Beren op de weg
Kout kwam in eerste instantie in aanraking met waterstofbromide als middel voor energieopslag tijdens een wetenschapscongres in 2013. Daar werd een presentatie gegeven door een Amerikaanse onderzoeker, doctor Adam Weber, die wat testen had uitgevoerd met een 'bescheiden waterstofbroomcelletje', zoals Kout het noemt. "Met alle ervaring die ik toen had, zag ik al wel dat hij een boel vermogen uit een m²-cel wist te halen. Dus ik heb deze man mee uit eten genomen en even flink uitgehoord."
De onderzoeker bleek redelijk sceptisch over het idee van een waterstofbroomflowbatterij, herinnert Kout zich. "Hij zag veel beren op de weg. Waterstof is licht ontbrandbaar en broom een halogeen, dus je moet er zorgvuldig mee omgaan. Als je ze beide wil gebruiken, is het belangrijk dat je ervoor zorgt dat het veilig is, zonder dat het daardoor duur wordt. Dat was de grote uitdaging."
Dit zette Kout aan om verder onderzoek te doen en te kijken naar mogelijke oplossingen voor deze bottlenecks. Zo kwam hij uit bij een bedrijf in Israël, EnStorage, dat rond die tijd al een werkend systeempje had staan. Daar was al een oplossing gevonden voor het veiligheidsprobleem, maar volgens Kout geen al te beste. "Bij dat systeem moest ook de vloeistof (de waterige oplossing van waterstofbromide en broom) worden opgeslagen in een drukvat, van rond 30 bar. De cel wordt daardoor 'simpeler', aangezien er geen drukverschil meer is over het membraan in de cel. Tegelijkertijd verlies je echter een heleboel: de vloeistof is namelijk sterk zuur, want er zit waterstofbromide in. Als je dat dan ook nog onder druk zet, moet je wel een heel hoogwaardig vat maken. Dat is onmogelijk tegen lage kosten en daarmee schiet het zijn doel voorbij."
Container van het Israëlische EnStorage.
Hoewel de batterij van de Israëliërs dus veilig was, zorgde dat ervoor dat het systeem om de cel heen erg duur werd. De oplossing lag volgens Kout bij de opslag van de vloeistof. Hij kwam erachter dat dat ook mogelijk is met atmosferische druk in plaats van met een drukvat. Het batterijsysteem ziet er dan als volgt uit: aan de ene kant zit een waterstoftank, en in de andere tank zit waterstofbromide onder atmosferische druk. Beide worden gescheiden door een membraan. Als de batterij op elektrische spanning wordt gezet, worden door dat membraan alleen protonen doorgelaten. Dit transport van protonen wekt de energie op.
Schematische weergave van de waterstofbromidebatterij (bron)
Behalve over de manier van energieopwekking moest er ook goed worden nagedacht over de hoeveelheid energie die zou worden opgewekt. Een CO₂-vrij energiesysteem kan met allerlei verschillende combinaties van technologieën worden gerealiseerd, maar Kout dacht dat dit het snelst, veiligst en goedkoopst kon met wind, zon en opslag. Daarbij was het in eerste instantie belangrijk dat er een goede mengverhouding tussen de eerste twee componenten was, legt Kout uit. "Te veel van het een geeft je te veel energie in ofwel de winter, ofwel de zomer. Je moet dus zorgen dat je elke maand ongeveer evenveel opwekt." Daarnaast was het belangrijk om te bepalen hoelang de elektriciteit aanwezig moet zijn in de flowbatterij. "Mensen denken soms dat we voor maanden aan elektriciteit moeten opslaan, maar het hoeft maar voor vier tot zes dagen."
Dat lijkt misschien weinig, wat ook het geval zou zijn als er precies genoeg zou worden opgewekt. Maar dat hoeft helemaal niet, stelt Kout. "Als je tien keer te veel opwekt, heb je misschien wel helemaal geen opslag nodig, maar dat wordt te duur. Als je exact genoeg opwekt, heb je maanden opslag nodig en dat is evengoed te duur. Op basis van mijn analyses moet je voor het economisch optimum 150 procent opwekken zodat de batterij niet al te lang hoeft te worden ontladen." Dat kost wellicht wat meer qua opwekking, maar je bespaart volgens de oprichter flink op de batterij.
