blog

Blog: chemie van batterijen en elektrolyse

Publicatie

4 mei 2020

Auteur

Wim Raaijen

Categorie

Petrochem

Soort

blog

Tags

corona, elektrolyse, energietransitie, waterstof

De chemie kan haar rol als vitale industrie ook na de coronacrisis versterken. Bijvoorbeeld door haar positie op te eisen in de energietransitie. Batterijen en elektrolyzers zullen bij de transitie een essentiële rol in spelen, zo stelt het International Energy Agency (IEA) in een actueel artikel. En het is de chemische industrie die de sleutel tot succes in handen heeft.

De huidige coronacrisis zet kunststoffen deels in een ander daglicht. Niet het grote en vooral ook serieuze probleem van plasticafval staat even centraal, maar de aandacht gaat vooral uit naar de zeer bruikbare eigenschappen van plastics. Wegwerphandschoenen, injectiespuiten, insulinepennen, infuusslangen en katheters hebben niet alleen het risico op infecties sterk verminderd. En ze hebben ook de werkprocessen gestroomlijnd omdat minder materialen gesteriliseerd hoeven te worden. Het imago van de vitale chemische industrie krijgt op alle fronten een boost in tijden van corona.

Wereldeconomie

Dat imago en die vitaliteit kan ze vasthouden. Vooral als ze ook een essentiële en zichtbare rol kan opeisen in de energietransitie. Regeringen richten zich steeds meer op het herstel van de economie. Volgens het IEA bieden juist de economische herstelpakketten een unieke kans om banen te creëren en tegelijkertijd schone energietransities mondiaal te ondersteunen. Energie-efficiëntie en hernieuwbare energie centraal stellen, adviseert het agentschap. ‘Deze ontwikkelingen bieden milieuvriendelijke mogelijkheden om banen te creëren en de wereldeconomie nieuw leven in te blazen.’

Duurzame opwek

Daarbij lijkt de coronacrisis zelfs een ideaal vertrekpunt te bieden. Datzelfde IEA voorspelt voor 2020 een daling van de energievraag die zeven keer zo groot is als de daling na de financiële crisis van 2008. Dat leidt meteen ook tot een recorddaling van de CO2-uitstoot van bijna acht procent, waardoor die op het laagste niveau in tien jaar uitkomt.

Ook stijgt het aandeel van duurzaam opgewekte energie wereldwijd enorm. ‘Koolstofarme technologieën breiden nu hun voorsprong uit als grootste bron van wereldwijde elektriciteitsopwekking, tot veertig procent van de energiemix in 2020,’ stelt het agentschap. Grotendeels is dat een relatieve stijging, door de enorme dalingen in vraag naar olie, steenkool en aardgas. Maar ook absoluut. Recent zijn verschillende grote projecten voor duurzame opwek in gebruik genomen.

Onbalans

Het zal echter niet meevallen om deze trend vast te houden als overheden maatregelen verregaand versoepelen en oude patronen weer op de loer liggen. Uit eerdere analyses van het IEA blijkt dat er een breed scala aan schone energietechnologieën nodig is om de mondiale energievoorziening koolstofarm te maken. Volgens het agentschap zijn batterijen en elektrolyzers – die onder meer groen waterstof kunnen produceren – daarbij onmisbare schakels. Vooral door hun vermogen om elektriciteit om te zetten in chemische energie en andersom. Immers het aanbod van zonne- en windenergie zijn weersafhankelijk, maar de vraag niet. Opslag in batterijen en omzetting naar bijvoorbeeld waterstof kunnen oplossingen bieden voor deze onbalans.

Elektrolyt

Tot nu toe is het veel sneller gegaan met de ontwikkeling van batterijtechnologie dan met elektrolyzers. Met name de kosten van lithium-ion-batterijen dalen jaar na jaar, onder meer  dankzij de hogere productievolumes. De schaalvergroting van de productie van elektrolyzers zit daarentegen in een veel vroeger stadium. Maar dat maakt de ruimte voor aanzienlijke kostenreducties op korte termijn nog groter.

Het leuke is dat batterijen en elektrolyzers gebruik maken van dezelfde elektrochemische principes. Ze hebben dezelfde componenten, zoals elektrolyt en membraanmaterialen. Ook worden ze gemaakt met soortgelijke productieprocessen. De toekomstige ontwikkeling van elektrolyzers kan daarom profiteren van de ervaring die met batterijen is opgedaan, zo stelt het IEA. Daardoor kunnen de kosten ook op dat terrein sneller worden verlaagd.

Kruisbestuiving

En nu komt het. Het is juist de chemische industrie die daar een voortrekkersrol in kan nemen. Juist chemiebedrijven, IEA noemt BASF en haar Japanse evenknie Toray, kunnen de verbinding maken tussen batterijen en elektrolyzers. Elektrolyt, membraantechnologie, conversie; het zijn verbindende terreinen die hoofdzakelijk in het chemische spectrum liggen.

Het menselijk kapitaal en de vaardigheden die worden ontwikkeld, zijn kruisbestuiving. De geleerde lessen in de ontwikkeling van individuele componenten hebben ook het potentieel om  grootschalig met andere industriële sectoren gedeeld te worden. Denk aan de producenten van brandstofcellen, regelsystemen en gespecialiseerde materialen voor andere technische toepassingen.

Het grote systeem

De chemieis dus potentieel een onmisbare schakel in een veel groter systeem van industriële sectoren, die samen werken aan oplossingen voor de energietransitie. Wellicht goed om daar ook meer focus op te leggen bij initiatieven op dit gebied. Bijvoorbeeld bij de enorme waterstofprojecten die momenteel worden onderzocht in Nederland en Vlaanderen. Of het initiatief van TNO, FME en provincies om in Nederland een maakindustrie voor elektrolyzers te initiëren. Kijkt vooral naar het grote systeem en betrek vooral ook de chemische industrie in deze plannen. Want ook hier is ze – net als op veel andere terreinen – vitaal en onmisbaar. En dat mag ook best vaker worden gezien…