De batterijen van For Energy uit het Belgische Puurs staan inmiddels in de serverruimten van een beursgenoteerd internationaal bedrijf. „Na drie maanden screening op brandveiligheid en advies van de Belgische brandveiligheidsexpert Erwin de Buck, was de conclusie dat onze modulaire batterijen 100 procent brandveilig zijn”, verklaart directeur en oprichter Lucas Conings. Inmiddels draaien ze ook bij onder meer slagerijen, boerderijen en in de maakindustrie.

For Energy bouwt ook zeecontainers met batterijen voor energieopslag. Industriële bedrijven die forse stroompieken vragen om machines op te starten, hebben daar gemak van. Conings: „Als bedrijven moeten wachten op een zwaardere netaansluiting, kan dat door netcongestie jaren duren; een container kunnen we binnen enkele maanden plaatsen.” Bedrijven met een groot elektrisch wagenpark en energiehandelaars tonen zich geïnteresseerd. „De eerste vijf containers met een opslagcapaciteit van 1 megawattuur worden momenteel gebouwd. De eerste twee zullen binnenkort worden afgeleverd in België.”

Met name de stroomhandel op de kwartiermarkten –waarop stroom per kwartier tegen de prijs op dat moment wordt verhandeld– is er gekomen doordat de elektriciteitsnetten in Europa niet zijn berekend op de transitie naar groene stroom. Terwijl het aanbod van stroom uit zon en wind voortdurend groeit. Om stabiliteitsproblemen op het net te voorkomen, legt de netbeheerder bij veel wind windmolens stil. Deze produceren dan even geen elektriciteit. Of hij schakelt tijdens zonnig weer zonnepanelen tijdelijk uit. Op andere momenten is er juist weer extra vraag naar stroom en moeten gascentrales bijspringen. „Dat is toch bizar. Die overtollige stroom uit zon en wind kun je dus maar beter opslaan”, oordeelt Conings.

Thuisbatterij

Het was voor hem drie jaar geleden een reden om na te denken over een goede vorm van energieopslag. Conings is niet de enige die nadenkt over energieopslag. Sterker, er zijn al jaren verschillende aanbieders van thuisaccusystemen actief. Met onder meer lithiumijzerfosfaatbatterijen (LFP-batterijen) en lithiumiontechniek. „Wij wilden geen variant maken op iets wat al bestaat. We waren op zoek naar iets unieks, iets nieuws dat vooral snel moet kunnen laden en ontladen.”

Dan vallen de termen 1C en 2C. Wat betekenen die? De directeur van For Energy legt ze uit. „Stel dat je 10 kilowatt (kW) aan zonnepanelen op het dak hebt liggen, een omvormer van 10 kW en een opslagsysteem van 10 kilowattuur (kWh). Dat wil zeggen: als de zon schijnt, kun je in 1 uur je opslagsysteem vullen van 0 tot 100 procent. Dat noem je 1C. Een klassieke LFP-batterij gaat naar 0,5C, soms zelfs naar 0,25C. Deze laadt dus veel langzamer om de degradatie van de batterij tegen te gaan; in plaats van 1 uur doet die er 2 of 4 uur over om volledig te laden.”

De capaciteit van gangbare accu’s gaat door het gebruik achteruit. Conings pakt zijn iPhone erbij. „Toen ik deze kocht, kon ik met één keer laden twee dagen telefoneren. Hoewel ik hem gewoon heb gebruikt, lukt dat nu niet meer. Vandaag moet ik twee keer per dag laden om mijn dagelijkse telefoontjes te kunnen doen. In de batterij zijn dus bepaalde dingen beschadigd en onbruikbaar geworden.”

Beter presteren

Het opslagsysteem van de Belg moet beter presteren. Het moet razendsnel kunnen laden en ontladen, zonder noemenswaardig capaciteitsverlies. Als een halfuur de zon schijnt, moet het in dat halfuur zo veel mogelijk energie opslaan. Andersom, als er stroom wordt gevraagd, moet het systeem zo veel mogelijk kunnen leveren om het net te stabiliseren. „We zochten dus iets anders dan een klassiek opslagsysteem met accu’s.”

Daarnaast is veiligheid voor For Energy een belangrijk issue, vult zijn collega Frédéric Haven aan. „For Energy valt niet onder de Belgische batterijwetgeving. En dat is belangrijk. In een klassieke batterij heeft een chemisch proces plaats, zoals Volta dat rond 1800 heeft uitgevonden. Je hebt anoden en kathoden, en een vloeistof. Daarin ontstaan spanning en stroom. Het werkt met een chemisch proces; en dat definieert de batterij.”

