De revolutie van energieopslag: hoe batterijen transport en steden zullen transformeren

Het elektriciteitsverbruik blijft wereldwijd groeien. Volgens de IEA wordt verwacht dat de wereldwijde elektriciteitsvraag nog sneller zal stijgen, met een gemiddeld tempo van 3,4% per jaar, tegen 2026. Deze vraag zal worden gedreven door een verbeterende economische vooruitzichten en een aanzienlijke uitbreiding van de datacentersector. 

Naarmate het elektriciteitsverbruik stijgt, wordt het steeds complexer om een stabiele en duurzame energievoorziening te waarborgen.

Het probleem is dat traditionele stroomnetten afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen, en hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon zijn intermitterend. Hier is energieopslag cruciaal om aan de energievraag te voldoen en duurzame opslag te ondersteunen. 

Door overtollige energie op te slaan wanneer de productie hoog is (zonnige dagen voor zonne‑energie) en deze vrij te geven wanneer deze nodig is (s nachts of tijdens bewolkte dagen), of bij piekvraag, maken opslagsystemen integratie van hernieuwbare energie mogelijk en verbeteren ze de betrouwbaarheid van het net.

Bovendien kan dit potentieel de elektriciteitskosten verlagen door het energiegebruik te optimaliseren en de behoefte aan nieuwe elektriciteitscentrales te minimaliseren. Belangrijker nog, het draagt bij aan decarbonisatie‑inspanningen door de afhankelijkheid van koolstofintensieve energiebronnen te verminderen.

Tegen deze achtergrond is de wereldwijde markt voor energieopslag in 2023 ongeveer verdrievoudigd en wordt verwacht dat deze verder zal groeien met een jaarlijks tempo van 21% tot 2030. 

Energieopslag is eigenlijk de belangrijkste idee van Ark Invest voor 2025 en wordt verwacht “exponentiële vooruitgang in verschillende sectoren te stimuleren en een sprong in de wereldwijde economische groei te katalyseren.”

Cathie Wood’s ARK is een jaarlijks rapport dat een uitgebreide analyse biedt van technologische convergentie en het potentieel om industrieën te revolutioneren. Deze keer zijn kunstmatige intelligentie, robotica, openbare blockchains en multi‑omische sequencing, samen met energieopslag, de focusgebieden die naar verwachting exponentiële groei zullen ontgrendelen.

Deze ideeën, volgens het rapport, staan klaar om de productiviteit dramatisch te verhogen en langetermijninvesteringskansen te creëren. Laten we dus kijken naar de meest prominente energieopslagoplossing!

Vooruitgang in batterijtechnologie

Onder de energieopslagoplossingen spelen batterijen een sleutelrol bij het voldoen aan de groeiende vraag en het versnellen van de overgang naar hernieuwbare energie door te fungeren als een flexibele, schaalbare en milieuvriendelijke optie. 

Batterijopslag is een essentiële facilitator van de opwekking van hernieuwbare energie en toepassingen zoals piekafvlakking, optimalisatie van eigen verbruik en noodstroom. In de loop der jaren hebben de vooruitgangen in batterijtechnologie hun energiedichtheid, efficiëntie, oplaadsnelheid, levensduur en veiligheid aanzienlijk verbeterd.

Al deze vooruitgangen in batterijtechnologie worden eigenlijk gedreven door andere disruptieve technologieën, aldus ARK in haar rapport. Innovaties in batterijtechnologie worden beïnvloed door vooruitgang in neurale netwerken, next‑gen cloud, intelligente apparaten, autonome mobiliteit, gedistribueerde energieopwekking en hernieuwbare raketten.

Recente vooruitgangen in batterijtechnologie omvatten lithium‑zwavelbatterijen, die een hogere energiedichtheid hebben en meer vermogen kunnen opslaan; natrium‑ionbatterijen, die een meer overvloedig materiaal gebruiken; meer brandwerende organosilicon‑elektrolytbatterijen; en NanoBolt lithium‑tungstenbatterijen, die sneller kunnen worden opgeladen.

