Het zou natuurlijk mooi zijn als zonnepanelen en windturbines onze belangrijkste energiebronnen worden. Maar dat brengt ook een probleem met zich mee: op bewolkte of windstille dagen heb je er niet zoveel aan. Daarom is energieopslag belangrijker dan ooit. KIJK neemt enkele veelbelovende scenario’s onder de loep.

We hebben er allemaal wel een paar van: lithium-ionbatterijen. Ze zitten verstopt in onze smartphones en laptops. Maar tegenwoordig worden ze ook ingezet voor de opslag van duurzame energie. Veel huizen met zonnepanelen op het dak hebben een relatief kleine lithiumion- batterij. Overdag slaat hij de opgewekte zonne-energie op, zodat die ’s avonds kan worden gebruikt. Grotere varianten worden bijvoorbeeld ingezet bij windparken. Ze slaan windenergie op, om elektriciteit te leveren als de vraag ernaar in de regio hoog is. Twee jaar geleden ontwikkelde Tesla voor een windpark in Australië de grootste lithium-ion-batterij ter wereld (zie de foto’s). Capaciteit: 129 megawattuur.

Moeilijk te winnen

Dat lithium-ion-batterijen deze rol steeds vaker vervullen, is niet verwonderlijk. “De productiecapaciteit stijgt en de prijs per opgeslagen kilowattuur neemt af”, zegt Marnix Wagemaker, die aan de TU Delft onderzoek doet naar deze batterijen. Daarnaast bevatten ze enorm veel energie. Dat is te danken aan de lithium-ionen, oftewel de dragers van de elektrische lading. Per gewichtseenheid is lithium een van de meest energiedichte metalen ter wereld, waardoor batterijen op basis van dit materiaal meer energie per kilo kunnen opslaan dan andere varianten.

Maar er kleven nadelen aan de lithium-ion-batterij. Neem bijvoorbeeld de veiligheid. Als de batterij oplaadt, stromen lithium-ionen van de positieve naar de negatieve elektrode, en tijdens het ontladen gaan ze in de tegenovergestelde richting. Om de ionen van de ene naar de andere pool te krijgen, is een zogeheten elektrolyt nodig: een soort spoorbaan waarover ze heen en weer reizen. En dat elektrolyt is het probleem. “In de huidige generatie lithium-ion-batterijen wordt een organische elektrolyt gebruikt”, legt Wagemaker uit. “Die is brandbaar. Wanneer er in de batterij kortsluiting ontstaat, bijvoorbeeld door schade of een fabricagefout, kan hij vlam vatten.”

Schaarste vormt een ander nadeel. “Er is genoeg lithium in de wereld, maar gemakkelijk winbaar lithium vind je maar op een paar plekken”, zegt Wagemaker. “Als iedereen straks in een elektrische auto rondrijdt, hebben we er heel veel van nodig.” Het onderzoeksbureau Bloomberg New Energy Finance verwacht dat de vraag naar lithium in 2030 maar liefst 250 miljoen kilo zal bedragen. In 2017 ging het nog om minder dan 50 miljoen kilo. Wagemaker: “Dat gaat geheid voor problemen zorgen.”

Dit is een voorbeeld uit het kaderverhaal ‘Krachten sparen’ te vinden in KIJK 8/2019. Hierin worden nog meer veelbelovende manieren van energieopslag besproken. De editie ligt in de winkel vanaf 18 juli tot en met 21 augustus.

Meer informatie:

• De Ingenieur: Energieopslag met water kan in Nederland
• Bloomberg: Five Ways Companies Can Store Renewable Energy for the Grid
• de Volkskrant: Windenergie behouden in water kan óók in landen zonder bergen
• TU Delft: Routekaart Energieopslag 2030

Tekst: Hidde Middelweerd

Openingsbeeld: Tesla

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!