Doorbraaktechnologie energieopslag schaalt op in Flevoland

Drop, via Pixabay Public Domain

De Arnhemse startup Elestor installeert in de gemeente Noordoostpolder een flowbatterij met een vermogen van 50 kilowatt. Het innovatieve energieopslagsysteem op basis van waterstofbromide is eind 2018 operationeel.

Op de gemeentewerf in Emmeloord liggen sinds 2016 400 zonnepanelen en enkele kilometers verderop is deze week het grootste onshore windpark van Nederland officieel in bedrijf genomen. Daarmee is Emmeloord een toplocatie voor opslagstartup Elestor om zijn grootste prototype tot nu in de praktijk te testen.

Als onderdeel van de test kunnen deelnemers van de coöperatie Energiepioniers Noordoostpolder gebruikmaken van de opgeslagen elektriciteit. Hoeveel energie de testflowbatterij in Emmeloord kan vasthouden, vermeldt het persbericht niet. Wiebrand Kout, oprichter van Elestor, noemde in het interview hieronder een typische opslagcapaciteit van 150 à 250 kilowattuur voor systemen met een vermogen van 50 kilowatt.

Interview van 20 oktober 2016 over de kansen en uitdagingen voor flowbatterijen hieronder.


Vers uit het lab: Energieopslag voor 5 cent per kilowattuur

Het Arnhemse bedrijf Elestor ontwikkelt een flowbatterij die de grootschalige opslag van duurzame elektriciteit echt betaalbaar maakt. Samen met Witteveen+Bos maakt Elestor de eerste stap van laboratorium naar praktijk. 

Alles in het teken van minimale kosten

Met de versnellende groei in duurzame elektriciteit gaat de energietransitie nu een nieuwe fase in. Energieopslag is daarin essentieel. Wiebrand Kout, oprichter van Elestor, kan niet wachten om in deze nieuwe vraag te voorzien.

“Twintig jaar geleden waren windturbines ‘gewoon duur’ en waren zonnepanelen verschrikkelijk duur”, zegt Kout tijdens een seminar van ingenieursvereniging Kivi. Nu zijn beide technologieën betaalbaar en in een groeiend aantal regio’s zelfs de goedkoopste bron van elektriciteit. “De opwek van hernieuwbare elektriciteit is het probleem niet meer. De prijs daalt verder en het marktaandeel groeit maar door”, zegt Kout. “De uitdaging is nu om de wind- en zonnestroom ook op afroep beschikbaar te krijgen.” Zonder dat dure opslag de goedkope kilowatturen alsnog onbetaalbaar maakt.

Begin oktober 2016 heeft Elestor de Jan Terlouw Ambitieprijs gewonnen. Eind oktober pitcht Kout in de finale van de Accenture Innovation Awards. Tussendoor neemt Elestor samen met Witteveen+Bos, ECN en de HAN zijn eerste prototype in gebruik.

Last man standing in opslagrevolutie

Thuisbatterijen en grotere opslagsystemen op basis van lithiumion-accu’s, zoals die van Tesla en Sonnen, zijn volgens Kout niet de heilige graal voor de energietransitie. “Stroom opslaan in een Tesla Powerwall kost € 0,40 voor elke kilowattuur die je er in stopt en weer ontlaadt.” Die prijs zal zeker nog zakken, maar niet tot een niveau dat windenergie plus opslag concurrerend maakt met kolencentrales of gasturbines.

De technologie van Elestor kan de strijd met fossiele elektriciteitscentrales wel aan, claimt Kout. “We stellen alles in het werk om de totale kosten van opslag te minimaliseren, tot uiteindelijk € 0,05 per kilowattuur”, zegt Kout. Dat moet ook wel. Elestor concurreert in deze markt niet alleen met kolencentrales en de thuisaccu van Tesla maar ook met ‘zeker 30 Powerwall-clones’ en tientallen andere veelbelovende opslagroutes. “Als China eenmaal ziet dat er met een bepaalde accu echt geld te verdienen is, wordt het net zo’n bloedbad als met de zonnepanelen. Wij willen als last man standing uit die strijd komen.”

Kruising tussen een Tesla Model S en een Toyota Mirai

Vermogen en opslag naar keuze

De techniek waarmee Elestor zich in de strijd mengt, houdt het midden tussen de accu’s in elektrische auto’s en een brandstofcel op waterstof die bijvoorbeeld de Toyota Mirai aandrijft.