Een belangrijke innovatie in batterijchemie is echter de solid‑state batterij (SSB), die, in plaats van vloeibare elektrolyten, vaste elektrolyten gebruikt, waardoor veiligheid en stabiliteit verbeteren. Deze vaste elektrolyten kunnen eigenlijk worden gemaakt van een breder scala aan goedkopere en milieuvriendelijkere materialen.

Het vaste materiaal dat als elektrolyt wordt gebruikt, maakt de beweging van ionen mogelijk tussen de anode, meestal gemaakt van een hoog‑energiemateriaal zoals lithium, en de kathode, die bestaat uit composietmaterialen, tijdens het laden en ontladen.

Vergeleken met traditionele lithium‑ionbatterijen bieden solid‑state batterijen een hogere energiedichtheid en kunnen ze meer energie opslaan in dezelfde ruimte. De vaste elektrolyt minimaliseert ook het risico op lekken en branden door gebruik te maken van een stabiele, niet‑brandbare vaste stof, die thermische runaways voorkomt.

Op deze manier elimineert het de noodzaak voor thermisch beheersystemen, waardoor verbeterde prestaties bij extreme temperaturen, snellere oplaadtijden, groter bereik en langere levenscycli worden geboden.

De levensduur en levenscyclus van solid‑state batterijen zijn specifiek gericht op verbetering via innovaties in vaste elektrolytmaterialen, die hen in staat stellen meer laad‑ontlaadcycli te doorstaan. Dit verlengt niet alleen de levensduur, maar maakt deze batterijen ook een duurzamere optie vergeleken met conventionele batterijen. 

Terwijl Li‑ionbatterijen 1.500 tot 2.000 laadcycli aankunnen, kunnen SSB’s 8.000 tot 10.000 cycli meegaan. Deze aanzienlijke verbetering in efficiëntie en duurzaamheid toont hun potentieel om huidige batterijtechnologieën te overtreffen in veeleisende toepassingen en maakt solid‑state batterijen een zeer veelbelovende optie voor toekomstige energieopslagoplossingen in verschillende sectoren. 

De automobielindustrie kan specifiek enorm profiteren van solid‑state batterijtechnologie vanwege de behoefte van elektrische voertuigen aan hoge energiedichtheid en veilige, langdurige en snel ladende batterijen.

Voor snel laden onderzoeken bedrijven nu ook anode‑vrije batterijen, nieuwe elektrolyten, nieuwe materialen en koelingstechnologieën die warmte efficiënter afvoeren; geavanceerde omvormerontwerpen om hoge vermogensniveaus te beheren terwijl warmteproductie en energieverlies worden verminderd; en AI‑ en draadloze oplaadtechnologieën om het laadproces te optimaliseren.

Naast batterijchemie omvatten andere technologische vooruitgangen in dit domein het recyclen en hergebruiken van batterijen om hun kosten te verlagen en realtime monitoring om de batterijprestaties te optimaliseren.

Elektrische voertuigen & netopslag

Geavanceerde batterijtechnologie, die verbeteringen in batterij‑efficiëntie en energieopslag heeft gebracht, katalyseert vooruitgang in autonome mobiliteit, gedistribueerde energieopwekking en humanoïde robotica.

Van elektrische voertuigen tot hernieuwbare energiesystemen en netenergieopslag, al deze toepassingen vertrouwen op efficiënte en betaalbare energieopslagsystemen. Recente ontwikkelingen tonen aan dat we inderdaad in de juiste richting bewegen nu de kosten van batterijen kelderen.

Als we naar de historische gegevens kijken, kostte een batterij met één kilowattuur capaciteit in 1991 maar liefst $7.500. Sindsdien zijn de prijzen aanzienlijk gedaald, waarbij lithium‑ionbatterijen zich hebben ontwikkeld tot de meest kosteneffectieve energieopslagoplossing.

