Is het uur van de flowbatterij aangebroken?

In september sloot China een batterijsysteem van 100 MW/400 MWh aan op het elektriciteitsnet. Het zou geen nieuwswaardig feit zijn als het om lithium-ionbatterijen ging, zo bouwen we er momenteel zelf een in België. De Chinese installatie is een flowbatterij en wel de grootste die tot nu toe in operatie ging, met plannen om de capaciteit nog te verdubbelen. Het is een teken aan de wand dat een nieuwe concurrent voor de lithium-ion batterij klaar is voor het echte werk.

Het principe achter de flowbatterij

Net zoals lithium-ionbatterij is ‘flowbatterij’ een verzamelnaam die verwijst naar variaties op eenzelfde concept met verschillende chemische bestanddelen. Met enige zin voor vereenvoudiging bestaat een flowbatterij uit drie belangrijke onderdelen. Er zijn twee grote tanks die elk een vloeibaar elektrolyt bevatten. Beide vloeistoffen worden door een elektrochemische cel gepompt waar ze langs weerskanten van een dun membraan lopen. Dat membraan houdt de vloeistoffen gescheiden, maar laat wel de uitwisseling van geladen deeltjes toe, zodat er stroom ontstaat. Om de batterij op te laden, worden de vloeistoffen opnieuw langs het membraan gepompt terwijl er elektriciteit toegevoegd wordt.

Modulair mooi in het midden

De hoeveelheid energie die een flowbatterij kan opslaan, wordt bepaald door de grootte van de opslagtanks. Om de opslagcapaciteit te verhogen, kan je simpelweg extra tanks toevoegen. Het vermogen hangt af van de grootte van het membraan, om het te verhogen kan je ook meerdere membranen aan elkaar schakelen. Dat is een belangrijk verschil met lithium-ionbatterijen, waar het vermogen en de opslagcapaciteit nauw met elkaar gelinkt zijn. Voor grootschalige energieopslag komt het erop neer dat lithium-ionbatterijen een zeer kostenefficiënte oplossing zijn om tot vier uur stroom te leveren. Flowbatterijen zijn dan weer optimaal voor energieopslag van zes uur tot twee dagen.

De grondstoffen

De meest bekende soort flowbatterij gebruikt vanadium als elektrolyt. Andere varianten gebruiken stoffen als ijzer, chloor, zwavel en zelfs CO2. Zulke materialen zijn in grote hoeveelheden beschikbaar, al is de productie van vanadium nog relatief kleinschalig. Bovendien heeft een flowbatterij een bijzonder lange levensduur. De membranen en pompen hebben onderhoud nodig en verslijten op termijn, maar de elektrolyten kan je in principe oneindig regenereren.

Kostprijs

Voorlopig zijn flowbatterijen nog duurder in aankoop dan lithium-ionbatterijen, die het voordeel van massaproductie hebben. Daar komt bovenop dat een flowbatterij minder efficiënt is. Waar een lithium-ionbatterij meer dan 90 procent van de opgeslagen elektriciteit teruggeeft, is dat eerder 70 tot 80 procent voor een flowbatterij. Maar dankzij hun lange levensduur kunnen flowbatterijen wel concurreren op basis van kostprijs per geleverde Wh, zeker nu de prijzen voor grondstoffen als lithium stevige sprongen maken.