TU Delft lanceert nieuw platform e4BatteryDelft voor batterij van de toekomst

De TU Delft telt zo’n 1.000 energiewetenschappers die binnen e4BatteryDelft expertise gaan delen op het gebied van mijnbouw, ontwerp, engineering, bouw, implementatie en recycling om een toekomstbestendige, duurzame batterij te ontwikkelen die in Europa kan worden gemaakt.

Andere grondstoffen
Zo houdt Marnix Wagemaker – hoogleraar Storage of Electrochemical Energy – zich bezig met de vraag of batterijen ontwikkeld kunnen worden die gemaakt zijn van andere grondstoffen dan kobalt of nikkel, of zelfs zonder lithium, die minder schaars zijn of minder het milieu belasten, zonder aan prestaties in te boeten.

‘Het batterijenonderzoek bestaat al lang maar je zou kunnen stellen dat het nog in de kinderschoenen staat’, stelt hoogleraar Wagemaker. ‘Er is nog heel veel mogelijk. Nu zijn we afhankelijk van kritische elementen zoals kobalt, nikkel en lithium. Er zijn alternatieven, maar die werken nog niet zo goed. We kijken naar nieuwe materialen die minder schaars zijn en waarvan de winning een minder grote impact op het milieu heeft, maar met even goede prestaties, dus waarmee de elektrische auto bijvoorbeeld even ver kan rijden en even snel kan opladen. En we kijken naar materialen die goedkoper zijn voor de opslag van wind- of zonne-energie.’

Wagemaker startte het initiatief, e4batteryDelft, omdat samenwerking met andere batterijexperts binnen de TU Delft essentieel is: ‘Mijn achtergrond is in de natuurkunde en ik doe materiaalonderzoek – het onderzoeken van elektrochemische energieopslagprocessen in batterijen, maar daarbij is het net zo belangrijk waar en hoe materiaal gewonnen wordt, of het gerecycled kan worden, hoe de batterij gebruikt wordt, enzovoort – over die dingen moet al worden nagedacht bij het ontwikkelen.’

Spanningskwaliteit
Pavol Bauer – hoogleraar Electrical Sustainable Energy – stelt dat batterijen veel meer kunnen dan enkel energie opslaan. ‘Ze kunnen bijvoorbeeld ook de pieken opvangen, of de spanningskwaliteit verbeteren of helpen congesties te voorkomen.’

In zijn onderzoekstrajecten kijkt Bauer onder meer naar de rol van batterijen voor het distributienet, de batterij als middel om spanningskwaliteit te verbeteren, hoe batterijen gebouwen energieneutraal kunnen maken, welke rol energiehubs met batterijen spelen voor de industrie. ‘We kijken nu bijvoorbeeld naar de vliegvelden: hoe we met behulp van batterijen verschillende voertuigen daar elektrisch kunnen maken.’

De focus van zijn batterijonderzoek ligt op de opslag van elektriciteit en de integraliteit van opslagsystemen binnen het energiesysteem van de toekomst, zowel voor de elektrificatie van mobiliteit als voor het elektriciteitsnet zelf. Het gebruik van elektrische batterijen biedt mogelijkheden om een volledig duurzaam energiesysteem te creëren.

Batterijrecycling
Shoshan Abrahami – universitair docent aan de 3mE-faculteit en recycling-expert – onderzoekt de technische kant van batterijrecycling. ‘Simpelweg heb je twee manieren om batterijen te recyclen: de pyrometallurgische route en de hydrometallurgische route. De eerste – pyro is Grieks voor vuur – gaat met warmte: je smelt het materiaal. De tweede – hydro is Grieks voor water – gaat met water of chemicaliën: je probeert het materiaal op te lossen. In een duurzame toekomst van batterijrecycling zien we een belangrijke rol weggelegd voor de tweede route, omdat hierbij meer grondstoffen terug te winnen zijn. Bovendien is het belangrijk dat we minder afhankelijk worden van landen als Rusland, China en Congo, waar de grondstoffen nu vandaan komen; ook daarom is recycling heel erg belangrijk.’

Remanufacturing
David Peck – universitair hoofddocent aan de faculteit Bouwkunde, gespecialiseerd in kritieke materialen en circulair productontwerp – stelt dat Europa alleen met eigen, geavanceerde technologie welvarend en onafhankelijk kan blijven en zich goed kan beschermen tegen dreigingen van buitenaf. ‘Uiteindelijk moeten we alles hergebruiken.’

Een ander onderwerp waar Peck veel onderzoek naar doet, is remanufacturing. Daarbij worden uit gebruikte producten nieuwe vervaardigd. Het gaat een stap verder dan zogeheten refurbished producten die je nu al kunt kopen. ‘Hergeproduceerde telefoons zullen in de winkel naast gloednieuwe telefoons liggen. Maar ze zijn niet van elkaar te onderscheiden. Met remanufacturing koop je eigenlijk tijd. Het lost de crisis rond kritieke materialen niet op, maar door het hergebruik van materialen krijg je wel meer tijd om oplossingen te bedenken.’