In 2008 bedroeg de kost per kilowattuur (kWh) $1.355, die verder daalde tot $153 per kWh in 2022. Dit stopte hier niet; de prijzen van lithium‑ionbatterijpakketten zijn verder gedaald tot een recordlaagte van $115 per kilowatt‑uur in 2024, een daling van 20% ten opzichte van het voorgaande jaar. 

De belangrijkste reden voor deze daling is vooruitgang in batterijtechnologie en -chemie, evenals een aanzienlijke toename in productie, verlaging van grondstofprijzen, adoptie van goedkopere materialen en verhoogde concurrentie.

Deze dalende kosten zouden de adoptie van elektrische voertuigen moeten versnellen, aangezien batterijpakketten een cruciaal onderdeel van EV’s zijn en helpen de energie op te slaan die nodig is om deze voertuigen aan te drijven. De hoge batterijkosten hebben in feite als een grote belemmering voor EV‑adoptie gefungeerd. Ze kunnen tot een derde van de kosten van een EV uitmaken. En naarmate de batterijkosten dalen, zou ook de prijs van EV’s moeten dalen.

BNEF voorspelt dat de prijzen van batterijpakketten onder de $100/kWh zullen dalen tegen 2026 en $69/kWh tegen 2030. Dit zou EV’s in staat moeten stellen kostengelijk te worden met voertuigen met een verbrandingsmotor (ICEV).

Lagere batterijkosten maken ook intermitterende energiesystemen economisch aantrekkelijk met 100% uptime. Dit vergroot de haalbaarheid van grootschalige energieopslagoplossingen en vergemakkelijkt de integratie van hernieuwbare energiebronnen in elektriciteitsnetten.

Volgens het ARK‑rapport:

“De dalende kosten van geavanceerde batterijtechnologie moeten een explosie in vormfactoren veroorzaken, waardoor autonome mobiliteitssystemen de transportkosten doen instorten.”

Een verlaging van de kosten van elektrische aandrijflijnen, in het bijzonder, zou micro‑mobiliteit en luchtvaartsystemen zoals vliegende taxi’s moeten ontgrendelen, waardoor bedrijfsmodellen ontstaan die steden zullen transformeren, voorspelt ARK. Autonomie wordt ook verwacht de kosten van taxi’s, bezorging en surveillance met een orde van grootte te verlagen, waardoor wrijvingsloos transport mogelijk wordt, wat op zijn beurt de snelheid van e‑commerce zal verhogen en individueel autobezit tot een zeldzaamheid maakt.

Al deze innovaties, samen met zonne‑energie, kleinschalige fissie en grootschalige stationaire batterijen, kunnen volgens ARK de energiesector volledig transformeren, elektriciteit vervangen voor vloeibare brandstof en de productie en veerkracht van het systeem op grote schaal stimuleren.

Investeringskansen

Energieopslag is de basis van een duurzame energietoekomst, die wordt voortgedreven door vooruitgang in batterijtechnologie. Laten we dus een paar prominente namen in deze sector bekijken:

#1. Tesla

Tesla (TSLA ) is een dominante kracht in batterij‑ en EV‑productie met zijn technologische vooruitgangen en strategische uitbreidingen die een sleutelrol spelen in het bevorderen van de elektrische dromen van de industrie. Wat betreft de batterijtechnologie van het bedrijf, gebruikt Tesla verschillende lithium‑ion (Li‑ion) batterijchemieën, die verschillende samenstellingen van NMC (nikkel‑mangaan‑kobalt) evenals de goedkopere LFP (lithium‑ijzer‑fosfaat) omvatten.

De meeste EV‑batterijen van Tesla komen echter van andere bedrijven, waaronder Panasonic Energy en LG Energy, dus het bedrijf heeft geprobeerd de productie van zijn 4680‑batterijcellen in de VS op te voeren om kosten te verlagen en marges te vergroten. De ontwikkeling van de 4680‑batterij heeft echter aanzienlijke problemen ondervonden, waarbij tot 80% van de kathodes verloren ging in testproductie.

