IJzerstroomtechnologie van ESS wordt op grote schaal ingezet in de VS
De elektriciteitsnetten in de wereld kraken onder de druk van de volatiele prijzen van fossiele brandstoffen en de noodzaak om de wereld te ontdoen van vervuilende energiebronnen. Een oplossing is misschien binnen handbereik, dankzij een innovatieve batterij die een goedkoper alternatief is voor lithium-iontechnologie.
SB Energy Corp., een Amerikaans bedrijf op het gebied van hernieuwbare energie dat onderdeel is van de Japanse SoftBank Group Corp., doet een recordaankoop van de batterijen die zijn vervaardigd door ESS Inc. Het bedrijf uit Oregon zegt over nieuwe technologie te beschikken waarmee duurzame energie langer en helpen bij het oplossen van enkele van de betrouwbaarheidsproblemen die hebben geleid tot stroomuitval in Californië en recordhoge energieprijzen in Europa.
De eenheden, die afhankelijk zijn van iets dat 'ijzerstroomchemie' wordt genoemd, zullen worden gebruikt in grootschalige zonne-energieprojecten verspreid over de VS, waardoor die energiecentrales urenlang nadat de zon ondergaat elektriciteit kunnen leveren. SB Energy zal de komende vijf jaar genoeg batterijen kopen om 50,000 Amerikaanse huizen een dag van stroom te voorzien.
"Langdurige energieopslag, zoals deze ijzerstroombatterij, is de sleutel tot het toevoegen van meer hernieuwbare energiebronnen aan het net", zegt Venkat Viswanathan, een batterij-expert en universitair hoofddocent werktuigbouwkunde bij Carnegie Mellon Universiteit.
ESS werd in 2011 opgericht door Craig Evans, nu president, en Julia Song, de chief technology officer. Ze erkenden dat hoewel lithium-ionbatterijen een sleutelrol zullen spelen bij de elektrificatie van transport, energieopslag op elektriciteitsnet voor een langere duur een andere batterij nodig had. Dat komt omdat, hoewel de prijs van lithium-ionbatterijen de afgelopen tien jaar met 90% is gedaald, hun ingrediënten, die soms dure metalen zoals kobalt en nikkel bevatten, beperken hoe laag de prijs kan dalen.
De deal voor 2 gigawattuur aan batterijen is volgens ESS minstens $ 300 miljoen waard. Rich Hossfeld, chief executive officer van SB Energy, zei dat het geniale van de units in hun eenvoud ligt.
"De batterij is gemaakt van ijzerzout en water", zei Hossfeld. "In tegenstelling tot lithium-ionbatterijen zijn ijzerstroombatterijen erg goedkoop om te produceren."
Elke batterij heeft vier componenten: twee elektroden waartussen geladen deeltjes schuiven als de batterij wordt opgeladen en ontladen, elektrolyt dat de deeltjes soepel laat stromen en een separator die voorkomt dat de twee elektroden kortsluiting vormen.
Flow-batterijen lijken echter in niets op de batterij in smartphones of elektrische auto's. Dat komt omdat de elektrolyt fysiek moet worden verplaatst met behulp van pompen terwijl de batterij wordt opgeladen of ontladen. Dat maakt deze batterijen groot, waarbij het belangrijkste product van ESS in een zeecontainer wordt verkocht.
Wat ze opnemen in de ruimte, kunnen ze goedmaken in kosten. Lithium-ionbatterijen voor opslag op netschaal kunnen wel $ 350 per kilowattuur kosten. Maar ESS zegt dat de batterij tegen 200 $ 2025 per kWh of minder kan kosten.
Cruciaal is dat het toevoegen van opslagcapaciteit om langere onderbrekingen bij een zonne- of windcentrale te dekken, misschien niet de aanschaf van een geheel nieuwe batterij vereist. Flow-batterijen hebben alleen extra elektrolyt nodig, wat in het geval van ESS slechts $ 20 per kilowattuur kan kosten.
"Dit is een grote, grote deal", zegt Eric Toone, wetenschappelijk hoofd bij Breakthrough Energy Ventures, dat heeft geïnvesteerd in ESS. "We hebben het voor altijd en altijd over flow-batterijen gehad en nu gebeurt het echt."
