Kunstmatige intelligentie
Kunnen flowbatterijen de energiekosten van AI-datacenters verlagen?
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Na jaren van tekorten aan computerhardware, zoals GPU’s en geheugen, en juist nu die tekorten afnemen, remt een nieuw knelpunt de bouw van datacenters: energie. Dat komt doordat de nieuwe bouwgolven van datacenters zeer rekenintensief zijn en daardoor ook veel stroom verbruiken.
Daardoor kunnen de meeste elektriciteitsnetten de plotselinge, meerdere gigawatt grote toename van de vraag niet opvangen. Hernieuwbare energie zou in theorie een alternatief kunnen bieden, vooral omdat zonne- en windenergie de afgelopen jaren veel goedkoper zijn geworden.
Hernieuwbare energie wordt echter niet voortdurend opgewekt, en zonne-energie werkt vanzelfsprekend niet ’s nachts. AI-datacenters moeten daarentegen continu draaien, met een beschikbaarheid die zo hoog is (‘vijf of zes negens’ – 99,9999%) dat elk tekort aan stroom onaanvaardbaar is.
Energieopslag kan uitkomst bieden: om ’s nachts het tekort te overbruggen en om de lagere productie op minder zonnige dagen op te vangen. Als dat werkt, kunnen zelfstandige microgrids de datacenters van stroom voorzien en dit knelpunt volledig omzeilen.
Twee onderzoekers van Sejong University hebben in een nieuwe studie onderzocht welke energieopslagtechnologieën het meest geschikt zijn voor AI-datacenters die gebruikmaken van een netonafhankelijk microgrid op basis van hernieuwbare energie.
Ze ontdekten dat vanadium-redoxflowbatterijen wellicht het meest geschikt zijn voor deze toepassing, hoewel lithium-ionbatterijen concurrerender lijken te worden naarmate de belasting van het datacenter toeneemt. In de studie worden deze opties ook vergeleken met back-upsystemen op waterstof en vliegwielen.
De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Journal of Engineering Research1, onder de titel ‘Vergelijkende techno-economische beoordeling van energieopslagtechnologieën in een netonafhankelijk microgrid op basis van hernieuwbare energie voor AI-datacenters’.
De energiehonger van AI
Wat het stroomverbruik betreft, lijken AI-datacenters meer op zware industrie dan op eerdere generaties datacenters. Zo kunnen hyperscale AI-datacenters een elektrisch vermogen van meer dan 100 MW nodig hebben, vergelijkbaar met het jaarlijkse elektriciteitsverbruik van ongeveer 100.000 huishoudens. Veel van de nieuwste datacenters mikken op een vermogen van een gigawatt, vergelijkbaar met het verbruik van een miljoen huishoudens of voldoende om de volledige elektriciteitsproductie van een grote kernreactor te verbruiken.
Om hun ESG-profiel te behouden, proberen hyperscalers en technologiebedrijven die stroom daarom uit koolstofarme bronnen te halen.
‘Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) zal ongeveer 50% van de extra elektriciteitsvraag van datacenters naar verwachting in 2035 worden gedekt door hernieuwbare energie. Grote technologiebedrijven zoals Google en Microsoft hebben doelen voor “24/7 koolstofvrije energie” voor 2030 aangekondigd. Ze streven ernaar het elektriciteitsverbruik in realtime af te stemmen op de opwekking van koolstofvrije elektriciteit.’
Energieopslagopties simuleren
Een realistisch netonafhankelijk AI-datacenter ontwerpen
De studie beoordeelt een hypothetisch netonafhankelijk microgrid op basis van hernieuwbare energie voor AI-datacenters, onder de regionale omstandigheden van Taebaek, Zuid-Korea. De bergachtige ligging zorgt voor een gemiddelde zomertemperatuur van ongeveer 26,0 °C, terwijl de gemiddelde minimumtemperatuur in de winter circa −9,6 °C bedraagt. Dat zijn gunstige omstandigheden om de koelbehoefte van datacenters te beperken.
Een ander voordeel van deze locatie is dat de windenergieproductie piekt wanneer de zonne-energieproductie in de winter lager is. Zo kan het systeem de energieproductie per seizoen in balans houden.