Ondanks deze uitdagingen blijft Tesla vooruitgang boeken, met een inzet van 11 GWh energieopslag in Q4 van 2024 en een record van 31,4 GWh in het gehele jaar 2024, wat respectievelijk een jaar‑op‑jaar stijging van 244% en 114% betekent. De Megapack‑ en Powerwall‑producten waren de belangrijkste drijfveren van deze groei.

Volgens ARK vertegenwoordigt Tesla ongeveer 19% van de wereldwijde energieopslag, wat voor sommigen vandaag verrassend kan lijken, maar zoals Musk ooit zei, is het doel van Tesla altijd geweest “om de komst van duurzame energie te versnellen.”

Tesla is nu ook van plan om vier nieuwe versies van interne batterijen te ontwerpen om zijn Cybertruck, de komende robotaxi en andere EV’s van stroom te voorzien, volgens een Reuters rapport in oktober vorig jaar.

De autofabrikant bereidt zich ook voor op de lancering van zijn robotaxi in 2025. ARK verwacht dat Tesla’s Cybercrab winstgevend zal zijn tegen een prijs van $15.000 of lager, gebaseerd op een efficiëntie van 5,5 mijl/kWh en een batterijkosten van slechts $2.300. 

Wat de bedrijfsfinanciën betreft, rapporteerde Tesla een omzet van $25,71 miljard voor het meest recente vierde kwartaal van 2024. Dit omvat $19,8 miljard aan autoverkopen — een daling van 8% ten opzichte van Q4 2023 — waarvan $692 miljoen afkomstig was van regelgevende kredieten en $3,06 miljard aan inkomsten uit energieopwekking en -opslag, die met 113% steeg ten opzichte van dezelfde periode het voorgaande jaar.

Tesla’s operationele winst bedroeg $1,6 miljard, de nettowinst $2,32 miljard, en de winst per aandeel kwam uit op 73 cent aangepast. In deze periode leverde Tesla 495.570 voertuigen, en in het volledige jaar werden ongeveer 1,8 miljoen EV’s geleverd. Dit jaar is het bedrijf van plan “onbegeleide Full Self‑Driving als betaalde dienst” te lanceren.

De marktkapitalisatie van Tesla bedraagt $1,12 biljoen; de aandelen worden op het moment van schrijven verhandeld tegen $349, een daling van 13,15% YTD. De EPS (TTM) is 2,04, terwijl de P/E (TTM) ratio 172,20 is.

2. QuantumScape  

QuantumScape (QS ) heeft een celontwerp ontwikkeld dat geen anode bevat om een hoge energiedichtheid te bieden, terwijl de productie wordt vereenvoudigd en materiaalkosten worden verlaagd. De oorspronkelijke batterijceltechnologie beweert efficiëntere en betrouwbaardere energieopslag mogelijk te maken.

Met zijn batterijen streeft het bedrijf ernaar de mobiliteit van de volgende generatie van stroom te voorzien en de groene transitie in de transportsector te ondersteunen, die een van de grootste bijdragers is aan de wereldwijde broeikasgasemissies. Maar volgens QuantumScape missen de huidige EV’s nog steeds de prestaties, veiligheid en kosten die nodig zijn voor massale adoptie van emissievrije voertuigen.

Daarom richt QuantumScape zich op lithium‑metaal solid‑state batterijen, die volgens hen sneller zullen opladen, verder zullen rijden, langer meegaan en veiliger zullen werken dan bestaande EV’s en verbrandingsmotorvoertuigen.

Naast de anodeloze architectuur is een andere innovatie van QuantumScape die kan bijdragen aan dit nieuwe tijdperk van energieopslag hun eigen solid‑ceramic separator, die kan voldoen aan de belangrijkste eisen van hoge geleidbaarheid, stabiliteit en lage interfaciale impedantie, waardoor hoge energiedichtheid, snel opladen en lange levensduur mogelijk zijn.

