Twee spin-offs van de TU Eindhoven, RIFT en Cellcius, worden sinds oktober gesteund door Breakthrough Energy. Deze door Bill Gates opgerichte investeringscoalitie helpt duurzame start-ups op te schalen tot zij de markt kunnen openbreken. Hoe helpt Breakthrough Energy? En vooral, wat bieden de nog jonge bedrijven?
Bedrijf: Renewable Iron Fuel Technology
CEO & mede-oprichter: Mark Verhagen
Technologie: Energie-opslag met ijzerpoeder
Efficiëntie: 75 tot 83%, van H2 naar energie
“Wij verbranden ijzerpoeder op een gecontroleerde manier in een boiler, zonder CO2 en met 3 tot 6 keer lagere stikstofoxide-emissies vergeleken met aardgas – en dat is op dit moment de groenste fossiele brandstof. Daarbij zitten we op dezelfde temperatuur als gasverbranding en kolenverbranding, 1500 tot 1900 graden.
Het geoxideerde ijzer, de roest, die daarbij ontstaat wordt opgevangen en getransporteerd naar een productielocatie. Onder de juiste condities reageert daar waterstof met de roest. Het waterstof bindt zich aan de zuurstof. Zo ontstaat er water en opnieuw ijzer.
Het ijzerpoeder is heel goedkoop en zonder energieverlies te vervoeren en op te slaan. Voor 1MW energie hebben we 140 liter ijzerpoeder nodig. Bij waterstof zou dat ruim 333 kubieke meter zijn. Wel is het zwaarder, daarom is het niet gebruiken in auto’s over vliegtuigen, maar alleen voor energie-intensieve industrie.
Dit idee is in 1880 al eens gecommuniceerd, in de jaren ’70 opnieuw en is in 2015 weer opgegooid bij een project bij ESA. Drie studenten zijn met hoogleraar Philip de Goey hiermee aan de slag gegaan. De drie studenten werden er zes, daarna werden zij studententeam SOLID, waaruit RIFT is voortgekomen.
Op dit moment is er al klantentractie. We hebben een Letter of Intent voor een systeem getekend met Veolia, een grote industriële partij. Er staat al een productie-installatie in Arnhem en met een boiler van 1MW in Helmond decarboniseren we 500 huishoudens. Uiteindelijk zal het ijzerpoeder gebruikt worden op plekken waar waterstof en elektrificatie geen mogelijkheid zijn. Zo passen we in de totale puzzel van de energietransitie.
Hier optimaliseren we het proces zodat we het ijzerpoeder meerdere cirkels kunnen gebruiken. Wanneer de verbranding niet goed is, gaan de ijzerdeeltjes klonteren en kunnen we het niet meer gebruiken. Voor een economische case moet het ijzerpoeder 10 tot 15 keer gebruikt worden. We werken nu naar 25 keer toe. Die doelstelling willen we op het einde van het jaar gehaald hebben.
Het ijzerpoeder kan daarna gebruikt worden in de staalindustrie. En het mooie is, het ijzerpoeder wordt gemaakt van schroot. Dus het proces begint met afval en kan uiteindelijk opnieuw in de staalindustrie gebruikt worden.
We zijn nu nog bezig met productontwikkeling. We hebben nog geen omzet, maar werken samen met partners en halen investeringen op, bijvoorbeeld bij Rubio, de Brabantse Ontwikkelings Maatschapij en het Energietransitiefonds Rotterdam. Van Breakthrough Energy hebben we een fellowship gekregen, als een van de 20 bedrijven over de hele wereld.
Het fellowship betekent geld voor ontwikkeling, maar ook extreme ondersteuning voor onze doorontwikkeling in de komende twee jaar. En als we de milestones halen in de komende twee jaar is er een kans dat Breakthrough Energy ook als partner toetreedt.
Voor een innovatie als die van ons is het enorm belangrijk om geld op te halen voor doorontwikkeling en opschaling. Des te meer systemen kunnen wij in de wereld zetten. Zij kennen precies de eisen die partijen om hen heen stellen om die gelden op te halen. Ze bieden teamontwikkeling – welke volwassenheid een team moet hebben – technische analyses. Ook geven ze technische ondersteuning, ook via hun partners. Al is dat laatste wat minder van toepassing omdat we al verder op weg zijn.
Deze steun is cruciaal voor innovatieve bedrijven om de volgende stap te kunnen maken. En het straalt natuurlijk op ons af. Andere investeerders en partners weten hoe gedegen zij te werk gaan. Je komt niet zomaar bij hen aan tafel. Het is een soort van keurmerk en dat opent deuren.
RIFT is een groot avontuur. En het is ook echt teamwork. Je krijgt er enorm veel energie van. Twee jaar geleden zijn we met z’n drieën begonnen, nu zijn we met 22 en staan er negen vacatures open voor januari. Uiteindelijk moeten we doorgroeien naar 35 tot 40 man eind volgend jaar en het dubbele weer een jaar later. Dat is een van de dagelijkse uitdagingen.”
