Duurzaamheid
Van Afval naar Energie – Hoe Dennenbiomassa Energieopslag kan Transformeren
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Dennenboom Batterij
As renewables are becoming a larger part of the power grid, as well as many systems becoming electrified, like heating and transportation, more batteries are needed to balance out the intermittent power generation of solar and wind.
Naarmate hernieuwbare energiebronnen een groter deel van het elektriciteitsnet uitmaken, en steeds meer systemen worden geëlektrificeerd, zoals verwarming en transport, zijn er meer batterijen nodig om de intermitterende stroomopwekking van zon en wind in evenwicht te brengen.
Dit werpt de vraag op over de daadwerkelijke duurzaamheid van een volledig groen stroomnet, aangezien batterijen veel natuurlijke hulpbronnen verbruiken.
Het is daarom belangrijk om meer milieuvriendelijke batterijontwerpen te ontwikkelen, bij voorkeur met gebruik van overvloedige of ongebruikte grondstoffen. Het gebruik van minder zeldzame materialen zou ook moeten helpen de kosten te verlagen.
Dit kan bijvoorbeeld het vervangen van lithium door veel overvloediger natrium omvatten, in zowel sodium-ion batteries of solid-state sodium batteries.
Een andere optie wordt nu ontwikkeld: het recyclen van afval uit de houtindustrie. Onderzoekers aan de Universidad Del País Vasco in Spanje gebruiken dennenbiomassa om een nieuw type batterij te creëren. Ze publiceerden hun resultaat in het Journal Of Power Source1, onder de titel “A forestry waste-derived lithium ion capacitor: Sustainable, high-power energy storage”.
Condensator vs Batterijen
Als het gaat om het opslaan van elektrische energie, zijn er twee hoofdtechnologieën: supercondensatoren en batterijen.
Batterijen zijn meer algemeen bekend en slaan energie op in de vorm van een elektrochemische lading in ionen, meestal metalen.
Supercondensatoren werken anders, ze slaan de elektronen op aan het oppervlak van het condensatiemateriaal. Dit stelt hen in staat de elektrische lading zeer snel te mobiliseren, waardoor ze bijna onmiddellijk grote hoeveelheden vermogen kunnen leveren.
Bron: Quarktwin
Omdat er geen chemische reactie en ionenbeweging plaatsvindt, zijn supercondensatoren veel duurzamer dan batterijen.
Echter, supercondensatoren hebben over het algemeen een lagere totale ladingcapaciteit dan batterijen, wat hun toepassing voor energieopslag beperkt. Ze hebben ook het probleem van zelfontlading relatief snel wanneer ze niet worden gebruikt, een issue voor elke opslagtoepassing zoals elektrische voertuigen en netenergieopslag.
“Supercondensatoren zijn niet geschikt om een systeem gedurende een lange periode van energie te voorzien; in tegenstelling tot batterijen worden ze gebruikt als we een grote hoeveelheid energie gedurende een korte periode willen.”
Hybride Condensator-Batterijen
De onderzoekers ontwikkelden een hybride systeem dat zowel delen van condensatoren als delen van lithium-ion batterijen integreert, bekend als een Li-ion condensator (LIC).
Het bevat de elektrode van een condensator, gemaakt van koolstof, en de elektrode van een lithium-ion batterij, gemaakt van lithium.
Bron: Battery Power Tips
Dit is een steeds populairder concept, en sommige LIC’s zijn al gecommercialiseerd en bewezen een betaalbare optie te zijn voor stationaire toepassingen zoals windmolens en elektromobiliteitstoepassingen zoals trams en elektrische bussen.
“Dit biedt de voordelen van beide systemen: hoge-energie kan worden opgeslagen (zoals in batterijen), het kan opereren op hoge vermogensniveaus en is in staat vele laad‑ontlaadcycli te doorstaan (zoals supercondensatoren).”
Tot nu toe vereiste de bouw van LIC’s “doping”: het toevoegen van andere atomen aan het condensatorelektrode‑deel. Dit verbetert de prestaties maar maakt de optie minder aantrekkelijk voor industriële toepassing, omdat het productieproces complexer en duurder maakt.
Het Vinden van de Juiste Koolstofelektrode
Een materiaal dat vaak wordt gebruikt in LIC’s is koolstof in verschillende vormen.
Grafiet, omdat het uitstekende elektronegativiteit heeft, is een populaire optie maar kampt met beperkte beschikbaarheid.
