hoe sneller de elektronen stromen, hoe meer elektriciteit de batterij genereert. De elektrode van een redox-flowbatterij heeft daarom een poreuze structuur. Hoofdonderzoeker Antoni Forner-Cuenca van de TU/e: ‘Hoe groter de poriën, hoe makkelijker het elektrolyt er doorheen kan stromen en hoe lager het drukverlies. Maar als de poriën te groot zijn, doen we afstand van het grote oppervlak. Idealiter wil je dus een hoge stroomsnelheid én een groot reactieoppervlak.’

Op dit moment gebruiken redox-flowbatterijen conventionele koolstofvezelelektroden. Deze zijn ontworpen voor lage temperatuur brandstofcellen. Maar deze elektroden zijn complex en duur om te produceren. Het productieproces maakt het bovendien moeilijk om de driedimensionale structuur van de poriën aan te passen aan de gewenste toepassing.

Forner-Cuenca: ‘We moesten terug naar de tekentafel om een beter presterende elektrode te ontwikkelen. Het ontwerp en de keuze van de materialen is daarbij volledig heroverwogen en verbeterd. Geïnspireerd door de membraanwetenschap en -technologie gebruikten we polymeerfasescheiding om de elektrodestructuur te kunnen controleren.

We beginnen daarbij met een vloeibare oplossing en twee polymeren. Door het materiaal onder te dompelen in water, krijg je een poreuze structuur. Eén van de polymeren lost namelijk op. Door te spelen met de samenstelling, het oplosmiddel, de temperatuur en andere parameters kunnen we de poreuze structuur van de elektrode zo nauwkeurig regelen. Het waren deze inzichten die de basis vormden voor ons nieuwe ontwerp.’

Eenvoudiger en goedkoper

Na talloze computersimulaties én experimenteel werk wisten de onderzoekers een materiaal te ontwikkelen waarbij de poriegrootte en -vorm in de elektrode gemakkelijk kunnen worden aangepast. Dat kan door de hoeveelheden oplosmiddel en polymeren te variëren. Forner-Cuenca: ‘Het fabricageproces van ons nieuwe materiaal is veel eenvoudiger en goedkoper. Daarbij biedt het een grotere veelzijdigheid en is het gemakkelijker op te schalen. Het toont aan dat het wel degelijk mogelijk is om een elektrode te maken met zowel een gunstig bulk-elektronentransport als een groot reactieoppervlak.’

Honingraat

Eén van de ontwikkelde structuren bleek een schot in de roos: een ‘honingraat’-elektrode met een zeer veelbelovende combinatie aan grote en kleine poriën. Dat maakt deze structuur geschikt voor grootschalige energieopslag. De grote poriën garanderen de hoge stroomsnelheid, als ware het een snelweg. En de kleine poriën daartussen zorgen voor voldoende reactieoppervlak, de N-wegen.

Met zonne- en windenergie komen we er niet om de klimaatdoelen van Parijs te halen, stellen de leden van het Europees Parlement vast. Daarom komt er ruim baan voor alternatieven zoals waterstof en thuisopslag van energie. Ook stroomopslag in auto’s hoort daarbij.

Het Europarlement nam vrijdag een resolutie aan over de ontwikkeling van waterstof en energieopslag. Het opwekken van energie uit ‘groene waterstof’ is een serieuze aanvulling op zonnepanelen en windturbines. Daarom roepen Europarlementariërs de Europese Commissie op door te gaan met onderzoek naar waterstof. Ook kan Europese steun helpen om de kosten van groene waterstof te drukken en het economisch aantrekkelijk te maken. Verder zouden gaspijpleidingen kunnen worden gebruikt als vervoerslijnen voor waterstof. Het Europees Parlement wil daar meer onderzoek naar, ook omdat gas op termijn zal worden afgebouwd.

