De ingenieurs die in 1964 begonnen met de aanleg van 6.000 kilometer aan aardgasbuizen om het Groningse aardgas te ontsluiten, zullen niet hebben bevroed dat dit netwerk een eeuw later gebruikt zou worden voor de distributie van groene energie.
Het energie-surplus uit zon en wind dat particulieren ’s zomers met hun zonnepanelen opwekken, wordt anno 2050 niet langer in het net gevoerd, maar komt samen in megawatt batterijen in transformatorhuisjes in de woonwijken. Als die batterijen vol zijn, zetten ze de energie door elektrolyse om in waterstof dat via het aardgasnetwerk bij de chemische industrie belandt. De chemie zet de waterstof vervolgens om in ammoniak voor opslag in grote tanks. ’s Winters, bij onvoldoende opbrengst van energie uit zon en wind, wordt de ammoniak al dan niet gedeeltelijk gekraakt tot stikstof en waterstof dat CO2- en stikstof-vrij in energiecentrales wordt verbrand voor het opwekken van elektriciteit.
Battolyser
‘Efficiënter kan haast niet’, stelt Fokko Mulder, in de jaren twintig hoogleraar energieopslag materialen en methoden aan de TU Delft. Gelet op de verwachte toename destijds van een wisselend en variërend aanbod van elektriciteit afkomstig van zonne- en windparken en van particulieren, was behalve grootschalige energie opslag ook een flexibele en kleinschalige productie van ammoniak nodig. De ontwikkeling van de zogeheten Battolyser, een nikkel-ijzer accu en elektrolyser, bood hier uitkomst. Battolyser, geïnitieerd door Mulder en zijn groep en TU Delft spin-off Battolyser Systems, laadt op en produceert vervolgens waterstof waardoor het apparaat geschikt is voor zowel energie opslag op korte termijn als voor seizoensopslag.
De Battolyser was destijds één van de vele inspanningen die wetenschap en bedrijfsleven zich in binnen- en buitenland getroostten om batterijtechnologieën te optimaliseren. Moniek Tromp, destijds hoogleraar duurzame energieopslag, stelt dat het ging om vergroting van energie opslag, verlenging van levensduur en vervanging van milieuvervuilende of schaarse grondstoffen door milieuvriendelijke en alom beschikbare bestanddelen. Voor onder meer auto’s, laptops en telefoons waren lithium-natrium batterijen jarenlang koploper vanwege hun hoge celpotentiaal. Langdurige opslag gaf echter problemen met veiligheid en energieverlies, bovendien was de beschikbaarheid van lithium problematisch. Dan was er ook nog de veelgebruikte ijzer-nikkel batterij, gebaseerd op goedkope en gemakkelijk verkrijgbare materialen, maar die was weinig efficiënt.
Nikkel-ijzer-zwavelbatterij
In de jaren twintig werd gewerkt aan de ontwikkeling van een nikkel-ijzer-zwavelbatterij waarvan de energie, de levensduur, de efficiëntie en de prijs niet onderdeed voor de bestaande lithium batterijen. In een doorontwikkeling slaagde men er in om de goedkopere nikkelvrije variant te ontwikkelen aangezien nikkel in batterijen de prijsbepalende factor was. De nikkelvrije batterij variant bevatte uitsluitend ijzer en koolstof en maakte gebruik van lucht. Deze bleek milieuvriendelijker, veiliger en goedkoper dan de standaardbatterijen. Toen alle mijnbouw- en metaalproductie geheel met duurzame energie en CO2 emissievrij mogelijk werd, werd de milieu impact van deze technologieën nog verder gereduceerd, aldus Moniek Tromp.
‘Voor een milieuvriendelijke, veilige en betaalbare batterij voor de opslag van elektriciteit in huis was de ijzer-lucht batterij in de voorbije decennia van ontwikkelen en doorontwikkelen de heilige graal. De technologie van deze batterij bleek in 2025 in het lab te werken, maar daarna kostte het veel tijd om de efficiëntie van de luchtelektrode te verhogen. Uiteindelijk is dat gelukt en kon de massaproductie eind jaren dertig van start gaan.‘
Tekst: Henk Engelenburg