High‑tech alternatieven kunnen grafeen, graphdiyne of koolstofnanobuizen zijn, met mogelijk nog betere elektrische eigenschappen, maar ze zijn nog moeilijker te produceren.
Bron: Semantic Scholar
Meer low‑tech opties zijn zacht en hard koolstof, meestal afgeleid van koolstofrijke materialen via thermische pyrolyse. Helaas houdt de zeer onregelmatige structuur van beide hun geleidbaarheid lager dan die van grafiet.
Verdere karakterisering van welk houtmateriaal geschikt is of niet moet ook worden uitgevoerd, om te weten of andere boomsoorten en regio’s het ook kunnen leveren.
Hier bedachten de onderzoekers een idee dat zowel de kwaliteit van de koolstof die in hun LIC wordt gebruikt verbetert als afvalstromen uit de houtindustrie recyclet.
Wat als ze een koolstofbron gebruiken die al op moleculair niveau sterk geordend is om hun koolstofgebaseerde elektrode te produceren?
Geactiveerde Koolstof uit Dennenhout
De Baskische regio in Spanje, waar de onderzoekers zich bevinden, is relatief rijk aan bossen en heeft een actieve houtverwerkende industrie. Dit betekent dat er veel dennenhouten biomassa beschikbaar is in de vorm van zaagsel in de omliggende zaagmolens.
Tot nu toe is dit zaagsel grotendeels weggegooid als afval, met weinig toepassingen vanwege de te kleine deeltjesgrootte.
Geactiveerde koolstof wordt geproduceerd door chemische activering van een koolstofrijk materiaal bij hoge temperaturen, met activeringsmiddelen zoals KOH, H3PO4 of H2O. Bij carbonisatie behoudt het product meestal de morfologie en microstructuur van het bronmateriaal.
De onderzoekers produceerden koolstofgebaseerd elektrodemateriaal uit het zaagsel, met behulp van een oven en eenvoudige (en goedkope) chemicaliën zoals kaliumhydroxide en zoutzuur.
De onderzoekers ontdekten dat het proces koolstofmateriaal kon creëren met betere eigenschappen voor batterijmateriaal dan de klassieke productie van hard koolstof.
Bron: Journal Of Power Sources
“Koolstof is een zeer algemene term, maar er zijn veel verschillende soorten. Niet alle biomassa levert de juiste koolstof voor deze toepassing, maar we hebben aangetoond dat zeer bevredigende resultaten kunnen worden verkregen uit de biomassa van de insignis den.”
Ruiz de Larramendi
Betere Batterijen Bouwen
Met dat koolstofmateriaal gingen de onderzoekers hun LIC bouwen en testen.
Ze ontdekten dat het experimentele systeem een energiedichtheid van tot 105 Wh/kg had, met behoud van 60 % capaciteit na 10.000 cycli.
Dit is een algeheel opmerkelijke prestatie voor een batterijsysteem, aangezien bijvoorbeeld een LIC-systeem dat op het net is aangesloten en 10.000 cycli uitvoert, één per dag, nog steeds met 60 % efficiëntie zou werken na 27 jaar.
Het proces verbeterde ook radicaal ten opzichte van eerdere koolstofgebaseerde elektroden, omdat het geen moeilijk te produceren materiaal (grafeen, nanobuizen, enz.) vereiste, noch dure doping van de koolstof.
Over het geheel genomen was het volledige productieproces relatief low‑tech en economisch, waardoor het veelbelovend is voor commerciële toepassingen.
“Het proces om de elektroden te produceren was energie‑efficiënt. De synthese‑temperaturen overschreden niet 700 °C,” en er werden economische additieven gebruikt.
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Toekomstige Toepassingen
Van een laboratoriumprototype tot een commercieel product zijn er nog veel stappen te nemen. Ten eerste zal het optimaliseren van het lithium‑ion component van de LIC’s waarschijnlijk een hogere energiedichtheid en misschien zelfs een betere duurzaamheid mogelijk maken.
Bijvoorbeeld, honingraat‑batterijstructuren zijn aangetoond de duurzaamheid van lithium‑ion batterijen radicaal te verbeteren, en hetzelfde kan waarschijnlijk gezegd worden voor LIC’s.
Verdere karakterisering van welk houtmateriaal geschikt is of niet moet ook worden uitgevoerd, om te weten of andere boomsoorten en regio’s het ook kunnen leveren.
“Het vormt een kosteneffectief, duurzaam alternatief voor het verbeteren van conventionele lithium‑ion condensatoren. Materialen afkomstig van biomassa bieden grote kansen voor de ontwikkeling van milieuvriendelijke, kosteneffectieve hoogvermogen‑energiesystemen. Het is belangrijk om dit onderzoek voort te zetten.”