Opslag

Zo langzamerhand is duidelijk dat energie uit zon en wind niet altijd betrouwbaar is. Als er te weinig wind staat, kunnen turbines onvoldoende aan de energievraag voldoen. Hetzelfde geldt voor donkere dagen. In dat geval wordt er te weinig zonnestroom opgewekt. Daarom moeten we groene energie opslaan zodat er genoeg is op energiearme dagen. Thuisbatterijen en opslag in auto’s zijn daarvoor goede middelen, aldus het Europees Parlement. Te denken valt aan nieuwe batterijtechnologieën en warmte- en koudeopslag.

Groene slag

Het Europarlement steunt de Europese Commissie in het ontwikkelen van één Europese standaard voor batterijen, zodat de EU steeds minder afhankelijk zal worden van de import ervan uit niet-EU-landen. Omdat deze landen vaker op een milieuonvriendelijke manier met grondstoffen omgaan, is het ook beter om zelf batterijen te ontwikkelen. Door meer in te zetten op recycling en het kopen duurzame grondstoffen kan de EU een groene slag maken, zo stellen Europarlementariërs.

Soepelere regels

Verder moet de EU-regelgeving rond nieuwe energievormen worden versoepeld zodat het makkelijker wordt om over te stappen op waterstof en andere vormen van energieopslag. Momenteel zijn er teveel dubbele belastingen, zijn de energienetwerken verouderd en schieten de EU-netwerkcodes tekort. Voor ontwikkelaars van faciliteiten voor energieopslag is het daardoor lastig werken. Het Europees Parlement wil dat deze barrières opgeheven worden.

Reacties

Nederlandse Europarlementariërs zijn blij met het bereikte resultaat. ‘Energieopslag houdt de toekomstige energieprijs beheersbaar door pieken en dalen op te vangen en is daarmee voor het CDA van groot belang voor een haalbare en betaalbare energietransitie,’ zegt CDA’er Tom Berendsen. ‘We moeten slim investeren in de benodigde infrastructuur. Dat biedt ook kansen voor Nederland.’

VVD’er Bart Groothuis maakt zich sterk voor waterstof. ‘Hier liggen kansen voor Nederland, de energietransitie en vooral ook voor nieuwe bedrijvigheid die deze innovatie kan stimuleren.’

FvD’er Rob Roos vindt het jammer dat schone kernenergie als alternatief niet voorkomt in de plannen. ‘De resolutie duidt enkel op wind- en zonenergie en waterstof. Tegelijkertijd worden de energietargets voor 2030 verder verhoogd terwijl gas en kernenergie worden uitgesloten. Men praat over ‘investeringen’ maar in werkelijkheid gaat het om subsidies. Wie gaat dat dan betalen? FvD pleit voor een andere energiemix, waar ruimte is voor echte innovatie met kernenergie, zuinige omgang met fossiel en gebruik van gas.’

Om Amsterdam te helpen tegen 2030 aan de luchtkwaliteitsstandaarden van de WHO te voldoen, installeert Koolen Industries’ dochterbedrijf Super B high-end lithium ijzerfosfaat batterijen in kanaalboten die van diesel naar elektrisch worden omgebouwd. Super B’s zusterbedrijf Smart Grid, die specialiseert in batterij systeem-installaties, heeft een varende batterij ontwikkeld die wordt gebruikt door Skoon Energy om verschillende applicaties in de stad en haven van Amsterdam te voorzien van mobiele opslagstroom.

‘Lithium ijzerfosfaat batterijen zijn ideaal voor zowel maritieme vaartuigen als middelgrote energieopslag systemen, en als basis voor andere applicaties, omdat ze stabieler en krachtiger zijn, en een langere levensduur hebben dan andere lithium batterij types,’ zei Dennis de Zeeuw, CEO, Super B.

Zonne-energie genereren wordt steeds aantrekkelijker voor de normale persoon. Deze ‘prosumers’ gebruiken elektriciteit en leveren het teveel gegenereerde als overschot aan de netbeheerders.  Gegenereerde elektriciteit moet meteen gebruikt worden, of worden opgeslagen. Koolen Industries heeft geïnvesteerd in een groot scala aan energieopslag oplossingen die in verschillende situaties te gebruiken zijn.

