PBL: Nederland kan in 2050 klimaatneutraal zijn, maar elke denkbare oplossing is dan nodig

Zo bouwen we batterijen van Europese bodem

De Europese Unie wil zelfvoorzienend worden op energiegebied. Het opslaan van energie is daar een wezenlijk onderdeel van. We moeten dus batterijen gaan produceren, en op grote schaal. Verwacht wordt dat er in 2030 jaarlijks bijna 10 miljoen elektrische auto’s in Europa verkocht worden – allemaal auto’s met een lithium-ion-batterij. Hoe zorgt Europa ervoor dat die batterijen ook in Europa geproduceerd kunnen worden? Investeren in de energietransitie EIT InnoEnergy is een investeringsmaatschappij die tot doel heeft de energietransitie in Europa te stimuleren. “We zijn wat je noemt technology agnostic”, zegt Jacob Ruiter, CEO van InnoEnergy Benelux. “Dat betekent dat het ons niet zoveel interesseert in welke technologie we investeren, zolang het maar een duidelijke bijdrage levert aan de energietransitie. Wel zoeken we een mix aan investeringen, om zowel verschillende waardeketens in onze portefeuille te hebben zitten, als verschillende risicoprofielen.” De investeerder werd veertien jaar geleden opgericht als samenwerking tussen universiteiten, onderzoeksinstellingen en de industrie. InnoEnergy is uitgegroeid tot een van de grootste investeerders in groene technologie van Europa. Het opzetten van nieuwe waardeketens is een van de doelstellingen. Daarom stond de investeerder in 2017 aan de wieg van de European Battery Alliance, een samenwerkingsverband tussen allerlei partijen die zich bezighouden met batterijtechnologie. Sinds de oprichting van de European Battery Alliance is het speelveld voor batterijen er heel anders uit komen te zien, stelt Ruiter vast. “De interesse in batterijfabrikanten is sterk toegenomen. De Europese Investeringsbank investeert kolossale bedragen om zulke bedrijven van de grond te krijgen. Ook het mijnen van lithium staat in de belangstelling. En er wordt geïnvesteerd in het ontwikkelen van alternatieve materialen. Zoals alternatieven voor kobalt, om minder afhankelijk te worden van landen als Congo.” Dwarsdoorsnede van de waardeketen De waardeketen van batterijen is complex. Veel verschillende bedrijven zijn betrokken bij de ontwikkeling van nieuwe technieken en het produceren van alle onderdelen. Aan de hand van drie bedrijven die onderdeel zijn van de European Battery Alliance, brengen we in kaart wat ervoor nodig is om batterijen van Europese bodem te produceren. De bron Het belangrijkste onderdeel van een lithium-ion-accu is – niet geheel onverwacht – lithium. Dit metaal komt op tal van plekken in de aardkorst voor. De grootste concentraties bevinden zich in Chili en Australië, waar ook verreweg het meeste lithium wordt geproduceerd. Daar wordt het in grote, open mijnen gewonnen. Het blijkt lastig zulke mijnen in Europa te openen. Zo verzetten burgers in Portugal zich met succes tegen de aantasting van het landschap dat gepaard gaat met het afgraven van grote, diepe mijnputten. En in Servië was er breedgedragen zorg over de kwaliteit van het drinkwater. Protesten zorgden ervoor dat vergevorderde plannen voor een lithium-mijn toch werden afgeblazen. Een testfaciliteit van Vulcan Energy in het Duitse Insheim.Een veel elegantere oplossing dan een open mijn, is het oppompen van lithium uit de diepe ondergrond. Dat is wat Vulcan Energy doet. In het zuidwesten van Duitsland werkt het bedrijf met ‘Adsorptie-type Directe Lithiumextractietechnologie’. Zoutig water dat rijk is aan lithium, wordt van 3.000 tot 5.000 meter diepte omhoog gepompt. Nadat het lithium uit dat pekelwater