De zoutbatterijen van Cellcius regelen de koppeling van restwarmte uit de industrie aan de warmtebehoefte op andere plekken. Miljoenen huizen kunnen zo worden verwarmd, aldus oprichter Olaf Adan. Zonder extra CO2-uitstoot of extra windmolens of zonneweides. De Cellcius Warmtebatterij technologie werkt op basis van twee eenvoudige en veilige ingrediënten: zout en water.
Hoewel de technologie enorm complex is, is het niet moeilijk om uit te leggen wat Cellcius, een startup die ontstond aan de Technische Universiteit Eindhoven en TNO, beoogt. De batterij die hier gebouwd wordt haalt op de ene plek restwarmte op, slaat het op in een zoutbatterij om het vervolgens zonder enig energieverlies te vervoeren naar een plek waar warmte nodig is.
Hoe werkt het systeem?
Er is een oplaadunit en een ontlaadunit. De oplaadunit is met een warmtewisselaar verbonden met de industriële warmtebron, en krijgt zo dus warmte uit het industriële proces ingevoerd. Het gaat om restwarmte op relatief lage temperaturen, zo’n 60 graden celcius.
Ontlaadunits (satellieten) staan op een vast punt in een wijk, en geven met hun warmtewisselaar warmte af via kleine en korte leidingen aan een groep van tientallen wooneenheden. In Cellcius’ eerste pilot zijn dat er zo’n 50 per unit, maar dat kan variëren.
Vervolgens is er een mobiele container met daarin modules die gevuld zijn met een specifiek zoutcomposiet. Het gaat daarbij om een ‘doos’ van in omvang een 20 voets container, ongeveer 6 meter. Maar ook dit element is schaalbaar: de grootte wordt simpelweg bepaald door de behoefte.
Deze container is verbonden met de units (bij de industrie om op te laden, in de wijk om te ontladen) en kan daar makkelijk aan vast gekoppeld of ontkoppeld worden (‘docking’) en via een elektrisch vrachtautootje, trein of schip tussen deze units vervoerd worden.
In de wijk komt dat dan neer op een systeem ter grootte van een transformatorhuisje. De unit in de wijk kan ook een unit zijn die in een flatgebouw staat, of in kantoorgebouwen.
Het is dus niet zo dat de gehele batterij telkens verplaatst wordt, maar alleen het zout dat in de units gewisseld wordt.
Flexibel
Olaf Adan, medebedenker en huidig Chief Science Officer van Cellcius, roemt vooral de flexibiliteit van het systeem. “Je kunt het zo klein of groot maken als je wilt, je kunt ermee op plekken komen die anders slechts tegen onaanvaardbare kosten bereikbaar zijn, relatief weinig warmte is al genoeg en je zet het in op de momenten dat het nodig is - zowel bij de opvang als bij de afgifte van de warmte. De in gebruikname van ons systeem is bovendien veel makkelijker dan wanneer je een compleet leidingennet zou moeten aanleggen, dat ook nog eens het nadeel heeft dat het alleen in dichtbevolkte gebieden en dichtbij de bron rendabel is; immers, hoe langer de pijpleiding, hoe groter het warmteverlies. Daar hebben wij allemaal geen last van.”
De verleiding is intussen groot om een berekening te maken van de potentie van het systeem, als het volledig benut zou kunnen worden. Adan heeft dat natuurlijk al lang gedaan. “Per jaar gaat dat om 4,5 miljard m³ gas, omgerekend genoeg om zo'n 3,5 miljoen gezinswoningen van warmte te voorzien. Dat verdwijnt nu dus gewoon in de lucht! Dat is immens en zeker in deze tijden kan onze oplossing een complete systeemwijziging opleveren. Precies waar we zo naar op zoek zijn.” Wie zich realiseert wat voor moeite het gaat kosten - áls het al lukt - om in de nasleep van de stokkende Russische gastoevoer 15% gasreductie te realiseren, die snapt meteen waar Adan zich druk over maakt. Op papier kan dat hele probleem met Cellcius direct de wereld uit worden geholpen.
Pilot bij Chemelot
Zover is het echter nog lang niet, weet ook Adan. Er is meer nodig dan een goed werkende proefopstelling. Er moet een industrie opgezet worden; er moet een toeleveringsketen ontstaan. Cellcius kan dat niet allemaal op eigen kracht. Tegelijkertijd is er geen tijd te verliezen, benadrukt hij. “Niet alleen omdat we als land een voorsprong hebben en hiermee een belangrijke nieuwe mondiale industrie kunnen ontwikkelen, maar zeker ook omdat dit een van de grootste opgaven van onze tijd kan helpen oplossen: de energietransitie. En in alle eerlijkheid, snelheid zou ook ons als onderneming wel kunnen helpen.”