Waterstof bromide flow-batterijen

Voor middelgrote schaal projecten slaan waterstof bromide flow batterijen elektriciteit voor een fractie van de kosten van traditionele lithium batterijen op, middels een veilige manier en met een lange levensduur. ‘Bromide en waterstof zijn overall ter wereld in overvloed beschikbaar. Deze batterijen leveren een hoog vermogen en energiedichtheid, wat voor de goedkoopste middelgrote stationaire energieopslag zorgt. Dit maakt het een perfecte oplossing voor buurten,’ zei Guido Dalessi, CEO, Elestor.

Groene ammonia als schone energieopslag

Groene ammonia biedt weer een andere schone energieopslag en transport oplossing. ‘Groene ammonia kan op grote schaal en weg van de bewoonde wereld geproduceerd worden, bijvoorbeeld op afgelegen wind en zonneparken. Het heeft een hoge energiedichtheid en is gemakkelijk op te slaan. Groene ammonia is veilig en gemakkelijk te transporteren naar waar elektriciteit nodig is. Naast dat het gebruikt wordt voor grootschalige opslag en transport van schone energie, kan groene ammonia gebruikt worden in fuel cell applicaties om vaartuigen en voertuigen aan te drijven,’ aldus Hans Vrijenhoef, CEO, Proton Ventures.

Het creëren van een betaalbaar en betrouwbaar energiesysteem zal zorgen voor een sterke groei van een aantal gebruiksvriendelijke oplossingen, zoals kanaalboten aangestuurd door batterijen, dieselgeneratoren vervangen op evenementen, varende batterijen die gedeeld kunnen worden of slimme laadinfrastructuur voor auto’s, bussen en trucks.

Skoon’s varende batterijoplossing zal bijvoorbeeld zorgen voor het balanceren van het elektriciteitsnetwerk tijdens de piekvraag, zoals wanneer de elektrische toeristen boten hun batterijen moeten opladen. ‘Met de varende batterijen zullen we ook schone energie gaan leveren aan bouwplaatsen, renovatieprojecten en muziekfestivals in delen van de stad waar het elektriciteitsnet vol zit. Als alternatief voor dieselgeneratoren zal deze batterij helpen geluidsoverlast en emissies te reduceren,’ aldus Peter Paul van Voorst tot Voorst, CEO, Skoon Energy.

Het Duitse bedrijf Sonnen komt volledig in handen van Shell. Sonnen richt zich op slimme energieopslagsystemen en innovatieve energiediensten voor huishoudens. De overname sluit aan op de eerder kenbaar gemaakte ambitie van Shell New Energies om meer en schonere energieoplossingen te leveren.

Volgens Shell zal volledige eigendom van Sonnen het bedrijf in staat stellen meer keuze te bieden aan klanten die op zoek zijn naar betrouwbare, betaalbare en schonere energie. Het streven is om de bouw van een klantgericht energiesysteem te versnellen zodat meer huishoudens energie-onafhankelijk kunnen worden en kunnen profiteren van nieuwe kansen op de energiemarkt.

Sonnen levert batterijen en opslagsystemen voor energie. De SonnenBatterie bijvoorbeeld is een thuisaccu die het gebruik van zonne-energie in een huishouden optimaliseert en ’s nachts energie levert met behulp van zonne-energie die overdag wordt opgewekt.

Dit besluit volgt op een investering van Shell in mei 2018 in Sonnen en het betekent dat Sonnen na goedkeuring en voltooiing van de regelgeving een volledige dochteronderneming van Shell wordt.

