Het zou de oplossing kunnen zijn waar de hele planeet op zit te wachten, en wie ze vindt, wordt zo rijk als de zee diep is. Tal van bedrijven en universiteiten zijn er dan ook al decennia mee bezig, voorzien van grote onderzoeksbudgetten. En toch lijkt het maar niet te lukken. Batterijen lijken op papier het ideale sluitstuk voor een duurzame energievoorziening, maar de energie die ze kunnen opslaan blijft ruim ondermaats.
Eerst het potentieel: omdat stroom maar moeilijk kan worden opgeslagen, moet er een constante aanvoer van elektriciteit zijn om het net draaiende te houden. Nog los van het feit dat zo’n situatie verre van efficiënt is, is het een van de voornaamste redenen waarom kernenergie zo populair blijft.
Een kerncentrale is namelijk niet flexibel: er komt constant zowat dezelfde hoeveelheid stroom uit, goed voor het merendeel van onze elektricteitsproductie. Het is die constante die groene stroombronnen in een bijrol duwt. Op zonnepanelen, windmolens en andere duurzame bronnen wordt vooral beroep gedaan voor het variabele deel van de stroomproductie, zoals de pieken ’s ochtends en in de vooravond. Het gebeurt dan ook geregeld dat hele parken met windmolens of zonnepanelen op standby staan, omdat hun stroom toch niet kan gebruikt worden. Kan je dat vermogen opslaan, dan spreek je dus over een heel nieuwe wereld. Kan ieder gezin dat bovendien, met de zonne-energie die het die dag via de panelen op het dak heeft binnengehaald, dan behoren kerncentrales sneller tot het verleden dan je ‘scheurtjescentrale’kan zeggen.
Zware stroom

Maar zover zijn we dus nog lang niet. De Tesla Powerwall is een eerste voorbeeld van een gebruiksvriendelijke thuisbatterij, maar ze is nog duur en heeft een beperkte capaciteit. ‘Wat je nodig hebt, is een batterij die bijvoorbeeld de zonne-energie van tijdens de zomer een half jaar kan opslaan, zodat een gezin enkel met de eigen productie ook de winter nog doorkomt.’ Volgens professor Walter Daems, verbonden aan de Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen van de Universiteit Antwerpen, duurt het nog wel even voor zo’n batterijen beschikbaar worden – als dat al ooit gebeurt. ‘Er zijn twee grote hinderpalen om batterijen met een capaciteit die groot genoeg is te maken: enerzijds het gewicht en de grootte van zo’n batterij, en anderzijds de snelheid waarmee je die batterij kan opladen en ontladen. Die bepaalt mee de veiligheid ervan. Wat dat laatste betreft, zijn er de voorbije jaren al enorme stappen gezet. We slagen er momenteel in om batterijen meer dan honderd maal sneller te laden en te ontladen dan vroeger.

Maar voor het eerste blijft men maar hangen op het niveau van de jaren 60. Bovendien lekken batterijen energie, wat je merkt als je je gsm zonder hem te gebruiken enkele weken laat liggen. Dan is die batterij sowieso plat.’

Een performante thuisbatterij zou enorm groot en zwaar zijn. Stroom blijkt gewoon een stuk minder gemakkelijk in te pakken dan je van zo’n op het eerste zicht abstract iets zou denken. Een batterij snel opladen en laten ontladen zorgt al snel voor heel wat warmteontwikkeling – iets dat elektronicareus Samsung onlangs nog mocht ondervinden, toen hun nagelnieuwe Note 7’s spontaan in brand bleken te schieten. En vooral: energie heeft een gewicht en een volume. En dat is iets waar al het onderzoek ter wereld blijkbaar weinig aan kan veranderen. Een batterij die de zonne-energie van een heel huishouden lang genoeg kan opslaan, zou dan ook onredelijk groot en zwaar worden (zie kaderstuk). Laat staan dat er batterijen zouden komen die de productie van een centrale kunnen bijhouden.
Waterstof

Daems is formeel: ‘Volgens mij is de grote marge die je nog op de ontwikkeling van batterijen kan boeken, stilaan wel bereikt. Er zijn gewoon fysieke beperkingen aan wat je met elektriciteit kan doen. Zo’n thuisbatterij is geen slecht idee, maar het is geen oplossing voor je hele bevoorrading indien we uitgaan van ons huidig consumptiepatroon. Het is voorlopig ook nog goedkoper om gewoon je overschot aan stroom op het net te plaatsen en daarvoor vergoed te worden, dan om dat overschot bij te houden in een batterij. Al zal dat natuurlijk veranderen als de netbeheerders de tarieven om stroom op het net te plaatsen sterk zouden opdrijven, iets waar ze wel aan denken.

Ook indien de elektriciteitsprijs nog sterker mee zou evolueren met piekuren en daluren, hebben kleine batterijen als buffervat voor energie wel degelijk zin.’ Voor langdurige opslag is waterstof volgens de prof een veel efficiëntere manier om energie op te slaan. ‘Via elektrolyse kan je stroom omzetten in waterstof, wat je vervolgens zonder één lek kan bewaren tot je het weer nodig hebt. Theoretisch zou elk gezin over zo’n waterstoftank kunnen beschikken, die als opslagmedium werkt voor stroom die ze zelf met hun zonnepanelen hebben geproduceerd. In de praktijk lijkt een installatie op straat- of wijkniveau een betere keuze om de kosten om waterstof onder hoge druk op te slaan te
beperken. Op dezelfde manier zouden we auto’s kunnen laten rijden met een brandstofcel op waterstof. Maar dan spreken we natuurlijk over een compleet nieuwe infrastructuur die
zou moeten worden aangelegd, en dat lijkt al zeker niet voor morgen. Daarom dat een bedrijf als Tesla met zijn wagens en Powerwalls ook met batterijen werkt: stopcontacten zijn er al overal. Met waterstof zou het veel moeilijker zijn om de markt in te palmen.’ # (jh