Zoutbatterij van Cellcius geeft energietransitie een boost

Winter 2023/2024

We staan in het laboratorium van Cellcius op het terrein van de Technische Universiteit Eindhoven, waar het bedrijf zijn thuisbasis heeft. Dat laatste is niet zo verwonderlijk, want Cellcius bouwt voort op technologieën die de laatste tien jaar door de TU/e en TNO zijn ontwikkeld. Met een glimlach tovert Mathijs een klein potje vol witte bolletjes zout tevoorschijn. Op het eerste oog niks bijzonders, het potje voelt koel aan. Maar nadat hij wat waterdruppels over de zoutkristallen heeft gesprayd, kringelt er een sliertje damp omhoog. En wat blijkt? Het potje wordt plotsklaps heet.

Zout en water

Voor de leek lijkt het op een magische goocheltruc, maar in de basis is het een simpel chemisch proces. ‘’Het concept van energie opslaan in zout is niets nieuws’’, legt Mathijs uit. ‘’We weten al jaren dat zout die capaciteiten heeft. Maar er voldoende energie in opslaan, en deze energie er vervolgens volledig flexibel en efficiënt als warmte weer uit kunnen halen, daar zit de truc.”

Toch is de ene zoutkristal de andere niet. Jarenlang experimenteerden de onderzoekers van de TU/e en TNO met verschillende soorten zout om die met de juiste specificaties te vinden. Een paar jaar geleden ontdekten de onderzoekers dat kaliumcarbonaat de beste zouthydraat is voor de huidige toepassing als warmtebatterij.

“Dit is een concrete oplossing voor gebouwen die van het gas af moeten”

Mobiel en lokaal

De batterij bestaat uit verschillende delen. De batterij zelf, wat een zeecontainer is gevuld met zouttabletten, een laadstation en een ontlaadstation. Cellcius heeft twee toepassingen van de batterij ontwikkeld, een lokale en een mobiele variant.

“De lokale batterij wordt op een locatie geplaatst, zoals bij een appartementencomplex, en blijft daar staan”, vertelt Mathijs. “Die wordt dan een paar keer per jaar opgeladen: met (rest)elektriciteit van zonnepanelen bijvoorbeeld, op momenten dat de tarieven laag zijn. Omdat we op piekmomenten warmte kunnen leveren, is het een heel concrete oplossing voor woningen of kantoorgebouwen die willen verduurzamen en van het gas af moeten. Het mooie van deze variant is dat we hem al kunnen produceren met de techniek die Cellcius nu ontwikkeld heeft. De mobiele variant wordt opgeladen op locaties als industrieterreinen, waar een overvloed aan restwarmte is. Vervolgens wordt hij naar een plek vervoerd waar de warmte nodig is. Overigens kan de batterij ook koeling leveren wat in een later stadium zal worden uitgerold.”

Slechte isolatie

Maar wat is het grote pluspunt ten opzichte van bestaande oplossingen, zoals warmtepompen? Die zit hem vooral in de temperatuurhoogte, legt Mathijs uit. “Veel alternatieven zijn niet in staat om de temperaturen te leveren waar matig geïsoleerde huizen of kantoren behoefte aan hebben op koude dagen. Een warmtepomp kan bijvoorbeeld effectief zijn voor gebouwen die goed geïsoleerd zijn, omdat de warmtevraag daar niet hoger dan zestig graden is. Maar in minder goed geïsoleerde huizen heb je meer nodig. Onze batterij kan tien tot honderdvijftig graden leveren, waardoor we interessant zijn voor een significant deel van de woningen in Nederland, die vaak gebouwd zijn tussen de jaren ’50 en ’90, geen optimale isolatie hebben en ook niet kunnen overschakelen naar elektrisch verwarmen vanwege de aanhoudende netcongestie waardoor ze geen zwaardere e-aansluiting kunnen krijgen en dus onvoldoende elektriciteit ter beschikking hebben.”

Een ander voordeel is dat de batterij met een relatief lage temperatuur van zo’n tachtig graden geladen kan worden. In de nabije toekomst zakt dit zelfs naar vijftig graden. ‘Dat betekent we van veel meer plekken restwarmte kunnen ophalen dan onze concurrenten’, vertelt Mathijs. ‘Warmte uit datacenters is dus al voldoende om onze batterij te laden, wat het een heel flexibele en duurzame oplossing maakt.’

“Onze zouttabletten zijn voor 99.9 procent recyclebaar”

Nul warmteverlies

Andere vraag. Waarom zouden we die restwarmte niet gewoon door buizen laten vloeien? Mathijs: “Natuurlijk, als je restwarmte hebt en er staan voldoende huizen in de buurt die verwarmd moeten worden, dan is zo’n warmtenetwerk een goed idee. Maar als die plekken kilometers van elkaar af liggen, of als er niet genoeg huizen zijn met een grote warmtevraag, is het al niet meer rendabel. Er zijn nog maar weinig plekken in Nederland waar een warmtenetwerk economisch interessant is. Een ander punt is dat wij geen warmteverlies hebben. Kijk, via een pijplijn heb je altijd warmteverlies, maar als de energie eenmaal opgesloten is in het zout, blijft het daarin. Zonder verlies van warmte, dus. Pas als je het in contact brengt met waterdamp, komt de warmte vrij. Er gaat dus niets verloren.”

