Stel je even voor: de wereld om je heen in 2050. De dakpannen op je huis wekken zonne-energie op en voor de deur staat een elektrische auto met een actieradius van ruim 1.000 kilometer. Een nieuwe generatie warmtepomp zorgt binnen voor een aangename temperatuur. Aan de muur hangt een Tesla Powerwall, genoeg voor een hele week groene stroom. Je mobiel en smartwatch zijn trouwens steeds minder afhankelijk van een stopcontact, zij kunnen maar liefst vijf dagen zonder oplader.
Batterijen hebben de toekomst
Wat al deze ontwikkelingen met elkaar gemeen hebben? Hun grote afhankelijkheid van geavanceerde batterijtechnologie. ‘Die geldt als een cruciale bouwsteen voor een duurzame toekomst. Het slagen van de energietransitie hangt er deels vanaf’, zegt Rutger van Poppel. Hij is programmamanager van het Battery Competence Cluster NL, een platform dat het batterijenecosysteem in Nederland aanjaagt.
De strijd om een dominante positie in deze mondiale groeimarkt is dan ook in alle hevigheid losgebarsten. De rol van Nederland valt daarbij op. In het Europese peloton rijden we zelfs vooraan mee als het gaat om de volgende generatie batterijtechnologie.
En dat is best opvallend. Ons land kent namelijk geen grote historie met een batterij-industrie en legt het qua investeringen meestal af tegen de Engelsen, Fransen en Duitsers.
Verdienvermogen van Nederland
‘Toch hebben we hier één van de hogere dichtheden van batterij-startups in Europa’, zegt Van Poppel. Dat is volgens hem vooral te danken aan onze unieke kennis van chemie en materialen én een wereldpositie in het maken van complexe, hightech productiesystemen. Die knowhow zit met name in en rondom Eindhoven.
‘In die regio wordt bovendien volop geëxperimenteerd met dunnefilmtechnologie. Ook dat is kennis die belangrijk is voor de ontwikkeling van batterijen’, aldus Van Poppel. De belangen zijn volgens hem enorm. ‘Enerzijds hebben we de technologie nodig om bestaande industrieën te behouden. Denk aan automotive, waarin bedrijven als DAF en VDL opereren.’
‘Aan de andere kant is het ook een enorme kans om het toekomstig verdienvermogen van Nederland aan te jagen. Het gaat om een mondiale markt waarin straks honderden miljarden euro’s omgaan. We hebben de potentie om daarin een heel belangrijke speler te worden.’
Grootschalige energieopslag
Het woord ‘batterij’ doet denken dat iedere startup min of meer hetzelfde probleem probeert op te lossen. Maar dat beeld klopt niet. Grofweg kunnen we de Nederlandse spelers in twee categorieën verdelen.
Zo zijn er partijen die grootschalige batterijsystemen ontwikkelen, bedoeld om groene energie op te slaan en daarmee het elektriciteitsnet te balanceren. Big Ass Battery is zo’n speler, net als Giga Storage. Dat bedrijf heeft in Flevoland al een megabatterij in werking en bouwt in Delfzijl nu zelfs aan de grootste batterij van Europa. Een capaciteit van 3 gigawatt in 2030 is het doel.
De innovaties van Big Ass Battery en Giga Storage gaan vooral over het koppelen van bestaande batterijsystemen. Elestor daarentegen ontwikkelt een volledig nieuwe technologie. Het gaat om een flowbatterij die bestaat uit twee opslagtanks met chemische stofjes en een container die het apparaat aanstuurt.
Gascentrales overbodig maken
‘De batterij werkt op waterstof en broom. Broom wordt gewonnen uit zeewater en waterstof is het meest voorkomende element in het heelal. Hiermee blijven we ver weg van geopolitieke spanningen om schaarse grondstoffen’, vertelt directeur Guido Dalessi van Elestor.
Het uiteindelijke doel van Elestor is kraakhelder: gas- en kolencentrales overbodig maken. ‘Op dagen dat het bewolkt is en er geen wind waait, zijn we voor onze elektriciteit nu nog volledig afhankelijk van fossiele energiecentrales. Dat kan in de toekomst met onze flowbatterij, die in staat is om tijdelijk grote hoeveelheden groene stroom op te slaan.’
Elestor heeft uitgerekend dat daarvoor 100 tot 150 uur aan opslagcapaciteit nodig is. Daarmee kun je volgens Dalessi met zon en wind net zo betrouwbaar stroom leveren als met een gascentrale. Het bedrijf wil in Arnhem een fabriek bouwen voor de productie van de marathonbatterij.
De ontwikkeling van een superbatterij
En zo is er dus ook een tweede categorie, met pioniers die mikken op delen van de batterijcel. Hun innovatie richt zich op nieuwe materialen die accu’s een hogere energiedichtheid moeten geven. Zo gaan mobieltjes langer mee en hoeven elektrische auto’s minder vaak aan de stekker.
LeydenJar is één van de Nederlandse spelers die hiermee al behoorlijk ver is. Het bedrijf bouwt aan een superaccu met een ongekend hoge energiedichtheid. Geheim van de smid? Een innovatieve koperfolie met een flinterdun laagje silicium.
We nemen de accu van je mobiele telefoon even als voorbeeld. Die bestaat uit een anode, de negatieve kant, een elektrolyt die de stroom geleidt en een kathode, de positieve kant.
De innovatie van LeydenJar zit ‘m in een veel slimmere anode, waarmee de batterij van je mobieltje tot 70 procent meer energie kan herbergen. Iets dat ook geldt voor de accu van een elektrische auto. Producenten in dit domein staan dan ook in de rij om met de Nederlandse scaleup samen te werken.
Lees ook: De hele wereld wacht op de superbatterij van LeydenJar
Nog twee batterij-startups uit Nederland:
- Delft IMP (Intensified Material Production) is een spin-off van de TU Delft. Het bedrijf ontwikkelt poeders die batterijen, brandstofcellen en elektrolyse efficiënter en goedkoper maakt.
- SparkNano is een spin-off van TNO. Met de inzet van dunnefilmtechnologie verbetert het bedrijf de prestaties van onder andere batterijen.
Opschalen als grootste uitdaging
Ook E-magy zet nu voorzichtig de eerste stapjes naar de markt. Het bedrijf uit het Noord-Hollandse Broek op Langedijk pioniert met een technologie waarin grafiet voor anodes is vervangen door silicium. Zo krijgen lithium-ionbatterijen tot 40 procent meer capaciteit.
Lees meer: Nederlandse ‘nanospons’ van E-magy geeft Tesla het nakijken
Voor Elestor, LeydenJar en E-magy wordt het de komende jaren erop of eronder. In het lab heeft de technologie zich bewezen, nu is het de vraag of dat ook op schaal gaat lukken.
Rutger van Poppel van het Battery Competence Cluster: ‘Het kost jaren en tientallen miljoenen euro’s om producten uit te ontwikkelen die je op schaal kunt produceren. Zodanig dat ook de duizendste batterij die van de lopende band rolt veilig is en naar behoren werkt. En dat telkens maar weer. Uiteindelijk wil je naar een schaal die vergelijkbaar is met de aantallen in automotive.’
