Windmolenparken of zonnepanelen kunnen niet continu energie leveren. In een wereld waarin alsmaar meer geleund wordt op dergelijke groene energiebronnen, zullen technieken voor energieopslag dus bijzonder belangrijk worden. Zo moet Europa, om de energietransitie te doen slagen, tegen 2030 over 200 gigawatt aan energieopslag beschikken, schat de European Association for Storage of Energy (EASE). Ter vergelijking: eind dit jaar zou ons continent slechts 10 GW aan opgesteld vermogen aan batterijen hebben.
Dr. Shenlong Zhao, onderzoeker op het gebied van energieopslag aan de universiteit van het Australische Sydney, en zijn internationale team wetenschappers, hebben een nieuw type natrium-zwavelbatterij gebouwd.
Veelbelovend alternatief
Natrium-zwavelbatterijen gelden al een tijdje als veelbelovend alternatief voor de opslag van hernieuwbare energie. De werking steunt op chemische reacties tussen een zwavelkathode en een natriumanode om de elektrische energie op te slaan en te gebruiken, zo weet de informatieve website Freethink.
Er wordt dus gebruik gemaakt van de goedkope materialen zwavel en natrium. Dat laatste kan gemakkelijk uit zout water worden gewonnen. Dat eerste is een bijproduct van de sector.
Meer opslagcapaciteit
Volgens een wetenschappelijk artikel van het team beschikt de nieuwe batterij over (veel) meer opslagcapaciteit dan zijn voornaamste marktrivaal, de lithium-ionbatterij, en heeft het een extreem lange levensduur bij kamertemperatuur.
Zo stelt het academische team dat hun batterij ongeveer drie keer zo veel kilowattuur per kilo kan bewaren dan een lithium-ionbatterij. Bij een lithium-ionbatterij gaat het om 250 tot 350 wattuur per kilo. Met zwavel wordt dat 1.000 wattuur, 1 kilowattuur, per kilo, zo schrijft het Nederlandse dagblad Trouw.
Hierdoor kunnen elektrische voertuigen bijvoorbeeld drie keer verder rijden dan met een vergelijkbare EV-batterij. Dat komt door de integratie van op koolstof gebaseerde elektroden en het gebruik van pyrolyse. Dat is een proces om veel effectievere reacties tussen de zwavel en het natrium te realiseren.
Kosten verlagen
“Onze natriumbatterij heeft het potentieel om de kosten drastisch te verlagen en tegelijkertijd tot vier keer meer opslagcapaciteit te bieden“, betoogt Shenlong Zhao. “Dit is een belangrijke doorbraak voor de ontwikkeling van hernieuwbare energie; hoewel de kosten op de lange termijn dalen, zijn er veel financiële toetredingsdrempels.”
En nu? Een wijdverbreide commerciële toepassing van de nieuwe batterij laat waarschijnlijk nog wat jaren op zich wachten, maar de technologie ervoor lijkt alvast een winner.
Problemen met lithium-ionbatterij
De rivaal, de lithium-ionbatterijen, worden vandaag wijdverbreid gebruikt. Ze zitten bijvoorbeeld in de meeste elektrische voertuigen. Behalve het alkalimetaal lithium is voor de productie ervan ook kobalt, mangaan en nikkel nodig.
Maar: het winningsproces van die materialen is veel moeilijker dan dat van natrium en zwavel, alsook belastender voor het milieu. Bovendien zijn de prijzen van die grondstoffen hard gestegen. Naarmate de vraag naar elektrische auto’s verder toeneemt, wordt zelfs verwacht dat er de komende decennia grote tekorten zullen ontstaan.
Door batterijen te ontwikkelen die gebruikmaken van goedkopere materialen, kunnen twee vliegen in één klap worden geslagen. Dit soort nieuwe batterijen kan ook de autoriteitspositie van China verbreken. Het land verwerkt op dit moment het grootste deel van de materialen die nodig zijn voor lithium-ionbatterijen.
Ook kunnen natrium-zwavelbatterijen dus een stuk goedkoper zijn. Volgens berichtgeving van Reuters kunnen dergelijke batterijcellen zelfs twee derde minder kosten dan hun op lithium gebaseerde tegenhangers.