Schiphol Group investeert in nieuw elektrisch grondmaterieel voor de afhandeling van vliegtuigen. Op Schiphol en andere Schiphol Group luchthavens komen meerdere zogeheten elektrische ‘ground power units’ (E-GPU). Deze E-GPU’s voorzien vliegtuigen op de grond van energie en vervangen de dieselvariant. De aanschaf van de E-GPU’s is in lijn met het actieplan ‘Slim & Duurzaam’ en het klimaatakkoord. De aanschaf leidt tot vermindering van de CO2-uitstoot van de Nederlandse luchthavens.

De mobiele E-GPU’s zijn door Schiphol in samenwerking met ITW GSE en Nissan ontworpen en succesvol getest op de luchthaven. Schiphol heeft vijf exemplaren in gebruik. Luchthavens Eindhoven Airport, Rotterdam The Hague Airport en Brisbane Airport, waar Schiphol een belang in heeft, hebben alle drie één E-GPU in gebruik genomen.

De E-GPU’s worden gebruikt bij vliegtuigen die niet direct aan de terminal staan, maar op een platform. Daarmee zijn ze een aanvulling op walstroom, waarmee op 73 van de 127 vaste opstelplaatsen op Schiphol vliegtuigen elektrisch worden afgehandeld.

Slim & Duurzaam

In het actieplan ‘Slim & Duurzaam’, dat de luchtvaartsector in oktober presenteerde, is onder meer het doel gesteld dat in 2030 de terminals, kantoren en grondoperatie van Nederlandse luchthavens klimaatneutraal zijn. De E-GPU’s dragen bij aan het behalen van dat doel.

De E-GPU’s reduceren de CO2-uitstoot met negentig procent en NOx-uitstoot met 95 procent, ten opzichte van de dieselvariant. In de E-GPU’s zit nu een nieuwe batterij. Op termijn zullen E-GPU’s voorzien worden van batterijen die al een aantal jaar dienst doen in auto’s, zodat deze batterijen kunnen worden hergebruikt. De huidige generatie batterijen in auto’s is sterk genoeg om een nieuwe bestemming te krijgen in het elektrische grondmaterieel.

Elektrisch grondmaterieel

Naast de E-GPU wordt op Schiphol al langer gebruik gemaakt van elektrisch grondmaterieel. Zo wordt er bijvoorbeeld gebruik gemaakt van elektrische bussen op het platform, elektrische bussen op en rond Schiphol, elektrische pushback trucks, vliegtuigtrappen aangedreven door stroom uit zonnepanelen en elektrische of hybride auto’s.

Het Noorse technologiebedrijf EnergyNest en het Italiaanse energiebedrijf Enel gaan samenwerken op het gebied van warmteopslag. De thermische batterij die EnergyNest ontwikkelde wordt geproduceerd op het terrein van Mebin in Europoort. Enel wil testen of warmteopslag in beton zijn thermische elektriciteitsproductie efficiënter en flexibeler kan maken. 

Energieleverancier Enel heeft aangegeven thermische batterij van EnergyNest te testen in een van zijn elektriciteitscentrales. Volgens EnergyNest kan met de betterij aanzienlijk worden bespaard op energie en daarmee op CO2-uitstoot. De terugverdientijd van de batterij ligt volgens EnergyNest onder de drie jaar, wat het een interessantetechnologie maakt voor bedrijven met veel overtollige warmte.

Thermische centrale

De samenwerking met EnergyNest biedt Enel de kans om de Thermal Energy Battery-oplossing van EnergyNest in reële omstandigheden te testen in thermische energiecentrales. Het doel van het innovatieve project is aan te tonen hoe restwarmteterugwinning in thermische energieopslag de flexibiliteit en duurzaamheid van thermische energiecentrales kan vergroten. Met deze activiteit kan Enel de robuustheid van de technologie beoordelen, net als  de potentiële bijdrage aan een hogere efficiëntie en de positieve impact op het milieu.