De studie gaat uit van een geïntegreerd stroomvoorzieningssysteem met zonnepanelen (PV), windturbines, waterstofopslag en drie technologieën voor energieopslagsystemen (ESS): lithium-ionbatterijen, vanadium-redoxflowbatterijen (VRFB) en vliegwielen.
Het energieopslagsysteem voor waterstof, bestaande uit een elektrolyser, een H₂-tank en een brandstofcel, is opgenomen voor langetermijnopslag en om overtollige hernieuwbare elektriciteit te benutten.
De microgrid-optimalisatiesoftware HOMER Pro werd gebruikt om de dimensionering van de onderdelen te optimaliseren en de economische prestaties van verschillende systeemconfiguraties met energieopslagsystemen (ESS) te vergelijken.
Een nauwkeurige simulatie opzetten
Datacenters hebben over het algemeen het hele jaar door een relatief stabiel basislastprofiel, omdat servers, koelsystemen en ondersteunende elektrische infrastructuur voortdurend in bedrijf zijn om de dienstverlening ononderbroken te houden. Om rekening te houden met de beperkte variatie onder werkelijke bedrijfsomstandigheden, werden uur- en dagfluctuaties van respectievelijk ±5% en ±3% toegepast.
Voor de financiële berekeningen werd de projectduur vastgesteld op 25 jaar, de verwachte inflatie op 2,0% en de nominale discontovoet op 2,5%. De reële discontovoet werd daarmee berekend op 0,49%.
De kapitaal-, vervangings- en exploitatie- en onderhoudskosten van elk energieopslagsysteem (ESS) werden gelijktijdig gevarieerd naar 80%, 100% en 120% van de uitgangswaarden. Voor elke situatie werd het systeem opnieuw geoptimaliseerd.
Als benadering van betere koelprestaties werd een vereenvoudigd scenario voor verbeterde koelefficiëntie geëvalueerd, waarbij de totale elektriciteitsvraag van de faciliteit voor het datacenter van 1 MW met 5% werd verlaagd.
Voor elk mogelijk ontwerp heeft het gekozen energieopslagsysteem andere voordelen:
- Lithium-ion wordt gekenmerkt door een hoog rendement en een snelle respons bij het balanceren van de energievoorziening gedurende korte tot middellange perioden.
- VRFB is bij uitstek geschikt wanneer het vermogen en de energiecapaciteit onafhankelijk van elkaar schaalbaar moeten zijn, en voor langdurige opslag en herhaaldelijk diep ontladen.
- Vliegwielen bieden een snelle respons bij hoge vermogens en kunnen energie voor korte perioden opslaan.
Het maximale jaarlijkse capaciteitstekort werd beperkt tot 2%. De operationele reservevereisten werden vastgesteld op 10% van de actuele belasting, 80% van de PV-opbrengst en 50% van de windenergieproductie.
Dit is een vergelijking op planningsniveau, geen demonstratie van betrouwbaarheid voor bedrijfskritische toepassingen. De jaarlijkse niet-geleverde elektriciteitsvraag bedroeg 1,18% voor lithium-ion, 0,684% voor VRFB en 0,588% voor vliegwielen. Deze percentages geven niet-geleverde energie weer, geen uitvaltijd, en kunnen niet rechtstreeks worden omgerekend naar beschikbaarheidscijfers. Het model gebruikt bovendien een vereenvoudigd belastingsprofiel en simuleert de dynamische GPU-benutting en koelbehoefte niet expliciet.
De ideale combinatie voor een hernieuwbaar microgrid vinden
Bij de analyse van de lithium-ionconfiguratie bleek de opstelling met deze batterijen en een volledig waterstofsysteem het voordeligst.
“Voor de lithium-ionconfiguratie bestond het optimale systeem uit 4443 kW aan PV, vijf WT-eenheden, een elektrolyser van 500 kW, een waterstofopslagtank van 500 kg, een brandstofcel (FC) van 2000 kW, een omvormer van 1284 kW en een batterijcapaciteit van 14.600 kWh.”