Inmiddels hebben de proefopstellingen aangetoond dat het systeem uitstekend werkt. Binnenkort is het tijd voor de eerste echte veldtesten, waarbij een chemische fabriek op het Chemelotterrein in Geleen via de Cellciusbatterij de warmte gaat leveren voor een woonwijk of appartementencomplex in Sittard-Geleen. Adan kijkt ernaar uit. “We zetten daar een 20-voets container neer met onze batterij van 3000 Kwh en een ontlaadvermogen van 100kW.” Daar kunnen gebruikers zeven dagen mee vooruit, eenmaal per week moet die worden omgewisseld. “We zijn dus niet alleen geïnteresseerd in de technische resultaten, maar ook wat dat betekent voor de buurt. Hoe reageren de mensen als er zo’n container in de straat komt die telkens moet worden omgewisseld? Is het als de vuilniswagen die elke week voorbij komt? Uiteindelijk zou alles, om ruimtelijke overlast te beperken, ondergronds kunnen komen en het vervoer per e-truck, maar zover zijn we nog niet. We gaan hoe dan ook de gebruikers goed betrekken bij de uiteindelijke keuzes.”
Waar Adan ook achter wil komen is of de focus op woonwijken een juist zou kunnen zijn voor pakweg de komende vijf jaar. “We kunnen met dit concept letterlijk alle kanten op. Er zijn heel veel partijen die met onze oplossing geholpen zijn. Maar we kunnen niet alles tegelijk doen, vandaar de keuze voor een primaire focus. Die gaat nog voldoende uitdagingen opleveren om ons bezig te houden. Maar de ambitie is breder, groter ook. Binnen vijf jaar willen we zeker ook internationaal gaan uitbreiden.”
Partners zoeken
Die ambitie betekent ook dat Cellcius partners zoekt, want alleen is deze klus onbegonnen werk. Adan: “Ten eerste zullen we moeten opschalen. Dan moet je zorgen dat het basismateriaal - zout dus, of meer specifiek: kaliumcarbonaat - op industriële schaal beschikbaar is. Dat betekent dat we strategische relaties moeten opbouwen met de producerende industrie. Ook de productie van het composiet kunnen we uitbesteden. Stap twee is de hardware productielijn. Na de pilot kan dat snel gaan, maar de vraag zal altijd groter zijn dan wat wij aankunnen. Gelukkig hebben we hier in de buurt enkele maakbedrijven die heel logisch als productiepartner zouden kunnen optreden. Dan zijn er, als derde stap, de klanten. Exploitanten van warmtenetten hebben daarbij onze eerste focus. In Sittard-Geleen zal dat samen met Ennatuurlijk gaan.”
Tenslotte is er nog de keuze voor de meest geschikte toepassing. Ook voor die vraag krijgt Cellcius te maken met diverse opties. “We zouden de partij kunnen zijn die zorgt voor de overbrugging van de periode die nodig is voor de aanleg van een vast leidingennet. Of als opvang voor periodes met piekbelasting. Nu gebeurt dat met gasfabrieken, maar die worden uitgefaseerd. Een andere toepassing is in de dunner bevolkte gebieden, waarvoor leidingen nooit een reële oplossing kunnen zijn. Maar je zou zelfs kunnen denken aan een meer disruptieve insteek: stel dat je met een aantal bewoners van een buurt of een straat een boer vraagt om zonnepanelen op zijn dak te plaatsen en daar een van onze batterijen aan koppelt, dan ontstaan er volledige zelfvoorzienende energy communities.”
Investeerders
Een consortium van investeerders bestaande uit Brabant Startup Fonds, Brabantse Ontwikkelings Maatschappij (BOM), Innovation Industries en Goeie Grutten Impact fonds investeerden onlangs samen met medeaandeelhouders TNO en TU Eindhoven 1,2 miljoen euro in Cellcius. Mede dankzij deze investering kan Cellcius de warmtebatterijtechnologie doorontwikkelen en opschalen. Een belangrijke mijlpaal voor de Eindhovense startup en een enorme stap voorwaarts in het ontwikkelen van technologie die het mogelijk maakt om emissieloos te verwarmen en CO2-uitstoot drastisch te reduceren.
Het toverwoord voor Adan blijft in al die opties: flexibiliteit. In de complete keten kan Cellcius de oplossing bieden die tijdelijk of structureel de warmtebehoefte kan oplossen. Naast de technische en praktische vraagstukken hebben Adan en zijn collega’s dus nog een grote uitdaging: binnen die flexibiliteit focus weten te houden.
Daarbij wordt de startup ook geholpen door de expertise van de BOM. Marc de Haas, Venture Developer voor de sector Energie, denkt met Cellcius mee over vragen rond marktontwikkeling en andere bedrijfskundige vraagstukken. “Cellcius was een bedrijf dat ons al in een vroeg stadium opviel”, zegt De Haas. ”We zagen er direct veel kansen in. We zijn ze blijven volgen en hebben uiteindelijk ook de stap gezet om er daadwerkelijk in te investeren. Vanuit ons energiefonds kunnen we op deze manier bijdragen aan de verdere ontwikkeling van de hele cluster rondom Cellcius en andere energiegerelateerde activiteiten in de regio.”
Er zit voor De Haas ook een venture-aspect aan: “Juist omdat Cellcius een oplossing heeft voor een mondiaal probleem kan dit bedrijf, met de juiste ondersteuning en versnelling, heel groot worden.”
Tekst: Bart Brouwers, Innovation Origins
Foto:© Vincent van den Hoogen
Deze tekst is eerder gepubliceerd op de website van Innovation Origins
