Batterijtechnologie ontwikkelt zich snel

Veel opwinding in de wereld van batterijtechnologie. Opslag in batterijen groeit snel over de hele wereld, belangrijk voor de energietransitie. Batterijen worden steeds beter en goedkoper. De batterij voor een miljoen mijl komt er waarschijnlijk aan. Zodat de batterij langer gaat leven dan de auto en een tweede en derde leven kan krijgen.

Ja, batterijtechnologie is belangrijk voor de energietransitie. Batterijen kunnen de onregelmatige energielevering van zon en wind aan. Bijvoorbeeld batterijen in elektrische auto’s, gekoppeld aan het net. Ze kunnen worden opgeladen als er veel energie wordt opgewekt en kunnen omgekeerd energie aan het net leveren in bewolkte en windstille dagen of zelfs weken. Maar het duurt nog wel even voordat batterijen dat kunnen. In stuwmeren zit 96,2% van alle elektrische opslagcapaciteit, aldus Chemical and Enigineering News in een recent overzicht van batterijtechnologie, en batterijen volgen op grote afstand. En hoewel er snel meer elektrische auto’s worden verkocht, bedroeg dit aantal in 2019 nog slechts 2% van alle autoverkopen. Toch is in veel landen bijna alle opslagcapaciteit die er sinds de eeuwwisseling is bijgekomen, in de vorm van batterijen.

Betere batterijtechnologie voor langer levende batterijen

Deze maand wijdde Grist, een interessante nieuwsbron voor alles wat te maken heeft met duurzaamheid, een artikel aan de ‘batterij voor een miljoen mijl’. Tot nu toe was de levensduur van de batterij een punt van zorg voor kopers van elektrische auto’s. Zou deze het net zo lang uithouden als de auto (meestal zo’n 200.000 mijl ofwel 300.000 km)? Of zou die moeten worden vervangen voordat de rest van de auto versleten was? We hebben nog maar zo’n 10 jaar ervaring met moderne elektrische auto’s. Maar nu lijkt deze erop te wijzen dat de batterijen het goed doen. Zowel Nissan als Tesla berichten dat batterijen het tenminste 200.000 mijl uithouden. Vervanging is alleen nodig bij auto’s die veel méér rijden, zoals taxi’s. En bedrijven in de batterijtechnologie als General Motors en het Chinese CATL zeggen dat ze bijna de batterij voor een miljoen mijl hebben ontwikkeld. Men verwacht dat ook Tesla binnenkort met zo’n bericht zal komen.

Dat zou in een aantal opzichten goed nieuws zijn. De prijs van tweedehands auto’s zou omhoog kunnen gaan, omdat kopers zich geen zorgen meer hoeven te maken over de batterij. Batterijen zouden een tweede leven kunnen krijgen als stationaire energieopslag, met als gevolg meer backup in het net. Batterijen zouden zelfs zó lang in leven kunnen blijven dat we tekorten gaan krijgen aan schaarse materialen, in de eerste plaats kobalt. Maar dit zou tegelijkertijd een goede reden kunnen zijn om werk te maken van goede batterijrecycling, nu nog een ondergeschoven kindje in de waardeketen. Of snel een batterij te ontwikkelen met minder kobalt. En men zoekt voortdurend naar nieuwe soorten batterijen. Zoals een natriumbatterij die niet te maken zal krijgen met mogelijke spanningen op de lithiummarkt. Of lithium-ion batterijen met anodes van silicium in plaats van grafiet. Betere en langer levende batterijen komen eraan.

Waarom geen warmte opslaan in plaats van elektriciteit?

Maar de meeste energie wereldwijd wordt gebruikt in de vorm van warmte. Vooral lage-temperatuurwarmte, zoals voor het verwarmen van huizen en gebouwen. Zouden we geen energie kunnen opslaan in de vorm van lage-temperatuurwarmte, in plaats van elektrische batterijen? In ‘warmtebatterijen’, zogezegd? Als we woningen elektrisch gaan verwarmen, vooral met tussenkomst van warmtepompen, zou dat een grote belasting van het net kunnen betekenen. Waarom zouden we de energie niet opslaan in de vorm waarin deze uiteindelijk wordt gebruikt, warmte? Voor dit doel ontwikkelde de Nederlandse uitvinder Cees van Nimwegen een batterijtechnologie voor warmte, zijn batterijen zijn gemaakt van basalt. Basalt is een veel voorkomend gesteente met grote capaciteit voor warmteopslag. Zijn CESAR-systeem kan warmte tot 500^oC opslaan. Het gesteente wordt ingepakt in steenwol van 1 m dik; het forse apparaat kan de warmte maanden, zelfs jaren lang opslaan. Een proefproject met 36 huizen wordt nu gebouwd in Boekel. ‘Totdat er een betere methode voor bulkopslag wordt gevonden, verwacht ik dat men niet om ons systeem heen kan,’ zei de ontwerper vol vertrouwen.

In discussies over technologieën van de toekomst zien we vaak schuivende panelen, als het ware. Als er een tekort dreigt aan een of ander essentieel materiaal, komt er onderzoek op gang waarbij nieuwe materialen voor hetzelfde doel worden ontdekt. Kobalt ligt nu op het kritieke pad. Zowel door mogelijke uitputting als door de vreselijke omstandigheden waarin kobalt wordt gewonnen, vooral in Congo. Maar er is al onderzoek op gang naar batterijen met minder kobalt. Dit proces zal wel niet eeuwig kunnen doorgaan. Maar voorlopig werkt het. Daardoor verbetert de batterijtechnologie voortdurend.

Interessant? Lees dan ook:
Energieopslag in de transitie
Slimme elektriciteitsnetten: de kracht van kleinschaligheid
Elon Musk en heel veel batterijen