Bij vliegwielen vormt hun beperkte capaciteit een probleem. Daardoor moet het ontwerp de balans over langere perioden laten verzorgen door de opwekking uit hernieuwbare bronnen en het waterstofsubsysteem. Vergeleken met de lithiumvariant zijn daarom een elektrolyser van 7000 kW en een H₂-tank van 7000 kg nodig. Voor het waterstofsysteem betekent dit een enorme, twaalfvoudige toename van de totale systeemomvang.
Dit staat in sterk contrast met redox-flowbatterijen op basis van vanadium. De ideale VRFB-configuratie combineerde een aanzienlijk grotere energieopslagcapaciteit (35.271 tegenover 14.600 kWh) met een brandstofcel (FC) met een kleiner vermogen (500 tegenover 2000 kW).
Deze verandering komt doordat redox-flowbatterijen energie langer kunnen vasthouden dan lithium-ionbatterijen. Daardoor nemen ze een deel van de rol van waterstof over en zijn er minder grote elektrolysers en brandstofcellen nodig.
VRFB-systemen hebben daardoor de laagste genivelleerde energiekosten (LCOE): 0,1427 $/kWh, tegenover 0,2106 $/kWh voor lithium-ion en 0,3721 $/kWh voor vliegwielopslag.
Deze lage totale kosten waren te danken aan de VRFB-configuratie, die op alle onderdelen van de bedrijfsvoering betere resultaten liet zien. De initiële kapitaalkosten, vervangingskosten, exploitatie- en onderhoudskosten en jaarlijkse bedrijfskosten waren het laagst.
Wat zijn de kosten?
Voor het optimale systeem op basis van VRFB bedroegen de totale netto contante kosten (NPC)
van het systeem $29.135.914. De grootste kostenpost bestond uit de windturbines, met $13.460.283, gevolgd door de redox-flowbatterijen op basis van vanadium ($7.396.824) en de zonnepanelen ($5.613.025).
In dit ontwerp waren de windturbines goed voor 80,4% van de totale elektriciteitsopwekking en vormden ze de belangrijkste energiebron. PV leverde 18,8% en had een aanvullende rol.
De elektriciteitsproductie van de waterstofbrandstofcel bedroeg minder dan 1% en diende voornamelijk als back-up.
“Ondanks de grote afhankelijkheid van WT werd de veerkracht van het systeem ondersteund door de seizoensgebonden complementariteit van PV en WT en door de combinatie van het ESS en het waterstofsubsysteem. Deze hielp kortetermijnschommelingen en langdurige tekorten aan hernieuwbare energieopwekking op te vangen.”
Belangrijkste inzichten voor beleggers
Lange tijd maakten de schaalvoordelen van de productie van lithium-ionbatterijen deze technologie tot de voor de hand liggende keuze voor de snelle uitrol van energieopslagsystemen.
Lithium-ion is echter in wezen ontworpen voor een hoge energiedichtheid bij een beperkt formaat en gewicht. Bij vaste energieopslag, bijvoorbeeld voor netstabilisatie of geïsoleerde microgrids, spelen volume en gewicht geen rol.
In plaats daarvan zijn langdurige energieopslag, lagere kapitaalkosten en een langere levensduur allemaal van invloed op de totale LCOE en de economische haalbaarheid. Daardoor maken alternatieve batterijchemieën kans.
Bovendien worden deze alternatieve batterijontwerpen nog niet op grote schaal geproduceerd. Dat betekent dat de LCOE waarschijnlijk verder zal dalen zodra de productievolumes toenemen.
Voor toepassingen buiten woningen en elektrische auto’s kunnen nieuwe chemische samenstellingen, zoals vanadium-redoxflowbatterijen, dus de volgende technologie zijn die op grotere schaal wordt ingezet. De trend is om de energieopslag af te stemmen op de toepassing, in plaats van ervan uit te gaan dat één batterijchemie de markt zal domineren.
De juiste technologie bij het juiste bedrijf kiezen, kan een winstgevende investering opleveren, zeker nu de snelle bouw van AI-datacenters dringend behoefte creëert aan betere opties om de energievoorziening veilig te stellen.