Energieopslagbeton

Vorige week onthulde EnergyNest zijn eerste thermische batterijmodule, geproduceerd in zijn nieuwe productiehub in Europoort, Rotterdam, op de site van partner Mebin. Verwacht wordt dat de productie voor twee commerciële projecten aan het einde van het jaar zal beginnen. De innovatieve batterijmodules van EnergyNest bestaan ​​uit lokaal geproduceerde, recyclebare materialen – ingelaste stalen buizen met Heatcrete, een hoogwaardig thermisch energieopslagbeton, ontwikkeld in samenwerking met HeidelbergCement, het Duitse bedrijf voor multinationaal gebouwenmateriaal.

 

Time Shift Energy Storage wint de Jan Terlouw Innovatieprijs 2018. Vandaag is het bedrijf als winnaar gekozen uit drie genomineerden. Het ontving daarbij een cheque van 10.000 euro. Green Minerals kreeg de Ambitieprijs.

Time Shift Energy Storage maakte indruk omdat zij industriële energieopslag systemen heeft ontwikkeld op basis van tweedehands batterijen, onder andere uit elektrische auto’s. Momenteel worden de meeste batterijen nog vernietigd. Time Shift Energy Storage heeft een systeem waarmee de gebruikte batterijen worden hergebruikt. Met dit systeem kunnen grote industrieën kosten besparen en worden de maatschappelijke kosten van netbeheerders verlaagd.  

De energieopslagsystemen leveren flexibiliteit voor bijvoorbeeld bij de handel in energie op de onbalans markt. Of als ondersteuning bij duurzame energiebronnen. Daarnaast is het mogelijk energiesopslagsystemen in te zetten bij elektrisch gedreven processen voor het verlagen van piekbelasting of voor het uitbreiden van capaciteit van de netaansluiting. De energieopslagsystemen zijn beschikbaar vanaf 50 kilowattuur tot meer dan vijf megawattuur.

Green Minerals

Naast de Jan Terlouw Innovatieprijs is ook de Ambitieprijs, een geldbedrag van 5.000 euro, uitgereikt, aan Green Minerals. Green Minerals ontwikkeld een proces waarmee CO2 permanent vastgelegd kan worden door gebruik te maken van het mineraal olivijn. Olivijn is een, veelvuldig voorkomend, gesteentevormend groen mineraal met de natuurlijke eigenschap dat het CO2 bindt. Het duurt echter doorgaans dertig jaar voordat het mineraal CO2-verzadigd is, maar Green Minerals kan dit scheikundige proces versnellen naar slechts één uur.

Cement

Interessant andere andere voor de cementindustrie. In 2017 is Green Minerals een bijvoorbeeld samenwerking aangegaan met Heidelberg Cement en RWTH Aachen waaruit het onderzoeksproject CO2MIN is gestart. Hierbij wordt onderzocht wat de toegevoegde waarde en verhouding is van CO2-additief in beton.

Op de Technology Base bij vliegveld Twente wordt een R&D campus gebouwd voor de ontwikkeling van de volgende generatie batterijen. De komende vijf jaar moet het voor tweeduizend mensen werk opleveren. Zij gaan technologieën ontwikkelen voor schone energie via batterijopslag. Het gaat om een investering van 100 miljoen euro.

De campus is een initiatief van Lithium Werks, een bedrijf dat lithium-ijzer-fosfaat accu’s (LFP) produceert. Bestuursvoorzitter Kees Koolen: ‘Hernieuwbare energiebronnen, zoals wind en zon, produceren vaak de meeste energie op momenten dat de vraag laag is. Deze mismatch tussen vraag en aanbod betekent dat het nog steeds nodig is om conventionele kolen- of gascentrales te hebben. Met slimme oplossingen voor energieopslag en -transport zal de energie op het juiste moment en op de juiste plaats beschikbaar zijn. Dit vereist zowel voldoende batterijcapaciteit – we moeten veel meer batterijen produceren – als kunstmatige intelligentiesoftware.’

Lithium Werks werkt samen met Universiteit Twente, ontwikkelingsmaatschappij Oost NL. De campus wordt in fases gebouwd. Het eerste gebouw moet er eind 2019 staan en daar kunnen driehonderd mensen aan het werk.