Onderzoeker TU Delft wint prijs voor batterijen

Deze week streden 9 jonge TU Delft-onderzoekers om de beste klimaat- en energiepaper van het afgelopen jaar. Het leverde 2 winnaars op. Caroline van Calcar kreeg de Best Climate Action Paper Award voor haar werk over de wisselwerking tussen het smelten van de ijskap en het vervormen en terugveren van de aardkorst en aardmantel. Pierfrancesco Ombrini won de Best Energy Paper Award met zijn onderzoek naar lithium-ijzerfosfaatbatterijen, die steeds belangrijker zijn voor grootschalige energieopslag.

Paradigmaverschuiving voor batterijen
Herman Russchenberg, hoogleraar atmosfeeronderzoek en Pro Vice Rector Magnificus voor Climate Action, stelt dat de 9 finalisten hoopvol stemmen. ‘De wereld is de afgelopen jaren razendsnel en ingrijpend veranderd. Toch zien we júist onder jonge onderzoekers een enorme energie, creativiteit en drive om het verschil te maken’, vertelt Russchenberg. ‘Ze brengen nieuwe ideeën, slimme technologieën en onverwachte invalshoeken die laten zien dat verandering mogelijk is.’

Ombrini richtte zich op lithium-ijzerfosfaatbatterijen, die een steeds belangrijkere rol spelen bij grootschalige energieopslag. Deze batterijen worden bijvoorbeeld gebruikt in elektrische voertuigen en voor het stabiliseren van het elektriciteitsnet. Ze zijn milieuvriendelijker dan hun op kobalt gebaseerde voorgangers, omdat de grondstoffen breed beschikbaar en makkelijk te delven zijn.

Bottom-up benadering
De modellen voor batterijbeheer en integratie met hernieuwbare energiebronnen stammen echter nog uit de jaren ‘90 en leunen zwaar op empirische aannames. Opgeleid als nucleair ingenieur, paste Ombrini een bottom-up benadering toe waarbij hij de elektrode modelleerde als een netwerk van elektrisch met elkaar verbonden nanodeeltjes. Hiermee is het batterijgedrag nauwkeurig te voorspellen op basis van de ontlaad- en oplaadgeschiedenis.

Dit is belangrijk omdat een batterij kort na piekgebruik mogelijk niet de gewenste stroom kan leveren. Zijn model verklaart bijvoorbeeld waarom lithium-ijzerfosfaatbatterijen slechter presteren bij koud weer. De simulaties duren bovendien slechts 30 seconden, waar dat voorheen uren kostte. Geschikt voor huidige én toekomstige batterijen, ondersteunt zijn model volgens de universiteit de ontwikkeling van broodnodige, geavanceerde energieopslag voor de energietransitie.

Publieksprijs en retoriek
Tijdens de ceremonie in het Co-Creation Centre konden bezoekers eveneens stemmen op hun favoriete onderzoek. Ook de publieksprijs werd met overmacht gewonnen door Ombrini. Peter Palensky, expert op het gebied van intelligente elektriciteitsnetwerken en voorzitter van het Delft Energy Initiative, is niet alleen onder de indruk van de wetenschappelijke bevindingen maar ook van de retorische kwaliteiten.

‘Pierfrancesco weet ingewikkelde wetenschap op een heldere en toegankelijke manier over te brengen’, licht Palensky toe. ‘Daardoor werd hij niet alleen een publieksfavoriet, maar laat hij ook zien hoe jonge onderzoekers echt een verschil kunnen maken, zowel binnen als buiten de academische wereld.’