Brandveilig

Zo’n lithiumion of LFP-batterij warmt op tijdens opladen of ontladen, omdat er een chemisch proces plaatsheeft. Zo’n batterij is dan ook uitgerust met een koelsysteem. Het opwarmen door het chemische proces geeft ook een risico op brand. Vanaf 65 graden Celsius kan er een onomkeerbaar proces plaatshebben dat ”thermal runaway” heet: de batterij gaat dan over tot spontane zelfontbranding. Zo’n brand is uiterst moeilijk te blussen.

„In ons systeem kan dat niet gebeuren”, verzekert Haven. „Wij maken een zogeheten hybride supercondensator. De supercondensator wordt elektrostatisch geladen; er heeft dus geen chemisch proces plaats.” Tijdens het laden en ontladen heeft daarin geen warmteontwikkeling plaats. Er is geen koeling nodig en dus ook geen onderhoud aan een koelsysteem.

Conings pakt er een rechthoekig plaatje bij: „Zo ziet een supercondensatorcel die wij gebruiken eruit.” Haven: „Het is een sachet, een metaalkleurig plaatje, zoals ook een LFP-cel eruit ziet aan de buitenkant. Maar vanbinnen is hij dus totaal anders. Onze hybride supercondensator bestaat uit plaatjes van 90 procent grafeen met een laagje lithium, zo’n 10 procent, dat nodig is om de spanning stabiel te houden, en een beetje aluminium. Zelfontbranding is hierin onmogelijk. Bij brand van buitenaf voedt grafeen het vuur niet, doordat het zuurstof aan de lucht onttrekt.”

Minder energieverlies

Doordat de hybride supercondensatorcellen van For Energy niet opwarmen, heeft er theoretisch ook veel minder energieverlies plaats dan in een LFP- of lithiumionaccu. „Dat wordt uitgedrukt in de ”round trip efficiency”, het rendement van een volledige cyclus van laden en ontladen. Als we zelfontlading en omzettingsverliezen bij de omvormers meenemen, komen gekoelde LFP-thuisbatterijen met omvormers op 88 tot 90,5 procent rendement. Wij zitten gemiddeld op ruim 95 procent voor thuisbatterijen en 98 procent voor industriële opstellingen”, verklaart Haven. „En als je geen stroom afneemt, verliezen onze elektrostatische cellen, anders dan de chemische LFP- of lithiumioncellen, ook geen stroom door zelfontlading.”

Nieuws in beeld

Bij bedrijven plaatst For Energie zeecontainers met een opslagcapaciteit van 1 megawatt. Deze capaciteit is uit te breiden tot 2,6 megawatt. beeld For Energy

De zeecontainers met een opslagcapaciteit van 1 megawatt in gesloten toestand. beeld For Energybeeld For Energy

Lucas Conings (rechts, met veiligheidsjas aan) demonstreert het mobiele opslagsysteem van For Energy op een aanhangwagen. beeld For Energy

De aanhangwagen herbergt een mobiel opslagsysteem voor elektrische energie. Op de aanhangwagen: de thuisaccu’s van For Energie. beeld For Energy

De modulaire hybride supercondensatorbatterijen zijn geplaatst in rekken. beeld For Energy

For Energie heeft al honderden ghuisaccu’s geleverd in België en Duitsland. beeld For Energy

De thuisaccu’s van For Energie ontwikkelen geen warmte en hebben dus ook geen koeling nodig. beeld For-E

De thuisaccu’s van For Energie hebben een opslagcapaciteit die varieert van 6 tot 14 kilowattuur. beeld For Energy

For Energy is bezig met het testen van de hybride supercondensatorbatterijen in een off-gridsituatie, dus zonder aansluiting op het elektriciteitsnet. beeld For Energy

Daarnaast is de efficiëntie van LFP- of lithiumionbatterijen sterk afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Bij vrieskou kan het rendement wel 25 procent lager liggen. De cellen van For Energy zijn daar ongevoelig voor bij temperaturen tussen -20 en +50 graden, zo is recent gebleken bij testen in Oostenrijk. Conings: „Je hebt dus te allen tijde het volledige opslagvermogen tot je beschikking.”