De Amerikaanse National Aeronautics and Space Administration heeft een stroombatterij gebouwd al 1980. Omdat deze batterijen water gebruikten, vormden ze een veel veiligere optie voor ruimtetoepassingen dan de rond die tijd ontwikkelde lithium-ionbatterijen, die berucht waren omdat ze in brand vlogen. Hossfeld zegt dat hij vergunningen voor ESS-batterijen heeft kunnen krijgen, zelfs in Californië dat gevoelig is voor bosbranden, die niet zou zijn gegeven aan lithium-ion-versies.
Toch was er een probleem met ijzerstroombatterijen. Tijdens het opladen kan de batterij een kleine hoeveelheid waterstof produceren, wat een symptoom is van reacties die, als ze niet worden gecontroleerd, de levensduur van de batterij verkorten. De belangrijkste innovatie van ESS, zei Song, was een manier om alle geproduceerde waterstof in het systeem te houden en zo de levensduur enorm te verlengen.
"Zodra je de cirkel rond waterstof sluit, verander je plotseling een laboratoriumprototype in een commercieel haalbare batterijoptie", zegt Viswanathan. De ijzerstroombatterij van ESS kan meer dan 20 jaar dagelijks worden gebruikt zonder veel prestatieverlies, aldus Hossfeld.
In de fabriek van het bedrijf in de buurt van Portland bedekken gele robots plastic platen met chemicaliën en lijmen ze aan elkaar om de batterijkernen te vormen. In de zeecontainers worden vaten vol elektrolyt via pompen in elke elektrode gevoerd, waardoor de batterij zijn werk kan doen door hernieuwbare energie te absorberen wanneer de zon schijnt en deze weer vrij te geven wanneer het donker wordt.
Het is een veelbelovende eerste stap. De batterij van ESS is een goedkope oplossing die momenteel ongeveer 12 uur aan opslag kan bieden, maar nutsbedrijven zullen uiteindelijk batterijen nodig hebben die veel langer meegaan naarmate er meer hernieuwbare energiebronnen aan het net worden toegevoegd. Eerder deze maand droeg het gebrek aan opslag bijvoorbeeld bij aan een recordpiek in de stroomprijzen in het VK toen de windsnelheden wekenlang laag bleven. Startups zoals Form Energy Inc. gebruiken ook ijzer, een overvloedig en goedkoop materiaal, om nieuwere vormen van batterijen te bouwen die ESS qua prijs zouden kunnen verslaan.
Tot nu toe heeft ESS 8 megawattuur aan ijzerstroombatterijen commercieel ingezet. Vorige week, na een evaluatie van zes maanden, tekende het Spaanse nutsbedrijf Enel Green Power SpA een enkele deal voor ESS om een gelijkwaardig bedrag te bouwen. Hossfeld van SB Energy, die ook in het bestuur van ESS zit, zei dat het bedrijf de komende vijf jaar waarschijnlijk nog meer batterijcapaciteit van ESS zal kopen.
Zelfs nu de orderboeken vol raken, staat ESS voor een uitdagende weg te gaan. Het op de markt brengen van nieuwe batterijen is notoir moeilijk en de sector is bezaaid met mislukte startups. Cruciaal is dat de lithium-iontechnologie een voorsprong kreeg en dat klanten meer vertrouwd zijn met de voor- en nadelen ervan. ESS zal moeten bewijzen dat zijn batterijen kunnen voldoen aan de strenge eisen van exploitanten van elektriciteitscentrales.
De nieuwe order zou ESS moeten helpen, aangezien het ernaar uitziet binnen enkele weken naar de beurs te gaan via een speciaal overnamebedrijf met een waardering van $ 1.07 miljard. De notering zal het bedrijf $ 465 miljoen opleveren, die het van plan is te gebruiken om zijn activiteiten op te schalen.
Bijdragen van Tom Metcalf
PlatoAi. Web3 opnieuw uitgevonden. Gegevensintelligentie versterkt.
Klik hier om toegang te krijgen.
