EW10 cover 600
November/December 2021

Winning en opslag van energie in één installatie

Opvallend werk

78 01

Het grote aanbod aan duurzaam opgewekte elektriciteit uit wind en zon is niet op ieder gewenst moment beschikbaar. Batterijen zijn een mooie oplossing om enkele dagen te overbruggen. Voor de langere termijn is opslag van energie in waterstof veel efficiënter. Fokko Mulder van de TU Delft (rechts op de foto) bedacht vijf jaar geleden een slim product dat de elektriciteit kan opslaan en tevens groene waterstof kan produceren: de battolyser.

De Europese landen moeten tot 2050 massaal elektrificeren om de klimaatdoelen van Parijs te halen. Wind en zon zullen de fundering vormen van de nieuwe elektriciteitsvoorziening van Europa. Met name waterstof lijkt binnen de energietransitie onmisbaar, omdat duurzaam opgewekte stroom daarmee kan worden opgeslagen.
Slim. Maar het kan nóg slimmer, met de battolyser. De naam is een samenvoeging van een elektrolyser en een batterij en dat is precies wat de installatie doet. Aan de wieg van deze innovatie stond Fokko Mulder, hoogleraar Chemische Technologie aan de TU Delft. Mulder bouwde vijf jaar geleden een eerste prototype ter grootte van een stoeptegel. ‘Het werkte direct. Zodra de batterij vol begon te raken, begon hij waterstof te produceren. Heel simpel gesteld maken we nu gebruik van wat de natuur automatisch doet. We gebruiken de natuurlijke eigenschappen van de materialen op een slimme manier in plaats van ertegen te vechten.’

78 02

Een tamelijk bescheiden battolyser draait sinds 2019 op het terrein van de Vattenfalls-centrale in de Eemshaven. Het blijkt een succesvolle pilot. De installatie is met 15 kilowatt vermogen en 60 kilowattuur aan opslagcapaciteit (als accu) nog een kleintje. Het commerciële product van Battolyser System moest straks minstens 10 MW vermogen hebben. Tijdens de energietransitie is opslag van stroom in batterijpakketten voor de korte termijn het beste idee, vindt de hoogleraar. Dat heeft alles te maken met de prijs legt hij uit. ‘Opslag kost je dan 0,9 eurocent per kWh. Niet gratis, maar te doen. Voor seizoensopslag zijn batterijen nu echter veel te duur. Dan loopt de kostprijs van de opgeslagen elektriciteit op tot maar liefst 3,33 euro per kWh. Dat is 100 keer te duur en niet efficiënt.’ Toch is het voor een duurzame toekomst volgens Mulder nodig dat  30 procent van het totale energiegebruik langdurig kan worden opgeslagen. Dat vraagt om een heel ander systeem, zoals de battolyser, die zowel elektriciteit opslaat als waterstof produceert.

Edison-batterij

In feite is de battolyser een elektrolyser met nikkel-ijzer elektroden zoals in de Edison-batterij van ruim honderd jaar geleden. Dat er bij deze nikkel-ijzerbatterij tijdens het laden ook waterstofgas wordt geproduceerd, werd volgens Mulder altijd als lastig nadeel gezien. Maar de battolyser benut juist de waterstofproductie en verbetert daarmee ook de batterijcapaciteit. Volledig opgeladen functioneert de battolyser als elektrolyser die met een hoog rendement waterstof produceert uit water en elektriciteit. Op het moment dat er een tekort is aan elektriciteit, schakelt de battolyser en voedt hij het stroomnet als batterij.
Het idee is om met overtollige elektriciteit goedkope waterstof te produceren voor 2 eurocent per kWh of minder; vergelijkbaar met de aardgasprijs. Vervolgens sla je de waterstof tegen lage kosten op. Dat kan bijvoorbeeld ondergronds tegen een prijs van minder dan 3 eurocent per kWh. In de winter maak je er voor 6 eurocent per kWh stroom van en restwarmte. Dat is stukken goedkoper dan de 3,33 euro per kWh voor de accu.’ De battolyser is bij aanschaf en gebruik ongeveer even duur als een gewone elektrolyser om waterstof mee te maken. ‘Maar het voordeel is dat je er een batterij ‘gratis’ bij krijgt, die je anders los zou moeten kopen.’
De inspanningen van Mulder hebben inmiddels geleid tot de oprichting van het bedrijf Battolyser Systems. De spin-off van de TU- Delft is klaar om de gepatenteerde technologie voor massaproductie op de markt  te brengen. De nieuwe CEO Mattijs Slee (links op de foto) is op zoek naar een team van technisch en algemeen personeel om de groei te versnellen. Battolyser Systems wil de proeffaciliteit in de gasgestookte elektriciteitscentrale van Vattenfall opschalen naar een commerciële MWh/MW-demonstratiefaciliteit. ‘De technologie is klaar, de eerste klanten hebben zich al gemeld. Na jaren van onderzoek en ontwikkeling zijn we zover om niet alleen de markt voor groene waterstof te betreden, maar ook om de opschaling van de markt voor groene waterstof te ontgrendelen’.

Windparken

‘Eigenaren van windparken zien wij als interessante klanten. Toen in het verleden de stroomprijzen veel constanter waren, zijn veel windparken gebouwd. Met dat idee werden grote investeringen gedaan, die nu moeilijk terugverdiend worden als stroomprijzen steeds lager zijn als de wind hard waait. Door een Battolyser te plaatsen bij zulke windparken, kun je de stroom opslaan en pas verkopen als de prijs hoger is, of de goedkope stroom gebruiken om waterstof te maken. Zo haalt de investeerder in dat windpark toch nog geld uit een project.

Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Battolyser Systems