Beleggers moeten zich er wel van bewust zijn dat er veel alternatieve chemische samenstellingen zijn naast lithium-ion, en niet alleen vanadium-redoxflowbatterijen, zoals besproken in ons rapport over dit onderwerp. Bovendien ging de berekening in het onderzoek het best op bij een hernieuwbare energievoorziening die grotendeels uit windenergie bestond. Een energiemix waarin zonne-energie de boventoon voert, kan andere resultaten opleveren en gunstiger zijn voor andere soorten energieopslagsystemen.
Beleggen in flowbatterijen
Invinity Energy Systems
IES Prijsgrafiek
Invinity Energy Systems, opgericht in 2020 na de fusie van redT Energy en Avalon Battery, is een toonaangevende wereldwijde fabrikant van vanadium-flowbatterijen voor nutsbedrijven (VFB’s).
Dankzij het robuustere ontwerp hebben de VFB’s van het bedrijf een operationele levensduur van meer dan 30 jaar en leveren ze gedurende hun levensduur 3,8 keer zoveel energie als lithium-ionbatterijen.
De levensduur sluit ook aan bij die van zonne- en windenergie-installaties, waardoor deze batterijen een natuurlijke combinatie vormen met de opwekking van hernieuwbare energie.
Bron: Invinity
Deze duurzaamheid komt voort uit de werking van de batterij, waarbij een vloeibare reactie volledig omkeerbaar is. Daardoor heeft het systeem geen van de faalpunten van lithium-ionbatterijen: geen lithiumafzetting, dendrietvorming of faseverandering. Ook is het systeem aanzienlijk veiliger: er is geen enkel risico op thermische runaway, er komt geen chloorgas vrij en er is geen risico op thermische incidenten door kortsluiting.
In totaal heeft het bedrijf wereldwijd in meer dan 90 projecten 9 GW aan batterijcapaciteit geïnstalleerd, waaronder de grootste flowbatterij-installatie van Canada: het 8,4 MWh grote Chappice Lake-project voor zonne-energie en energieopslag in Alberta, het 20,7 MWh grote VS3-vanadium-redoxflowbatterijsysteem bij de Copwood VFB-energiehub in East Sussex, Verenigd Koninkrijk en de aanstaande verkoop van 43 MWh aan Endurium-vanadium-redoxflowbatterijen aan Dairyland Power Cooperative.
Het grootste geplande project van het bedrijf tot nu toe is het FlexBase Laufenburg project in Zwitserland. Het krijgt een batterijcapaciteit van 1,5 GWh, die in latere fasen moet worden uitgebreid tot maximaal 2,1 GWh.
Beleggers moeten er wel rekening mee houden dat dit nog een zeer jonge start-up is, die aanvullende financiering nodig heeft om op te schalen.
Dit leidde duidelijk tot een sterke daling van de aandelenkoers met 38% toen het bedrijf een fondsenwerving van £25 miljoen aankondigde om het werkkapitaal te versterken en de productontwikkeling te versnellen (£10 miljoen via een plaatsing bij institutionele beleggers, £12,2 miljoen van het National Wealth Fund en £2,8 miljoen via een aanbod aan particuliere beleggers). De koersval kwam doordat de nieuwe aandelen werden aangeboden voor 10 pence, een korting van 43% op de beurskoers van dat moment.
Om de winstgevendheid te verbeteren en toekomstige kapitaalrondes minder nodig te maken, streeft het bedrijf ernaar de kosten tegen 2030 met 66% te verlagen. Het grootste deel van die besparingen moet eind 2027 al zijn gerealiseerd.
Bron: Invinity
Beleggers zullen de waardering van het bedrijf dus zorgvuldig willen beoordelen en moeten afwegen of de koersval van oktober 2026 een kans is om met korting te kopen of een ernstig waarschuwingssignaal.
(Je kunt ook ons artikel ‘De 10 beste batterij-aandelen om in te beleggen’ lezen voor alternatieve beleggingsmogelijkheden op dit gebied)
Recent nieuws en ontwikkelingen rond het aandeel Invinity Energy Systems (IES)
Aangehaald onderzoek
1. Jimin Hong en Yosoon Choi. Vergelijkende techno-economische beoordeling van energieopslagtechnologieën in een niet op het elektriciteitsnet aangesloten microgrid voor AI-datacenters. Journal of Engineering Research. 19 oktober 2026. 10.1016/j.jer.2026.10.038
