Zonder energie-opslag geen duurzame energievoorziening. Voor stationaire opslag lijken de beste kansen voor de redoxflow-batterij.

Het idee van de redoxflow-batterij is simpel: een positief en een negatief geladen vloeistof – beide elektrolyten met metaalionen – stromen aan weerszijden langs een membraan, waarna een chemisch proces uit de ionenuitwisseling stroom opwekt. Kosten en omvang van dit systeem vormen echter een beperking.

De redoxflow-batterij dateert van 1949, toen een Duitse uitvinder een patent verkreeg. Daar is eerst niets mee gedaan. In de jaren zeventig is deze techniek verder ontwikkeld in Australië, voor energieopslag bij geïsoleerd liggende boerderijen. Maar ook dat is niet van de grond gekomen, waarschijnlijk vanwege de hoge kosten.

In 2002 heeft het Oostenrijkse bedrijf Cellstrom (25 werknemers) uit Brunn am Gebirge (nabij Wenen) de onderzoeksdraad weer opgenomen. Sinds 2008 heeft dit bedrijf tien redoxflow-batterijen geleverd. Er is er onder meer één geplaatst bij een tankstation langs de snelweg bij het Italiaanse Perugia. De door zonnepanelen ingevangen energie wordt in deze batterij opgeslagen. Cellstrom levert eind juni een installatie aan een boerderij in Vierakker, Gelderland, ook voor opslag van zonne-energie.

De hoeveelheid opgeslagen energie is evenredig met de hoeveelheid vloeistof in beide tanks. De 10 kW-installatie die Cellstrom levert meet 4,5 x 2,2 x 2,4 m (24 m³). Deze kan 100 kWh elektrische energie opslaan. De installatie kan dus tien uur lang een verbruik van 10 kWh overbruggen.
Beide tanks bevatten een oplossing van zwavelzuur met vanadiumsulfaat, de één positief geladen, de ander negatief. De energiedichtheid hiervan komt overeen met die van een loodaccu.

Onderzoekers van Fraunhofer werken aan de hand van een 6 kW-installatie van Cellstrom aan de opslag van veel grotere hoeveelheden energie. Volgens dipl.ing. Jens Noack ontwikkelen ze een installatie van 30 tot 40 kW. Voor de verdere toekomst denken ze aan enkele megawatts. Maar daarbij hoort een installatie met een inhoud van 600 m³.

Het rendement van de opslag bedraagt 70 tot 75 procent: driekwart van de ingevoerde energie komt ook weer beschikbaar, de rest gaat op aan intern verbruik. Het aantal laad-ontlaadcycli ligt rond de tienduizend, voldoende voor tien jaar levensduur. Het systeem kent een aanspreektijd in de orde van milliseconden en heeft een stevige tolerantie voor te hoge lading en te diepe ontlading. Er is nauwelijks zelfontlading.

Het Fraunhofer-onderzoek richt zich met name op verlaging van de kostprijs en op rendementsverbetering. De kosten bedragen nu rond de 6000 euro/kW, maar bij grotere installaties moet dat omlaag kunnen naar 2000 euro/kW, aldus Noack, vorige maand op de Hannover Messe. Het rendement moet omhoog naar 85 tot 90 procent. Dat kan bijvoorbeeld door verbeterde elektroden en door andere opslagmaterialen te gebruiken, bijvoorbeeld litium-ion of organische zouten.