Een batterij van water: hoe werkt dat?

Een paar weken geleden las ik in de Trouw een interessant artikel over een energie-eiland met een waterbatterij in de provincie Zeeland. In het artikel wordt beweerd dat zo’n eiland alle zeven miljoen Nederlandse huishoudens maar liefst vijf dagen van stroom kan voorzien. Dat lijkt wel te mooi om waar te zijn, want dat is echt een super grote batterij. Zo’n grote opslagcapaciteit is nodig, willen we kunnen overschakelen naar periodieke stroombronnen als zon en wind. Wat is de techniek precies achter zo’n waterbatterij en kan je echt zoveel stroom opslaan? In dit artikel zal ik de basis van deze innovatieve techniek uitleggen, zodat je bij de volgende borrel je vrienden kan imponeren met deze kennis.

Door: Rafaël Vos. Foto: ZMf.

De waterbatterij wordt gemaakt door het bedrijf Aquabattery, hoe kan het ook anders. Deze start-up uit Delft bedenkt verschillende concepten voor hun waterbatterijen. Hun eerste concept werkt met zoet en zout water, wat je kan mengen tot brak water. Als je dit mengen gecontroleerd doet kan je hieruit energie winnen, een concept dat nu bijvoorbeeld wordt getest bij de Afsluitdijk. Je zou hier een batterij van kunnen maken door het brakke water weer te ‘ontmengen’ en op die manier elektriciteit op te slaan.

Hoe werkt zo’n waterbatterij?

Dit is echter niet het concept dat wordt genoemd bij het energie-eiland. Hier hebben ze het namelijk over water dat we kunnen splitsen in zuur en base. Het water (H2O) kan met de duurzaam opgewekte energie worden gesplitst in protonen (H+) en hydroxide ionen (OH-). Deze ionen kunnen worden gescheiden door middel van een elektrisch veld, wat natuurlijk wordt gemaakt met behulp van duurzame energie, en een zogenaamd bipolair membraan. Dit membraan laat alleen bepaalde ionen door en op die manier vindt de scheiding plaats. Je zou dit membraan kunnen zien als een soort filter.

Het genoemde energie-eiland bevindt zich in zee en zeewater is zout, dat weten we allemaal. Het voornaamste zout in het water is natriumchloride, oftewel keukenzout (NaCl). Ook dit keukenzout kan worden gesplitst, met behulp van een ander membraan dat alleen de natriumionen doorlaat. Hierdoor hebben we aan één kant natriumionen met de hydroxide-ionen, oftewel natronloog (NaOH). Dit zit bijvoorbeeld in gootsteenontstopper. En aan de andere kant blijven de protonen alleen achter met de chlorideionen en krijgen we zoutzuur (HCl). Dit zou je eventueel in je schoonmaakkastje kunnen vinden of misschien heeft je biologieleraar dit een keer gebruikt om te laten zien dat je er botjes in kan oplossen.

Als je deze twee stoffen zo bij elkaar zou gooien, krijg je een hele sterke exotherme reactie, een reactie waarbij heel veel warmte vrijkomt. Door echter weer een membraan te gebruiken, kunnen het zoutzuur en de natronloog heel gecontroleerd met elkaar reageren en kunnen we de energie die vrijkomt verzamelen in de vorm van elektrische energie.

De toekomst van de waterbatterij

Zo’n waterbatterij kan dus heel veel energie opslaan. Zullen we dan in de toekomst allemaal een waterbatterij thuis hebben en zal de lithium-ion batterij in onze elektrische auto worden vervangen door een waterbatterij? Nee, waarschijnlijk zal dit niet het geval zijn. De waterbatterij heeft namelijk als nadeel dat het best wel veel ruimte vergt om al dat water te bewaren. Denk hierbij aan een tweepersoonsbed met zo’n anderhalve meter water er bovenop per huishouden. Wel zijn er al ideeën om een zogenaamde buurtbatterij te maken, die dan energie voor een hele buurt kan opslaan. Dit is ook efficiënter dan wanneer elk huis een eigen batterij heeft. Met het energie-eiland wordt dit idee dus nog verder opgeschaald met de potentie om heel Nederland een paar dagen van stroom te voorzien.

Bronnen

https://www.trouw.nl/groen/zeeuws-energie-eiland-houdt-met-enorme-zeewaterbatterij-licht-aan-in-het-hele-land~a125375a/
https://aquabattery.nl/greenbattery/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927519307120179