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Dus waarschijnlijk zal het ongeveer 5-9 jaar duren voordat de eerste commerciële LIC die op deze ontdekking is gebaseerd beschikbaar is voor verkoop. Maar het zou dan de duurzaamheid van batterijproductie voor elektronische apparaten en de opslag van hernieuwbare energie radicaal kunnen verbeteren.
Echter, voor elektrische voertuigen zal de iets lagere energiedichtheid ten opzichte van pure batterijen waarschijnlijk een probleem zijn, dus andere oplossingen zoals solid‑state batterijen zullen waarschijnlijk de voorkeur krijgen boven LIC’s.
(zie ook “5 Best Solid-State Battery Stocks to Watch or Buy”)
Investeren in Geavanceerde Batterijtechnologieën
Batterijen staan centraal in de elektrificatietrend, een enorme multi‑triljard dollar onderneming die erop gericht is fossiele brandstoffen uit onze energiebronnen te verwijderen.
U kunt via vele brokers investeren in bedrijven die met batterijen te maken hebben, en u kunt hier, op securities.io, onze aanbevelingen vinden voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.
Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke batterijbedrijven, kunt u ook kijken naar batterij‑ETF’s zoals de Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), of de WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, die een meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de groeiende batterijindustrie.
Energieopslagbedrijf
Tesla
TSLA Prijsgrafiek
De onbetwiste pionier van de EV‑markt is Tesla (TSLA ), die aan de voorhoede van de EV‑revolutie staat.
Misschien is de grootste bijdrage van Tesla niet de technologie, maar het imago van EV’s. De Roadster 1.0, met een prestatie vergelijkbaar met een Porsche (en een vrij vergelijkbare prijs), heeft de verwachtingen over EV’s volledig veranderd.
Ja, EV’s kunnen de CO₂‑uitstoot verminderen en “groen” zijn. Maar plotseling droegen ze ook een “coole” factor. Dit veranderde EV’s van een “nodig offer om de planeet te redden” naar “de toekomst van transport”.
Tesla streeft er ook naar het eerste bedrijf te worden dat volledig zelfrijdend/robotaxi bereikt, waarbij elke Tesla op de weg een ongeëvenaarde stroom aan gegevens levert, die al haar concurrenten samen overtreft.
Bron: Tesla
Samen met robotsystemen, evenals de Cortex-supercomputer (een van ’s werelds grootste AI‑trainingsclusters), hebben zelfrijdende auto’s het imago van Tesla als een science‑fiction‑achtig bedrijf dat verder gaat dan elektrische auto’s, verstevigd.
Bron: X
De auto’s van Tesla worden aangedreven door enkele van de beste batterijen ter wereld. Deze werden geleverd door Panasonic, later door CATL, en recentelijk door BYD, terwijl Tesla ook zijn eigen ontwerp produceert.
Ten slotte is Tesla actief in de energiesector, met een zonnepaneelonderneming (Solar Roof) en vaste batterijen voor woningen (Powerwall) en op nutschaal (Megapack).
Bron: Tesla
Dit is nog een jonge bedrijfslijn, maar op de lange termijn zou het even groot kunnen worden als het voertuigproductiedeel van Tesla.
Het heeft al 10 GWh aan Megapack geïmplementeerd op meer dan 1.500 locaties, waarbij het installatietempo zeer snel toeneemt.
Bron: Tesla
Tussen de snelgroeiende autoverkopen en nog sneller groeiende nutschaal‑batterijsystemen, is Tesla zowel een toonaangevende consument als leverancier van batterijen wereldwijd.
En misschien binnenkort evenzo een leider in autonome voertuigen, robotica en AI.
Tesla is een van de meest waardevolle bedrijven ter wereld, met een aandelenkoers die de afgelopen jaren enorm is gestegen. Een groot deel van de huidige marktkapitalisatie weerspiegelt sterk optimisme over de toekomst.
Dit was iets minder het geval na de euforie na de Trump‑verkiezing, die lijkt te verdwijnen, mogelijk deels door controverses rond Elon Musk’s rol in DOGE.
Dus, zelfs met indrukwekkende technologie, zullen beleggers willen nagaan of de prijs die ze voor Tesla betalen gerechtvaardigd is door toekomstige groei en of het sentiment rond het bedrijf nog net zo sterk is als vroeger.
Laatste over Tesla
Studieverwijzing:
1. Jon Rodriguez‑Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 februari 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
