Een betonnen garagebox van vier bij vier, met gele rolluiken, in een grijs gebouw op een Delfts industrieterrein. Het is de opmerkelijke locatie van het frisse jonge start-up bedrijf AquaBattery. Had de TU Delft geen labruimte meer over voor zijn spin-off? David Vermaas, oprichter en cto van AquaBattery, legt uit dat de garagebox staat voor onafhankelijkheid: ‘Als AquaBattery een succes wordt, en daar gaan we voor, wil ik niet teveel leunen op de universiteit. Dan wordt het een succes van de TU Delft. En ik vind het ook wel stoer om een eigen plek te hebben.’

Energie opslaan in water
AquaBattery gaat een oplaadbare batterij produceren die werkt op enkel zoet en zout water dat langs membranen stroomt. Het principe van deze omgekeerde elektrodialyse, ook bekend als Blue Energy, is al bewezen door het bedrijf REDStack dat een kleine energiecentrale op de Afsluitdijk heeft staan. Ionen uit een oplossing met hoge concentratie, bijvoorbeeld zout zeewater, hebben door het entropieverschil de neiging naar een oplossing met lage concentratie te gaan, bijvoorbeeld zoet rivierwater. Als je zulke oplossingen scheidt door afwisselend kationuitwisselende en anionuitwisselende membranen, levert dat een potentiaalverschil op, en kun je elektriciteit aftappen. Om de batterij weer op te laden,keer je de richting van de stroom om, zodat het zout weer wordt teruggepompt naar de zoute kant.
Deze oplaadstap is door AquaBattery bedacht, vertelt Vermaas. ‘Tijdens mijn promotieonderzoek naar Blue Energy bedacht ik dat de grootste kracht hiervan niet de hoeveelheid energie is die we uit zout en zoet water kunnen halen, maar dat we dat kunnen doen op het moment dat wij dat willen. Je moet dus een reversibele batterij maken naar dit principe waarbij je de energie kan opslaan in water en weer kunt gebruiken wanneer je wilt. Dat doen we bij AquaBattery.’

Optimaliseren
De batterij ziet er op het eerste gezicht nog experimenteel uit. Op een houten tafel staan twee jerrycans zout en zoet water. Die zijn met slangetjes gekoppeld aan het hart van AquaBattery: de zogeheten stack, een stapel van vijftig membranen. Deze stack, samen met twintig liter water, levert genoeg stroom om een iPad mee op te laden. ‘Het systeem dat we nu hebben kan een halve kilowattuur elektriciteit opslaan per kuub water. Wil je een huishouden voor langere tijd betrouwbaar van stroom voorzien, dan heb je een grote watervoorraad en grote membraaninstallaties nodig. Daarom richten wij ons nu eerst op kantoren of huizenblokken, waar je eenvoudiger een groot waterreservoir kunt aanleggen. Daarnaast zijn eilanden een veelbelovend doel. Zolang er geen kabel naar zo'n eiland ligt, moeten zij immers hun elektriciteit altijd opslaan.’
Een klein prototype batterij werkt al. Vermaas en zijn collega Emil Goosen werken nu aan de optimalisering, bijvoorbeeld door betere membranen te zoeken. Goosen laat de nieuwe membranen zien: ‘Deze zijn nog maar 15 micrometer dik en hebben een super lage weerstand waardoor we er een hoge stroom doorheen kunnen leiden. Met betere membranen kunnen we een hogere vermogensdichtheid halen, dus meer kilowatt opwekken per vierkante meter membraan. Dunnere membranen leveren ook minder afval bij het produceren en zijn goedkoper. Uiteindelijk moet de prijs van de membranen omlaag naar vijf tot tien euro per m2.’
Op meer fundamenteel vlak doet het bedrijf ook onderzoek naar bijvoorbeeld alternatieven voor natriumchloride zoals kaliumchloride of meer exotische zouten of mengsels. ‘We kunnen de energiedichtheid nog tien keer zo hoog maken door te variëren met zouten’, denkt Vermaas. [PM5] ‘Dan is voor een huishouden een watertank ter grootte van een flinke koelkast voldoende. Daarnaast is de efficiëntie van de batterij is nu nog maar 60 tot 70%. Die willen we op termijn naar 80% brengen.’

Eigen tijd
De werknemers steken veel eigen tijd in het bedrijf. Van de zes werknemers is Emil Goosen de enige met een fulltime aanstelling. [PM6] De andere vijf hebben een baan naast AquaBattery. Zo is Vermaas universitair docent aan de TU Delft en werkt mede-oprichter Jan Post bij het water-onderzoeksinstituut Wetsus in Leeuwarden. De financiering komt vooral van subsidies zoals een STW-project samen met de TU Delft en prijzen die ze wonnen zoals het Delft Energy Initiative en de starterscompetitie Get in the Ring.
Verder werken ze samen met Wetsus en met platforms als Urgenda en The Green Village ‘Deze instituten bieden ons toegang tot kennis, contacten met andere bedrijven en een podium voor ons product. Zo gaan we dit jaar een pilot bouwen op de campus van The Green Village in Delft. Zij hebben een energieneutraal huis staan waarvoor wij de energieopslag gaan verzorgen’, zegt Vermaas. Daarnaast werkt AquaBattery samen met bedrijven als REDStack voor de technologie en Fujifilm in Tilburg voor de membranen. Investeerders zijn er nog niet, zegt Vermaas. ‘We spreken wel met energieproducenten en netwerkbeheerders zoals Alliander, Stedin en Enexis. Die kunnen met goede energieopslag een stabiele elektriciteitsprijs bieden en hun netwerk van elektriciteitskabels ontlasten, omdat decentrale opslag de piekbelasting van bijvoorbeeld windmolens opvangt.’
‘Over vijf jaar rijden er busjes rond die service verlenen voor onze producten’, voorspelt Vermaas. ‘Dan hebben we in ieder geval een werkende batterij voor bijvoorbeeld kantoren. Misschien hebben we meerdere producten, de één heel efficiënt, de ander met een hoog vermogen en de derde met een grote energiedichtheid. Zelf ben ik dan een paar dagen betrokken bij AquaBattery en werk ik ook nog bij de TU Delft. Ik vind het leuk om technologie naar de markt te brengen, maar ook om met nieuwe technologie bezig te zijn.’ Goosen werkt zeker nog voor AquaBattery over vijf jaar, zegt hij. ‘Fulltime.’