is gefilterd, wordt het weer terug onder de grond gespoten. Bovengronds is alleen een relatief kleine technische installatie zichtbaar – vergelijkbaar met hoe in Nederland gas wordt gewonnen. Lithium en energieproductie En de grootste troefkaart? Het water dat diep uit de grond komt, is kokend heet. Die warmte wordt gebruikt om elektriciteit mee op te wekken. “Het productieproces zelf heeft stroom nodig. Maar minder dan de elektriciteit die we opwekken. Dat is het sympathieke van deze oplossing”, zegt Christian Freitag, vice-president supply chain van Vulcan Energy. En het water dat nodig is voor de productie, kan telkens gerecycled worden. “Het is een gesloten systeem.” De techniek kan op meer plekken in Europa toegepast worden. Freitag: “In principe kan je het toepassen op elke plek waar je met geothermische installaties werkt. Maar er moet natuurlijk voldoende lithium in de bodem zitten. En het zoutgehalte van het pekelwater is belangrijk: hoe zouter, hoe beter.” Naast het zuidwesten van Duitsland waar Vulcan zelf actief is, denkt Freitag dat er in Noord-Duitsland en Frankrijk ook tal van geschikte locaties zijn. Vulcan heeft grote verwachtingen van de techniek. Commerciële productie start in de tweede helft van 2026. De doelstelling is om 24.000 ton lithium per jaar te produceren, genoeg voor ongeveer een half miljoen elektrische auto’s. Freitag: “Het zal waarschijnlijk nooit in de wereldwijde vraag naar lithium kunnen voorzien, maar dit heeft de potentie voor Europa een belangrijke bron van lithium te worden.” De anode Om te begrijpen wat het bedrijf GDI doet in de waardeketen, moeten we wat dieper onder de motorkap van de batterij duiken. GDI maakt namelijk anodes voor lithium-ion-batterijen. Batterijen bestaan uit een anode aan het ene uiteinde, en een kathode aan het andere. Daartussen bewegen geladen deeltjes. Bij lithium-ion-batterijen zijn dat – wederom niet geheel onverwachts – lithium ionen.In de meeste lithium-ion-batterijen is de anode van grafiet gemaakt. De anode speelt een belangrijke rol in de capaciteit en laadsnelheid van batterijen. Daarom zijn wetenschappers en bedrijven op zoek naar nieuwe materialen die beter presteren dan grafiet. Het van oorsprong Amerikaanse GDI heeft zijn kaarten gezet op anodes die volledig van silicium zijn gemaakt. Hierdoor is de batterij veiliger, laadt die sneller op, en heeft een hogere energiedichtheid – waardoor een auto verder kan rijden op één acculading. GDI werkt voor de productie van zijn anodes met nano-technologie die aan de TU Eindhoven is ontwikkeld, vertelt CEO Rob Anstey. De productiemethode was oorspronkelijk bedoeld voor het maken van flinterdunne, flexibele zonnepanelen. Na lang zoeken kwam het Amerikaanse bedrijf in 2015 in Eindhoven uit voor de opschaling van hun productie. “Het komt in de geavanceerde batterijwereld nu echt aan op productiemethodes. Als je niet tijdens het ontwikkelen van een product al nadenkt over hoe je het grootschalig kan produceren, haakt de industrie af.” Waardeketens combineren De technieken die nodig zijn voor die grootschalige productie, komen voor een buitenstaander soms uit onverwachte hoek. Voor de volgende stap in hun ontwikkeling is GDI een samenwerking aangegaan met het AGC, één van de grootste vlakglasproducenten ter wereld. Zij produceren allerlei soorten hightech glas, dat net als GDI’s anodes van silicium gemaakt is. Gezamenlijk ontwikkelen de bedrijven bestaande glascoatingtechnologie door voor de massaproductie van volledig silicium anodes. GDI is zowel in Amerika als Europa actief. Anstey ziet dit als een groot