Laten we bovendien niet vergeten dat het gewoon zout is, benadrukt Mathijs. En daarmee volstrekt ongevaarlijk. ‘Er is geen brandgevaar, er zitten geen giftige stoffen of gekke metalen in en de boel kan niet opeens ontploffen. In die zin is het superveilig. Geopolitiek gezien ligt zout ook niet op problematische plekken, zoals lithium. Het is ruimschoots in Canada en andere plekken in Europa verkrijgbaar, dus dat maakt het extra aantrekkelijk. Bovendien kunnen we de zouttabletten vrijwel eindeloos recyclen. Na langdurig gebruik vervormt het zout een beetje en moeten we het opnieuw in een tabletvorm persen. Maar wat daarbij verloren gaat, is verwaarloosbaar. Ik denk dat onze tabletten voor 99.9 procent recyclebaar zijn.’

Bill Gates

Kortom, het is groener, goedkoper en je kunt het makkelijk toepassen op plekken die met alternatieve bronnen niet voldoende of niet duurzaam verwarmd kunnen worden. Toch is het voor elke startup lastig om voor elke fase in de ontwikkeling investeerders te trekken en dat was voor Cellcius niet anders. “We zijn een echte deeptech organisatie en dat maakt funding altijd een uitdaging”, vertelt Mathijs. “Investeerders willen hun geld vaak binnen vijf tot tien jaar terugverdienen, terwijl deeptech ontwikkeling een lange doorlooptijd heeft en er relatief veel geld in gestoken moeten worden. Daarom zijn we ook zo blij met het vertrouwen van TNO en de TU/e, die hebben ons de laatste jaren echt op alle fronten gesteund, net als onze financiers.”

Dat vertrouwen heeft zijn vruchten afgeworpen, want niemand minder dan Bill Gates investeerde in het bedrijf met zijn klimaatfonds Breakthrough Energy. Met dat fonds geeft Gates elk jaar enkele subsidies aan de meest veelbelovende startups in de energietransitie. “Dat is natuurlijk een mooie stamp of approval”, zegt Mathijs. “Of we richting de Verenigde Staten gaan? Dat zou wel een logische stap zijn. Maar eerst Nederland en de omringende landen. Op dit moment zijn meerdere pilots in voorbereiding om de batterij te testen, zodat we hem daarna kunnen fabriceren en verkopen.”

“Bill Gates’ subsidie was een mooie stamp of approval”

Tandje sneller

Daarvoor moet wel de stap van Research & Development naar de markt en klanttoepassingen worden gemaakt, vertelt Mathijs. “Daar zitten we nu middenin. We willen duidelijk maken waar de behoeften in de markt precies leven en hoe we daar met onze oplossing heel concreet en economisch rendabel op inspringen. Dat is nog niet zo makkelijk. Of het te langzaam gaat? Alles rondom duurzaamheid gaat te langzaam. Er is enorm veel goede wil, maar er zou meer geld moeten worden geïnvesteerd om bedrijven in de fase waarin Cellcius nu zit te helpen. Zeker, er is vooruitgang geboekt, maar het mag wel een tandje sneller.”

Voor Mathijs is het dan ook klip en klaar. Hoe je het ook wendt of keert, de warmtetransitie moet sneller, goedkoper en groener. “Van woningbouwcorporaties tot vastgoedeigenaren, ze kijken allemaal reikhalzend uit naar de heilige graal. Ik zeg niet dat wij dat zijn, maar we hebben wél een batterij ontwikkeld die op cruciale plekken warmte kan brengen. Mensen focussen veelal op elektriciteit, ook voor het leveren van warmte, maar met de netcongestieproblemen aan de ene kant en alternatieve bronnen als restwarmte aan de andere kant, is er maar weinig efficiënter dan de warmtebatterij. We hebben al een werkend prototype en gaan onze batterij volgend jaar in de praktijk testen bij en met klanten. In 2026 verwachten we de eerste batterijen te verkopen. Op die manier boosten we de warmtetransitie naar een duurzame en CO2-vrije gebouwde omgeving. Mét het comfort waar we met zijn allen aan gewend zijn.”

Dit artikel verscheen in het magazine ‘samen maken we toekomst’, editie winter 2023/2024, gedrukt in november 2023. Magazine ontvangen? Laat het ons weten: Tel. +31 40 844 70 00 of via info@joanknecht.nl. Wil je reageren, heb je een vraag of feedback voor ons? Neem dan gerust contact op met ons marketing- en communicatieteam via marketingencommunicatie@joanknecht.nl