Het eerste geplande commerciële product is de QSE‑5, die is ontworpen om te combineren met verschillende kathodchemieën, waaronder NMC en LFP. De QSE‑5‑cellen hebben een gemeten energiedichtheid van 844 Wh/L en kunnen van 10% tot 80% opladen in ongeveer 12 minuten.

De marktkapitalisatie van QuantumScape bedraagt $2,56 miljard; de aandelen worden op het moment van schrijven verhandeld tegen $5, een daling van 3,47% YTD. De EPS (TTM) is -0,95 terwijl de P/E (TTM) ratio -5,25 is.

Wat de bedrijfsfinanciën betreft, was het laatst gerapporteerde kwartaal Q3 2024, waarin de kapitaaluitgaven $17,9 miljoen bedroegen, de GAAP operationele kosten $130,2 miljoen en de GAAP nettokosten $119,7 miljoen waren, terwijl de liquiditeit aan het einde van het kwartaal $841 miljoen bedroeg.

QuantumScape meldde ook de start van de productie van lage volumes van zijn eerste B‑sample cellen, de succesvolle implementatie van het Raptor‑proces, en een samenwerking met Volkswagen’s batterijfabrikant PowerCo met een vooruitbetaling van $130 miljoen om de QSE‑5‑technologie naar massaproductie te brengen.

3. Solid Power  

Solid Power (SLDP ) ontwikkelt all‑solid‑state batterijceltechnologie die naar verwachting de volgende generatie hybride cellen en conventionele vloeistof‑gebaseerde Li‑iontechnologie zal verbeteren. Het bedrijf gebruikt elektroden met hogere capaciteit, zoals silicium en lithiummetaal, om betere veiligheid, langere levensduur en een kostenvoordeel van 15‑35% te bieden.

Het belangrijkste ingrediënt van Solid Power’s All‑Solid‑State Battery is een sulfide‑gebaseerde vaste elektrolyt, die een solide combinatie van cel‑niveau prestaties, produceerbaarheid en geleidbaarheid belooft. Deze sulfide‑gebaseerde vaste elektrolyttechnologie maakt gebruik van overvloedige materialen, en het bedrijf streeft ernaar de productie op te schalen om jaarlijks 800.000 EV’s van stroom te voorzien met zijn all‑solid‑state batterijcellen tegen 2028.

De marktkapitalisatie van Solid Power bedraagt $240 miljoen; de aandelen worden op het moment van schrijven verhandeld tegen $1,36, een daling van bijna 30% YTD. De EPS (TTM) is -0,47 terwijl de P/E (TTM) ratio -2,80 is.

Voor 3Q24 rapporteerde het bedrijf $4,7 miljoen aan omzet, een operationeel verlies van $27,6 miljoen en een nettoverschil van $22,4 miljoen. De liquiditeit aan het einde van het kwartaal bedroeg $348,1 miljoen. Solid Power heeft ook een subsidie van $50 miljoen gekregen van het Amerikaanse ministerie van Energie voor de voortzetting van de productie van zijn sulfide‑gebaseerde vaste elektrolyt. Bovendien heeft het de overeenkomst met VMW verlengd en is begonnen met werk aan de elektrolyt‑R&D en het pre‑pilot lab EIC.

Uitdagingen

Naarmate EV’s snel uitbreiden en het energienet overgaat op hernieuwbare bronnen, zijn batterijen een cruciaal element geworden om een groenere toekomst te realiseren. Maar hoewel batterijen een veelbelovende groene technologie bieden in vergelijking met fossiele brandstoffen, genereren ze gedurende hun levenscyclus op directe of indirecte wijze broeikasgasemissies.

De productiefase van batterijen, die het delven en raffineren van grondstoffen omvat, levert een aanzienlijke bijdrage aan de uitstoot van broeikasgassen. Bovendien vormen deze materialen andere uitdagingen voor de ontwikkeling van batterijtechnologie en, bijgevolg, voor EV’s en energieopslag.