voordeel. “Het is onzin om Europa en Amerika als tegenpolen te presenteren op energiegebied. De Amerikaanse en Europese ketens zijn heel nauw met elkaar verweven, daar moet je slim gebruik van maken.” Wel kijkt hij met een schuin oog naar concurrentie vanuit Aziatische landen. “Wat we nodig hebben, is een NAVO van batterijen.” De gigafabriek Verkor vormt het sluitstuk van de batterijketen. Het bedrijf bouwt een gigafabriek voor batterijcellen in het Franse Duinkerke. Vanaf 2025 moet er jaarlijks 16 gigawatt aan batterijen van de band rollen, waar Renault 300.000 elektrische auto’s mee kan maken. Verkor bestaat pas drie en een half jaar. InnoEnergy was nauw betrokken bij de oprichting. Een weergave van de gigafabriek die Verkor in Noord-Frankrijk bouwt.“Een aantal jaar geleden verbaasden wij ons over het kleine aantal initiatieven voor de grootschalige productie van batterijen”, vertelt Ruiter. “Dus zijn wij een businessplan gaan schrijven en hebben vervolgens een team gezocht dat het plan heeft uitgewerkt. Ondertussen zijn wij in ons eigen ecosysteem gaan zoeken naar geschikte aandeelhouders.” Een kernactiviteit van InnoEnergy is het verlagen van risico’s voor investeerders. Door private én publieke partijen aan bedrijven te verbinden, ontstaat vertrouwen. Zo durven andere investeerders in te stappen en wordt het mogelijk om grote, kapitaalintensieve projecten op te zetten. Netwerk opbouwen Naast het slechten van financiële barrières, was InnoEnergy ook belangrijk voor het netwerk van Verkor. Dat vertelt Gilles Moreau, mede-oprichter en chief sustainability officer van het bedrijf. “In de beginfase hadden we partners nodig, getalenteerd personeel, toegang tot universiteiten en contacten in de politiek en ambtenarij. We moesten geïntroduceerd worden in het hele ecosysteem.” Dit is hét moment om in Europa grote productiefaciliteiten op te zetten, stelt Moreau. “Europa gaat de verbrandingsmotor vanaf 2035 verbieden. De komende tien jaar gaan we heel veel batterijen nodig hebben. Als wij die nu niet zelf gaan produceren, wordt de markt overgenomen door Aziatische batterijfabrikanten.” En waarom staat deze gigafabriek in Frankrijk, en niet in bijvoorbeeld Nederland? Ruiter legt uit dat Frankrijk om meerdere redenen een interessante locatie is. Franse kerncentrales zorgen voor een constante aanvoer van goedkope stroom. Daarnaast is er veel ruimte beschikbaar, die door goede infrastructuur ontsloten is. En de Franse overheid voert een actieve industriepolitiek. Daar kunnen wij wat van leren, meent Ruiter. “We zijn in Nederland vrij goed in innoveren, maar als het aankomt op opschalen, leggen we het af van andere landen”, zegt hij. “Frankrijk benadert besluitvorming veel meer top-down waarbij de top van de overheid sterk aanstuurt op industrialisatie. Slagvaardigheid is belangrijk om grote projecten van de grond te krijgen.” Lees meer: Dit bedrijf wil de Europese markt voor grote batterijen veroverenEuropese durfinvesteerder in ‘climatetech’ haalt 140 miljoen op: 'We love the crazy guys'Sneller, veiliger en meer energie: batterijbouwer GDI kraakt de silicium-noot en start in Eindhoven Dit artikel is gemaakt door een van onze expertredacteuren in samenwerking met onze partner EIT InnoEnergy. Change Inc. werkt met partners die de klimaattransitie aanjagen. Zij kunnen cases presenteren waar anderen zich aan kunnen optrekken en zijn eerlijk over de uitdagingen. Niet één bedrijf is al 100 procent duurzaam, maar veel zijn onderweg. Dankzij ons partnermodel zijn onze artikelen gratis toegankelijk voor iedereen. Benieuwd naar hoe wij werken? Klik hier.