Bedrijf: Cellcius
CSO & mede-oprichter: Olaf Adan
Technologie: Warmteopslag met zouthydraat
Efficiëntie: 90-95%, voor opladen. 100% bij warmteafgifte
“Wij slaan energie op, meer specifiek slaan we warmte op. De warmte komt vrij door een thermochemische reactie die plaatsvindt tussen een ‘droog’ zouthydraat en water in dampvorm. Er bouwt zich dan een nieuw zouthydraat kristal op, waarbij het water in kristalvorm – dus vaste vorm – gebonden wordt. Die overgang van de ene vaste stof naar de andere genereert warmte.
Het mooie is, het is een omkeerbare reactie. Met warmte kun je de twee elementen weer splitsen. Warm het nieuwe kristal op en je stookt het water er weer vanaf. Je houdt dan weer het oorspronkelijke kristal en water over. Het kristal is bovendien gebaseerd op kaliumcarbonaat, K2CO3. Dat is rijkelijk voorhanden, niet toxisch, niet brandbaar en ongelofelijk simpel te recycleren.
In het gedroogde zoutkristal kun je energie verliesvrij opslaan en daarmee ook verliesvrij transporteren. Juist dat onderscheid ons van andere technologieën: wij kunnen warmte verliesvrij van A naar B brengen. Daarmee kun je allerlei toepassingen bedenken. Je zou er een warmtebatterij van kunnen maken, de warmte in de zomer kun je in de winter gebruiken.
Onze focus richten we nu op warmte die er al is: lage-temperatuur restwarmte uit tal van productieprocessen. Dat is een ongelofelijk groot reservoir, in Nederland equivalent aan 4,5 miljard kubieke meter gas per jaar. En dat gooien we zo weg. Denk aan datacenters, daar kunnen we potentieel heel veel huizen mee verwarmen.
De huidige warmtenetten, die cruciaal zijn in de energietransitie, kunnen dat niet altijd. Er zijn een aantal grote barrières, waarvan de beperkte afstand er één is. Ook moet het warmtenet zijn aangesloten op een bron die het de hele levensduur kan gebruiken.
Wij zijn flexibel. We kunnen de warmte van bijvoorbeeld een datacenter gebruiken om het zout te drogen. Dat gedroogde zout transporteren we vervolgens naar elders om daar warmte op te wekken, voor bijvoorbeeld een lokaal warmtenet. Ongeacht de afstand kunnen we daarmee dus woningen verwarmen. Dit opent perspectief voor de 3 miljoen woningen die niet in een dichtbevolkt gebied zitten.
Het principe heeft zich al bewezen, we zijn nu bezig met opschalingsstappen. We bouwen systemen op werkelijke schaalgrootte. In een eerste pilot gebruiken we warmte van Chemelot om zout te drogen in een warmtebatterij ter plaatse, halen het zout eruit en vervoeren dat naar een andere in een wijk in Limburg, die aangesloten woningen dan van warmte voorziet. We praten dan over een apparaat in een 20-voets container, die een vermogen heeft van 100kW en een energie-inhoud van 3000 kWh, goed voor 40 huishoudens.
De grootste opgave die we nu hebben is om de schaalsprong te maken. Daarnaast zullen we heel goed in de gaten moeten hebben op welke manier we de technologie inzetten en welk businessmodel daar dan achter zit. Het kan het warmtenet vervangen, het kan ook dienen als piekvoorziening. We kunnen denken aan een tijdelijke oplossing; de woningen staan er al maar er is nog geen warmtenet, of aan evenementen. Er zijn tal van mogelijkheden. Ik verwacht dat we nog twee jaar voor opschaling nodig hebben, maar dat dan het product gereed is en klaar is voor een uitrol.
Breakthrough Energy anticipeert op een probleem dat bij start-ups vaker voorkomt. Elk stapje moet je een investering ophalen. Vaak is er ook een andere expertise nodig: technologie ontwikkelen is wat anders dan deze in de markt zetten. Cellsius heeft een Explorer Grant gekregen, een financiering voor één jaar om een laatste technologiestap te zetten. Als dat lukt gaan we door in de volgende stap in het Fellows-programma.
Breakthrough Energy brengt daar een versnelling in aan door middelen beschikbaar te stellen en een intensieve interactie met de Breakthrough-coalitie te bieden. Ze reflecteren op alles wat je maar kunt bedenken dat een bedrijf succesvol maakt. En dat is niet alleen de belofte van de technologie, maar heel veel meer. Het opent ook deuren van technologie tot op politiek niveau.
Cellcius is de eerste spin-off die uit TNO en de TU Eindhoven is voortgekomen. Ik ben bij alle drie partijen betrokken. Het is uiterst effectief om op het kruispunt te staan en deze partijen te verbinden. Ik vind het een bevoorrechte positie, juist omdat het aan de organisaties die op verschillende plekken in de keten zitten te danken is dat we een spin-off hebben kunnen creëren.”