“In een gewone accu is de opslagcapaciteit beperkt door het volume van de elektrochemische cel”, zegt Kout. In de flowbatterij van Elestor dient die cel alleen om de chemische energie om te zetten in elektriciteit, of andersom. De daadwerkelijke opslag gebeurt buiten de cel, in externe tanks. “Voordeel daarvan is dat je voor elke toepassing vermogen en opslagcapaciteit onafhankelijk kunt optimaliseren.” Kout maakt de vergelijking met een auto: “Als je hard wil rijden kies je een grote motor. Wil je lange afstanden maken dan heb je een grote benzinetank nodig.” In conventionele accu’s zijn beide aspecten direct gekoppeld. “Of je zit met onnodig hoog vermogen of je betaalt voor overbodige opslagcapaciteit.”

redox_flow_battery_english

Er zijn verschillende routes om een flowbatterij te maken. De bekendste zijn gebaseerd op het metaal vanadium of op wateroplosbare zouten. Elestor kiest voor de reactie tussen waterstof en broom, wat de overeenkomst met een waterstofbrandstofcel nog sterker maakt. Dat is geen toeval. Voor Kout in 2014 Elestor oprichtte, was hij namens de Nederlandse bedrijven Nedstack en Hyet 15 jaar betrokken bij de ontwikkeling van brandstofcellen en waterstofsystemen. “In plaats van met zuurstof uit de lucht reageert het waterstof in ons gesloten systeem met broom”, zegt Kout. “Het rendement is daarmee veel hoger en de reactie is volledig omkeerbaar.” Bij het splitsen van water tot waterstof en zuurstof in een elektrolyser en de reactie terug naar water in een brandstofcel blijft slechts 30 tot 45 procent van de oorspronkelijke energie behouden. Voor de waterstofbromide-flowcel van Elestor ligt het round trip-rendement op 80 procent. “En binnen een seconde switchen we binnen hetzelfde systeem van laden naar ontladen.”

Schaalbaar opslagsysteem, beheersbare veiligheid

Eind 2017 stacks van 50 kilowatt in de verkoop

Een belangrijke reden om voor waterstof en broom te kiezen, is de grote beschikbaarheid van beide elementen. Kout: “Als vraag naar lithiumion-accu’s stijgt zoals verwacht, loopt de grondstofprijs onvermijdelijk op. Dan gaat ook de prijs van de complete systemen uiteindelijk weer omhoog.”

De beschikbaarheid van water voor waterstof is sowieso geen probleem en broom is volgens Kout goed te winnen uit zeewater. “Broom raakt niet op. Als de vraag naar onze oplossing stijgt wordt het systeem altijd goedkoper.” Met een grote grijns meldt Kout dat een bedrijf uit India al informeerde of het 450 megawattuur aan opslag kon bestellen. Zover is Elestor echter nog niet. Het bedrijf maakt deze maand pas zijn eerste stap buiten het laboratorium.

Samen met ingenieursbureau Witteveen+Bos, De Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN), Energieonderzoekscentrum Nederland (ECN) en bromideproducent ICL-IP test Elestor het opslagsysteem voor het eerst in een praktijksituatie. Op de parkeerplaats van Witteveen installeert Elestor een systeem met een bescheiden vermogen van 1 kilowatt, gekoppeld aan zes zonnepanelen. Focus van de pilot is het aantonen van de veiligheid van het systeem. Daarover heersen bij de autoriteiten namelijk nog de nodige angsten.

“Waterstofgas is zeer explosief en broom is knap giftig”, zegt Kout. Toch is er met beide stoffen individueel al veel ervaring. “In een waterstofauto is het gas bij een extreme druk van 700 bar opgeslagen. Die auto’s mogen gewoon de weg op. En in Australië worden al thuisaccusystemen op basis van broom en zink gebruikt.” Elestor mikt bovendien niet op de consumentenmarkt of op mobiele toepassingen. “Met alle veiligheidssystemen en andere randapparatuur loont het niet om slechts een paar kilowattuur op te slaan.” Kout richt zich op kantoren en productielocaties met een groter energieverbruik. Eind 2017 verwacht hij de eerste systemen met een vermogen van 50 kilowatt te leveren. De opslagcapaciteit is afhankelijk van de waterstof en broomtanks maar loopt typisch op tot 150 à 250 kilowattuur per systeem.

Imagecredit: Drop, via Pixabay Public Domain / Nick B, via Wikimedia Creative Commons 

You may also like...