Lithium is momenteel het meest kritieke onderdeel in de batterijproductie, en de vraag wordt verwacht met meer dan 40 keer te stijgen tegen 2040. De lithiummarkt zelf staat echter voor aanzienlijke uitdagingen vanwege productiebeperkingen en veranderende vraagpatronen.

Mineralen, die voornamelijk in Australië, Chili en China worden gevonden, vormen 90% van de wereldproductie en zijn ook schadelijk voor het milieu. Naast de ongelijke verdeling van deze kritieke batterijmineralen (lithium, kobalt, nikkel, mangaan en grafiet), hebben ze ook schaarsteproblemen en vereisen ze intensieve mijnbouwoperaties voor extractie.

De toenemende geopolitieke spanning verergert deze situatie verder. Handelsbeleid zoals mogelijke tarieven op Chinese importen door de Amerikaanse president Donald Trump en vergeldende tarieven van China op Amerikaanse importen bedreigen al de wereldwijde batterijprijzen en toeleveringsketens.

Beleidsveranderingen rond EV’s en hernieuwbare energie vormen een andere uitdaging. Bijvoorbeeld, in Europa hebben landen zoals Frankrijk en Duitsland de EV‑subsidies verlaagd, wat de groei van EV’s kan vertragen en op zijn beurt de ontwikkeling en vooruitgang van batterijen kan beïnvloeden.

Naast al dit alles heeft batterijtechnologie nog steeds veiligheidsuitdagingen, die het gebruik van EV’s en batterijen voor energieopslag beperken. Dan is er nog het probleem van slechte batterijkwaliteit¹, wat de betrouwbaarheid van de apparaten die ze aandrijven kan beïnvloeden. Het afvoeren van deze batterijen creëert bovendien gevaarlijk afval, terwijl de kortere levensduur van afgekeurde batterijen leidt tot kosten voor vervanging, installatie, transport en stilstand. 

Nu, om de duurzaamheidszorgen rond batterijen aan te pakken, blijft de primaire focus liggen op het verlengen van hun operationele levensduur, maar ze moeten veel verder gaan. Naast het maximaliseren van energie‑efficiëntie moeten we het gebruik van giftige materialen minimaliseren, hernieuwbare bronnen gebruiken om batterijapparaten van stroom te voorzien, multifunctionele batterijsystemen ontwikkelen en batterijrecycling en hergebruik bevorderen.

Conclusie

Naarmate de wereldwijde drang naar hernieuwbare energie toeneemt, wordt de behoefte aan efficiënte energieopslag kritischer dan ooit. Robuuste energieopslagsystemen kunnen zorgen voor een stabiele en continue energievoorziening, kosten verlagen, de belasting van het net minimaliseren, elektrische voertuigen van stroom voorzien en helpen de doelstellingen voor decarbonisatie te behalen. 

Energieopslag wordt aangedreven door vooruitgang in batterijtechnologie, die heeft geleid tot dalende kosten, betere efficiëntie en verbeterde veiligheid. Het is door voortdurende innovatie in batterijtechnologie dat energieopslag industrieën kan revolutioneren, variërend van AI, robotica tot autonome mobiliteit en gedistribueerde energieopwekking.

Al met al staat energieopslag, gekatalyseerd door geavanceerde batterijtechnologie, klaar om de grootschalige adoptie van elektrische voertuigen te stimuleren, veerkrachtige slimme netten mogelijk te maken en een duurzame toekomst van stroom te voorzien!

Klik hier voor een lijst van top EV‑aandelen.

Studieverwijzing:

^{1. Attia, P.M., Moch, E., & Herring, P.K. (2025). Uitdagingen en kansen voor grootschalige productie van hoogwaardige batterijen. Nature Communications, 16, 611. Online beschikbaar 12 januari 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-55861-7}