Prijs van batterijen daalt, maar energiedichtheid neemt nauwelijks toe

14 mei 2018

Hoe gaat het met de ontwikkeling van lithiumbatterijen? Stefan van Sterkenburg, onderzoeker op de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN), gaf antwoord op deze vraag tijdens het Ports and the City-congres in Nijmegen. ‘De energiedichtheid neemt maar heel langzaam toe.’

Lithiumbatterij

Het congres, dat 12 april plaatsvond, ging over de verduurzaming van de binnenvaart en inlandse havengebieden. Twintig partijen ondertekenden de ‘Decleration of Nijmegen’. Bedrijven en overheden beloven hiermee dat ze alles doen om CO2-uitstoot in de binnenvaart met twintig procent te reduceren voor 2030.

Port Liner

Er zijn verschillende manieren om die verduurzaming vorm te geven. Port Liner, een van de organisatoren van Ports and the City, gaf een sprekend voorbeeld. Het Huissense bedrijf ontwikkelt vijftien elektrische schepen, met afneembare batterijcontainers. Deze kunnen op de wal geladen worden met elektrische energie.

Dit soort technologie valt of staat met de ontwikkeling van lithium-batterijen. Stefan van Sterkenburg werd uitgenodigd voor een presentatie over dit onderwerp. Van Sterkenburg doet voor de HAN onderzoek naar batterijtechnologie, onder het zwaartepunt Sustainable Energy & Environment. Hij liet de bezoekers van Ports and the City kennismaken met de laatste stand van batterijtechnologie.

Hoe gaat het met de lithiumbatterij en wat vindt de onderzoeker van elektrische schepen? Een aantal vragen aan Van Sterkenburg:

Hoe is het voor jou als onderzoeker om te zien dat binnenvaartschepen elektrisch worden? Is dat een toepassing die je zag aankomen?
“Toen ik dit voor het eerst hoorde, dacht ik: kansloos. Hoe kleiner het vermogen [van een voertuig, red] is, hoe succesvoller de introductie. Dat komt omdat batterijen duur zijn en niet veel capaciteit hebben. En hoe groter het voertuig, hoe meer batterij je nodig hebt en hoe duurder het wordt.”

En dan worden er ineens containerschepen gepresenteerd…
“Ja, en nu ben ik toch wel overtuigd dat het een experiment waard is. De schepen gaan kleine afstanden varen. Niet van Basel naar de Noordzee, maar van Brabant naar Rotterdam. En in Rotterdam worden de batterijen van het schip getild. Die worden opgeladen als het schip vaart. Ik vind het wel goed dat een bedrijf dit initiatief neemt. Wie niks durft, presteert ook niks.”

Wat heb jij verteld, tijdens het congres? Had je een kernboodschap?
“Batterijtechnologie is veel goedkoper geworden en de verwachting is dat de prijs nog veel verder zakt. En aspecten als levensduur, vermogensdichtheid, veiligheid, de snelheid waarmee je batterijen kunt laden en ontladen zijn enorm verbeterd. Alleen de energiedichtheid neemt maar heel langzaam toe.”

Dus de vooruitgang is heel beperkt, als het gaat om het kleiner en lichter maken van lithiumbatterijen?
“Het is jammer. Als je voertuigen elektrisch wil maken, lijkt het me fijn om kleine en lichte batterijen te hebben. De energie-inhoud van batterijen zie ik als de achilleshiel van lithiumbatterijen. Want wil je een beetje kunnen varen of rijden, of langer dan een dag met je telefoon doen, dan heb je een behoorlijke accu nodig.”

Maar er wordt straks gevaren op elektriciteit en er zijn al auto’s met een stekker…
“Op een beetje accu kun je maar 100 a 200 kilometer rijden. In een Tesla kun je 500 kilometer rijden, maar die heeft ook een enorme accu en is behoorlijk duur. Die actieradius is gekoppeld aan de energie-inhoud van een batterij. En die neemt dus maar langzaam toe. En als je met een elektrisch schip naar Basel wilt varen, moet je misschien op tien plekken batterijen verwisselen.”

Dus een grote actieradius kost niet alleen veel geld maar ook een hoop ruimte?
“De kosten gaan gelukkig omlaag. In vier a vijf jaar halveert de prijs zo’n beetje. Maar je moet nog steeds vaak laden en dat is ook onhandig.”

Hoe komt het dat de prijs zo hard daalt?
“De productiecapaciteit neemt enorm toe. In werd in 2017 voor 28 of 29 GWh aan lithiumbatterijen geproduceerd. En er worden nu batterijenfabrieken gebouwd, waardoor de productie met een factor 5 wordt opgeschroefd. Dus dan zitten we op 140 GWh.”

Er wordt weleens gezegd dat er niet voldoende grondstoffen zijn voor lithiumbatterijen. Hoe zit het daarmee?
“Daar maakt men zich niet zo druk om. Als je kijkt naar het belangrijkste materiaal, lithium: daar is genoeg van op aarde. Er is voor 400 jaar aan reserve. Dus dat is gevonden lithium, dat bewijsbaar gedolven kan worden. Maar er zijn nog veel meer resources, lithium dat nog niet gevonden is. Lithium is er dus genoeg.”

Zie jij bijzondere toepassingen van batterijtechnologie?
“Men verwacht dat, als de prijs onder de 150 dollar per KWh zakt, lithiumbatterijen interessant worden voor energieopslag in elektriciteitsnetten. Dat is over zo’n vijf jaar het geval. Of ze geschikt zijn, hangt ook af van de toepassing. Als ik thuis, overdag zonne-energie wil opslaan om die ’s avonds te gebruiken, heb ik wel wat aan batterijen. Maar je hebt ook een onbalans tussen zomer en winter. Die kun je met batterijen niet oplossen. Dan denk ik dat waterstof meer opties biedt. Maar met waterstof zie je dat de efficiency heel laag is. Stroom moet worden opgewekt, omgezet worden naar gas en vice versa.

In de auto-industrie komt de omslag naar elektrisch rijden sowieso. Maar ik denk dat die industrie ook ziet dat de batterijcapaciteit niet snel genoeg toeneemt. En je ziet dat veel autobedrijven toch een beetje inzetten op fuel cells. Maar het kan zomaar zijn dat er een technologische doorbaak aankomt. Er zijn lithiumbatterijen die een energieopslag hebben van 450 Wh per kilogram. Die worden nu al geproduceerd. Alleen is de levensduur van die batterijen beperkt. En de elektrolyt is niet stabiel genoeg. Maar als daar een oplossing voor komt, kan het zomaar zijn dat we volgend jaar een batterij hebben die twee keer zo veel energie heeft. Dan kun je niet 200 kilometer met een elektrische auto rijden, maar 400.”

Bron: HAN Centre of Expertise - SEECE