In Zwitserland bouwt energiebedrijf FlexBase Group momenteel de grootste batterij ooit – dat is althans de claim. Maar hoe bouw je zo’n batterij en wat is het belang ervan? De Ingenieur geeft antwoord op vijf vragen.

 

1) Wat is FlexBase Group aan het doen?

Het bedrijf maakt een energieopslagsysteem dat goed is voor 2,1 gigawattuur. Dat is evenveel als 210.000 huishoudens gebruiken gedurende een dag, of een miljoen huishoudens gedurende een uur. Als dat lukt, is het voor zover wij kunnen nagaan de grootste batterij ter wereld wat opslagcapaciteit betreft.

Het gaat om een gigantische ‘redox flow’-batterij, die wordt gebouwd bij de gemeente Laufenburg, pakweg 35 kilometer ten oosten van Bazel. Het wordt onderdeel van het Laufenburg Technology Center, dat bestaat uit kantoren, laboratoria, en een AI-datacenter.

Het doel is om schommelingen op het elektriciteitsnet op te vangen, door energie op te slaan bij een overschot en dat bij schaarste te gebruiken. Het systeem reageert volgens FlexBase in een fractie van een seconde, en heeft een maximaal vermogen van 1,2 gigawatt.

2) Wat is een redox flowbatterij?

Bij een flowbatterij wordt de energie opgeslagen in vloeibare elektrolyten: stoffen waarbinnen elektronen zich kunnen verplaatsen. Twee verschillende elektrolytische vloeistoffen bevinden zich daarbij in grote tanks. Tijdens het op- en ontladen worden de vloeistoffen vanuit die tanks in cellen gepompt, waar ze alleen nog van elkaar zijn gescheiden door een membraan. In die stack (stapel) cellen bewegen de elektronen tussen de twee stoffen heen en weer, door de membranen heen. Daar vinden de elektrochemische reacties plaats. Bij FlexBase zijn de elektrolyten twee varianten van vanadium (zie vraag 4).

3) Waarom gaat FlexBase deze techniek gebruiken?

Flowbatterijen zijn veiliger dan bijvoorbeeld lithium-ionbatterijen, die bekend staan om hun hoge energiedichtheid. Omdat de vloeibare elektrolyten voor 75 procent uit water bestaan, is er geen kans op brand of explosies. En de materialen gaan lang mee zonder aan kwaliteit in te boeten. Daar komt bij dat de redox flowbatterij makkelijk schaalbaar is, waarbij de grootte van het vermogen en van de opslagcapaciteit onafhankelijk van elkaar kunnen worden ingesteld. Voor het opslaan van veel energie zijn grote tanks nodig, voor het creëren van veel vermogen juist grote stacks. 

4) Waarom zien we dan niet overal redox flowbatterijen?

De grootschalige opslag van energie is pas relatief recent belangrijk geworden, door de opmars en grilligheid van zonne- en windenergie. Daardoor zijn ook de industriële ontwikkeling en daarmee de reductie van de kosten van de membranen, pompen, tanks en stacks pas laat op gang gekomen. Voor minder grootschalige opslag zijn lithium-ionbatterijen zeer geschikt, dus lag daarop de focus.

Eigenlijk is het aan ruimtevaartorganisatie NASA te danken redox flowbatterijen toch zijn doorgebroken. NASA zag deze vorm van opslag in de jaren ’60 en ’70 als ideaal voor maanmissies, en heeft er dus veel onderzoek aan gedaan. FlexBase gaat vanadium als elektrolyt inzetten, een relatief nieuwe elektrolyt. Vanadium komt voor in verschillende oxidatietoestanden, en kan daarom tegelijkertijd als positief geladen elektrolyt en als negatief geladen elektrolyt worden gebruikt. Dat voorkomt verontreiniging van het membraan.

5) Wanneer is de batterij klaar?

Volgens planning in 2029.

Openingsbeeld: Depositphotos