For Energy claimt dat zijn hybride supercondensatorcellen 32.000 laadcycli meegaan, tegen de 6000 tot 8000 voor LFP- of lithium-ioncellen. Conings: „Stel, je begint met 10 kWh opslag in een klassieke LFP-batterij. Dan heb je slechts 9 kWh tot je beschikking om de levensduur te rekken. En na 8000 cycli heb je dan nog maar ruim 6 kWh of 70 procent van de oorspronkelijke opslagcapaciteit over. Dat komt doordat cellen tijdens het laden en ontladen beschadigd en verontreinigd raken. De degradatiegrafiek loopt redelijk steil omlaag, net als bij mijn iPhone.”

Uit testen met de hybride supercondensator blijkt echter dat die degradatiegrafiek bijna horizontaal loopt. We kunnen garanderen dat onze cellen na 32.000 laadcycli altijd meer dan 80 procent van de oorspronkelijke opslagcapaciteit hebben, en zeker 70 procent na meer dan 46.000 laadcycli. Bij een gemiddelde van 1,78 laadcycli per dag gaan onze cellen dus ruim 70 jaar mee. We geven niet voor niets 15 jaar of 20.000 laadcycli garantie.”

Op welk gebied presteert de hybride supercondensator minder goed dan LFP- of lithium-ionbatterijen?

Conings: „Onze batterijen zijn bij gelijke opslagcapaciteit ongeveer 15 procent zwaarder. Dat is de reden waardoor onze cellen vooralsnog minder interessant zijn voor elektrische auto’s. Maar voor stationaire toepassingen, zoals in thuisaccu’s, maakt het gewicht niet zoveel uit.

Verder is de vergelijking tussen de beide accutypen iets minder simpel dan het lijkt. Stel een LFP-batterij moet op een bepaald moment 500 kW kunnen leveren. Om de levensduur van de batterij te rekken, zal de omvormer de levering beperken tot 0,25C. Dan moet je dus een batterij van 2 megawattuur (MWh) plaatsen. Onze hybride supercondensatorbatterij hoeft om dezelfde 500 kW (1C) te leveren maar 500 kWh groot te zijn. Die weegt veel minder, en kan voor de gebruiker een forse besparing op het aanschafbedrag betekenen. Overigens hebben we nu ook een installatie staan van 100 kWh die ook 500 kW (5C) kan leveren, waardoor het gewicht van onze batterij nog verder kan worden gereduceerd.”

Wat kost zo’n hybride supercondensatorbatterij in de praktijk?

„Voor de energiehandel tellen laad- en ontlaadsnelheid, aantal cycli per dag, de degradatiesnelheid en de levensduur. Dan springen wij er heel gunstig uit met een prijs per kWh; die bedraagt maar een kwart van die van de huidige LFP- of lithium-ionbatterijen. Dat is belangrijk voor de energiehandel. Die heeft onze batterij in België momenteel in drie tot vier jaar en in Nederland in vijf tot zes jaar terugverdiend door de specifieke wetgeving in het land.”

Haven: „We kunnen ook eens kijken naar een 10 kWh-thuisbatterij voor een huishouden. Wat scheelt de onze in prijs met een vergelijkbare LFP-thuisbatterij? Onze cellen zijn vier keer zo duur als LFP-cellen. Als wij zeggen 10 kWh, dan kun je daarvan effectief 10 kWh gebruiken. Een LFP-batterij mag tot 90 procent worden geladen om de levensduur te rekken. Dan moet je om effectief 10 kWh te gebruiken er een van 12 kWh aanschaffen. Daarnaast leveren wij direct, zonder tussenhandel aan de installateur. Voilà, als je thuisbatterijen zo vergelijkt, is onze hybride supercondensator bij aanschaf duurder. In de praktijk kunnen huishoudens vanaf een aanschafbedrag van zo’n 6000 euro bij ons terecht. Maar onze batterij gaat dan ook veel langer mee.”

For Energy opereert vooral in Duitsland, België, Denemarken en Oostenrijk. Wanneer komt Nederland aan de beurt?

Conings: „Na onze eerste klant voor een thuisbatterij in Duitsland, in maart 2023, hebben we er vele honderden geleverd in België en Duitsland. We hebben nu ook het oog op Nederland: we doen mee met de beurs Solar Solutions in Amsterdam die plaatsheeft van 11 tot 13 maart. We hopen er een dealernetwerk te kunnen opzetten. Liefst met in elke regio een installateur. Dan kunnen we ook Nederlandse klanten bedienen.”