Milieuvriendelijke en recyclebare zoutwater batterij-opslag

Voor de opslag van elektriciteit is naast de aloude loodbatterij momenteel de lithium-ion accu zo’n beetje de standaard. Alternatieve technieken zoals de redox flowbatterij zijn het ontwikkelstadium nog niet ontgroeid, al kan dat snel gaan. Maar veel van de bestaande technieken hebben nadelen: duur, gemaakt van schaarse grondstoffen en moeilijk te recyclen. Het Greenrock opslagsysteem is een relatief onbekende variant die deze nadelen niet kent.

“Vanwege het salderen, of de terugdraaiende meter, bestaat er nog weinig aandacht voor rendabele opslagsystemen”, zegt Bart Bossyns van het Belgische Indesol. Zijn bedrijf levert opslagsystemen onder de naam Greenrock. Het hart van het systeem is de Aqueous Ion Exchange Battery, met zout water als elektrolyt. “Nu het salderen op de helling staat ontstaat mogelijk meer interesse.”

De techniek van de zoutbatterij is door het Amerikaanse Aquion Energy ontwikkeld en al in 2008 verscheen de eerste versie op de markt. Massaproductie kwam op gang in 2014 en in 2015 is de techniek naar Europa gehaald. Momenteel worden de batterijsystemen gefabriceerd in Oostenrijk, door BlueSky Energy. “Inmiddels zijn wereldwijd duizenden systemen in gebruik”, zegt Bossyns en toont daarmee aan dat het om een inmiddels bewezen technologie gaat.

Alle toepassingen

De markt voor batterij-opslag van elektriciteit bestond voorheen vooral uit off-grid toepassing. Maar voor de toekomst mag verwacht worden dat storage een integraal deel gaat uitmaken van het elektriciteitssysteem, op niveau van de gebruiker, maar ook op het niveau van woonwijk of industrieterrein. Voor netbalancering en demand response is batterij-opslag bij een verdere toename van hernieuwbare energie het antwoord.

Naast het kunnen opslaan van elektriciteit van bijvoorbeeld zonnepanelen en het beschikken over een noodstroomvoorziening, geldt voor grotere systemen dat zij onderdeel zullen zijn van het toekomstig energie transport- en distributiesysteem. Tussenopslag van elektriciteit helpt netbeheerders de kwaliteit van het net te handhaven. Een batterij is, mits groot genoeg, inzetbaar als regelcapaciteit, in vaktermen frequentiehandhaving. Maar een batterij maakt ook piekshaving mogelijk. Interessant is om de batterijcapaciteit in te zetten op de handelsmarkt en met name de onbalansmarkt. Is het aanbod laag en de vraag hoog, dan loont het om de batterij te laten leveren. Omgekeerd, als de marktprijs laag is, zou de batterij weer opgeladen kunnen worden. De meeste van de in Nederland opgestelde grotere systemen zijn gecontracteerd voor regelcapaciteit, maar worden ook ingezet op de handelsmarkt voor elektriciteit.

Het Greenrock opslagsysteem wordt geleverd in gestandaardiseerde modules van 5 kW oplopend naar 30 kW. Maar groter kan ook, zegt Bossyns. “Het systeem is goed schaalbaar, tot een megawatt aan toe. Voor nog grotere systemen gaan we binnenkort opschakelen naar hogere voltages, zodat we mee kunnen in de markt voor regelcapaciteit, frequentiehandhaving en piekshaving.”

Eenvoudige, schone techniek

Het Greenrock systeem met regeltechniek is gebouwd rond de zoutwaterbatterij. Dit is niet veel meer dan een stapelbaar kunststof krat, gevuld met het zoute water. Als kathode wordt mangaanoxide gebruikt, door synthetisch katoen gescheiden van de anode, waarvoor koolstof-titaniumfosfaat is gekozen.

“De gebruikte materialen zijn niet giftig, zijn goed verkrijgbaar en het fabricageproces van de batterij is relatief simpel. De zoutbatterij is onderhoudsvrij en kan volledig ontladen worden. Bovendien zijn de batterijen veilig: niet brandbaar en explosievrij. Ze werken in een groot temperatuurbereik en leveren constant vermogen, ongeacht de mate van ontlading. Afgekoppeld behoudt de zoutbatterij haar lading, zonder verliezen.”

Concurrerend

Een compleet Greenrock systeem is verkrijgbaar tegen een prijs die vergelijkbaar is met een systeem gebaseerd op lithium-ion. “Maar interessant is dat de degradatie van de zoutbatterij veel minder snel gaat dan die van Li-ion. Waar dergelijke systemen na een jaar of tien nog zo’n 70% capaciteit over hebben, heeft onze batterij dat pas na 15 jaar. Dat maakt een verschil in de businesscase.” Volgens Bossyns is gedurende de levenscyclus de kostprijs per kWh ongeveer 11 cent, tegenover 11 tot 12 cent voor Li-ion en 14 tot 17 cent voor lood (zie kader). Punt is dat in deze prijs de kosten voor recycling nog niet zijn meegenomen en op dat front wint de zoutbatterij vooralsnog ruimschoots van de andere beschikbare varianten.