Organische flowbatterijen azen op doorbraak in langdurige energieopslag

Zonne- en windstroom is er niet altijd wanneer we haar nodig hebben. Gewone lithium-ion-batterijen, zoals we die kennen uit elektrische auto's, leveren doorgaans een paar uur back-up. Voor een stroomnet dat draait op zon en wind is dat te kort: er is opslag nodig die een hele dag, of zelfs meerdere dagen, stroom kan vasthouden. Het Amerikaanse ministerie van Energie hanteert daarvoor een ondergrens van tien uur. Bij die duur lopen lithium-ion-accu's tegen hun grenzen aan qua kosten en grondstoffen. Een flowbatterij biedt een alternatief: energie wordt opgeslagen in vloeistof die door tanks en pompen circuleert, met een chemische reactie die stroom opneemt en weer afgeeft. Voor die tanks en pompen bestaat al veel productiekennis en werkgelegenheid, in tegenstelling tot de schaarse grondstoffen voor lithium-ion.

Van zink-broom tot organische chemie

Flowbatterijen zijn geen nieuw idee. Al in 1890 patenteerde de Amerikaanse uitvinder John Doyle in Hoboken, New Jersey, een vroege versie op basis van zink en broom. De laatste jaren experimenteren onderzoekers met het metaal vanadium, dat goed geschikt is voor de op- en ontlaadreactie. Een nieuwere variant gebruikt organische, koolstofgebaseerde moleculen in plaats van metalen. Het Nederlandse bedrijf Jena Batteries installeerde in 2019 wat volgens het bedrijf de eerste volledig organische flowbatterij ter wereld was. In de Verenigde Staten werken inmiddels meerdere start-ups aan eigen versies. Quino Energy uit Californië ontwikkelt een watergedragen variant op basis van quinonen, van nature voorkomende moleculen. Het bedrijf kreeg deze zomer een subsidie uit het CarbonX-programma van het Chinese techconcern Tencent, bedoeld voor een minigrid met drijvende zonnepanelen op het Maldivische eiland Himandhoo.

Pilotproject in Texas

Een tweede Amerikaanse speler, XL Batteries uit Massachusetts, komt voort uit onderzoek aan Columbia University en verzekerde zich in 2019 van patenten in de VS en Japan. Het bedrijf claimt een pH-neutrale, niet-corrosieve batterij met een levensduur van meer dan twintig jaar en kosten onder de 5 cent per kilowattuur. Vorig jaar mei zette XL Batteries een commerciële pilotinstallatie in gebruik bij een terminal van Stolthaven in Houston. De resultaten daarvan onderbouwden een whitepaper die het bedrijf in november publiceerde. Daarin verwijst het naar cijfers van het Amerikaanse ministerie van Energie waaruit blijkt dat flowbatterijen bij opslagduur vanaf tien uur goedkoper en veiliger zijn dan lithium-ion.

Datacenters als nieuwe klant

De timing van de pilot viel samen met de opkomende stroomtekorten rond datacenters, die het afgelopen jaar in een stroomversnelling raakten. XL Batteries won in juni een prijs van analistenbureau BloombergNEF voor 'meest inspirerende start-up' in een wedstrijd gericht op datacenters, en werd eerder dit jaar ook uitgenodigd voor een uitdaging rond het gladstrijken van pieken en dalen in de dagelijkse stroomvraag. In mei 2025 sloot het bedrijf een opslagovereenkomst met datacenter-start-up Prometheus Hyperscale: eerst een proefinstallatie van 333 kilowatt in 2027, gevolgd door twee grotere systemen in 2028 en 2029. Vorig najaar haalde XL Batteries daarnaast 7,5 miljoen dollar op bij investeerder Merrin Investors. Of de vraag vanuit datacenters aanhoudt, is overigens onzeker: er gaan steeds meer stemmen op dat de huidige AI-investeringsgolf op een zeepbel lijkt. Mocht die leeglopen, dan blijft de opgebouwde kennis over langdurige opslag hoe dan ook bruikbaar voor de bredere energietransitie.