Met de groei van het aanbod van wind- en zonne-energie neemt ook de behoefte aan tijdelijke opslag van stroom toe. En dus wordt batterijopslag steeds meer een standaardonderdeel van de energie-infrastructuur. Dominant hierbij is lithium-iontechnologie, maar Europa krijgt nu ook toegang tot natrium-ionbatterijen voor energieopslag.
Donderdag maakte Alfen, een Nederlandse leverancier van energie-infrastructuur, bekend een overeenkomst te hebben gesloten met CATL uit China. Het gaat om de levering van natrium-ionbatterijen voor grootschalige opslag. CATL is de belangrijkste batterijproducent ter wereld en loopt voorop in de ontwikkeling van natrium-ionbatterijen.
In een persbericht melden de partijen dat CATL voor 5 gigawattuur aan natrium-ionbatterijen gaat leveren aan Alfen voor opslagsystemen in Europa. Ter vergelijking: eind vorig jaar stond er volgens onderzoeksbureau DNE Research in totaal zo’n 3 gigawattuur aan batterijcapaciteit opgesteld bij Nederlandse woningen, bedrijven en in batterijparken voor de energiesector.
De systemen van CATL zijn bedoeld voor grootschalige opslag ter ondersteuning van de energie-infrastructuur, maar eerder deze week werd ook bekend dat het Californische bedrijf Unigrid een natrium-ionbatterij voor thuisgebruik gaat leveren in Europa, met een capaciteit van 9,25 kilowattuur per module.
De commerciële uitrol van natrium-iontechnologie begint dus echt handen en voeten te krijgen. En daarmee krijgt de dominante lithium-ionbatterij concurrentie.
Batterijopslag: lithium-ion versus natrium-ion
Lithium-ion wordt het meest gebruikt voor batterijen vanwege de relatief hoge energiedichtheid en de doorgaans betrouwbare prestaties.
Wel is de winning van lithium geconcentreerd in een beperkt aantal landen. Het voordeel van natrium is dat deze grondstof in principe breder beschikbaar is en goedkoper kan worden gewonnen. Daartegenover staat wel een lagere energiedichtheid.
Een aanvullend pluspunt van natrium-ionbatterijen is dat ze relatief goed blijven presteren bij lagere omgevingstemperaturen en inherent brandveilig zijn.
Lithium-ionbatterijen voldoen doorgaans ook aan hoge eisen voor brandveiligheid, maar kunnen last hebben van ‘thermal runaway‘. Dat is een proces waarbij de temperatuur door een beschadiging oncontroleerbaar stijgt, wat kan leiden tot brand of een explosie.
CATL: natrium-ionbatterijen met concurrerende prestaties
Het Chinese CATL heeft inmiddels zoveel vertrouwen in de optimalisatie van zijn natrium-iontechnologie dat de batterijgigant dit jaar is begonnen met de commerciële uitrol.
De deal met Alfen gaat over 5 gigawattuur, maar CATL heeft in China al ruim 600 miljoen euro geïnvesteerd in een fabriek die 40 gigawattuur per jaar aan natrium-ioncapaciteit kan leveren. En er zijn plannen voor uitbreiding van de capaciteit met nog eens 160 gigawattuur.
Voor opslagsystemen werkt CATL met modulaire eenheden, waarbij één module een standaardcapaciteit heeft van 30 megawattuur. Zodoende kun je met 34 modules een capaciteit van 1 gigawattuur neerzetten. De technologie is zo ontworpen dat de effectieve laadduur per project kan worden aangepast met laadtijden die afgesteld kunnen worden tussen de 1 en 8 uur voor een volle batterij.
De energiedichtheid van de natrium-ioncellen van CATL ligt naar schatting op 175 wattuur per kilogram, wat vergelijkbaar is met gemiddelde prestaties van lithium-ionbatterijen op basis van lithiumijzerfosfaat (LFP). Lithium-ionbatterijen die met nikkel-kobalt-mangaan (NMC) werken, hebben doorgaans een hogere energiedichtheid die kan oplopen tot zo’n 250 wattuur per kilogram.
Volgens marktanalisten kunnen de natrium-ionbatterijen van CATL bij de opschaling vanaf 2027 voor concurrerende prijzen van 40 tot 50 dollar per kilowattuur geleverd worden, terwijl prijzen van LFP-batterijen naar verwachting 10 tot 15 dollar per kilowattuur duurder blijven.
Wat betreft de prestaties op de lange termijn − het aantal laadcycli waarbij de batterij met een hoog rendement blijft presteren − scoren natrium-ionbatterijen historisch zwakker dan lithium-ion. CATL claimt op dit gebied grote verbeteringen met stabiele prestaties gedurende duizenden laadcycli. De komende jaren moet duidelijk worden of dat in de praktijk ook echt het geval is.
