Aluminium-lucht batterijen: de weg naar duizend kilometer actieradius?

Aluminium-lucht batterijen hebben een extreem hoge energiedichtheid, maar zijn niet oplaadbaar. Ze worden onderzocht als range extender voor elektrische auto's, waarmee een actieradius van meer dan 1000 kilometer mogelijk wordt, mits de recycling goed geregeld is.

Het principe van aluminium-lucht

Een aluminium-lucht batterij oxideert aluminium met zuurstof uit de lucht, waarbij elektriciteit ontstaat. Aluminium heeft een zeer hoge theoretische energiedichtheid: circa 8000 Wh/kg, maar in de praktijk haalt een systeem ongeveer 1300 Wh/kg, mede door gewicht van hulpstoffen.

Het cruciale verschil met lithium-ion is dat de reactie niet omkeerbaar is. De batterij kan dus niet worden opgeladen; na gebruik moet het aluminiumoxide worden vervangen door nieuw aluminium. Dat maakt het product ongeschikt als primaire accu voor dagelijks gebruik, maar wel interessant als range extender.

Als range extender: praktijkvoorbeeld

Stel je een elektrische auto voor met een lithium-ion accu van 60 kWh, goed voor circa 400 km. In de kofferbak zit een aluminium-lucht module van 100 kg die nog eens 600 km extra kan leveren. Zo kom je op ruim 1000 km actieradius, zonder dat de auto continu een zware accu hoeft mee te slepen.

De aluminium-lucht module is relatief goedkoop: de materiaalkosten liggen doorgaans tussen de 50 en 100 euro per kWh, tegenover 100–150 euro per kWh voor lithium-ion. Maar dan moet je de vervanging van de aluminiumplaten wel meerekenen, wat neerkomt op circa 0,05–0,10 euro per km extra onderhoudskosten.

Recycling: aluminium is oneindig herbruikbaar

Een groot voordeel van aluminium is dat het voor bijna 100% recyclebaar is zonder kwaliteitsverlies. Het aluminiumoxide dat na ontlading overblijft, kan via het Hall-Héroult-proces worden omgezet in nieuw aluminium, al kost dat veel energie: circa 15 kWh per kg aluminium. Toch is dit gunstiger dan het delven van nieuw aluminium.

In de praktijk zou een netwerk van inzamelpunten nodig zijn waar gebruikte modules worden ingeleverd. Vergelijk het met gasflessen: je wisselt de module om en betaalt alleen voor de gebruikte aluminium. Dit concept vraagt wel om standaardisatie en logistiek, wat nog niet is geregeld.

Obstakels: vermogen en veiligheid

Aluminium-lucht batterijen leveren relatief weinig vermogen; ze zijn geschikt voor constante belasting, niet voor acceleraties of bergop rijden. Daarom kunnen ze niet als enige aandrijfbron fungeren, maar moeten ze worden gecombineerd met een oplaadbare accu die piekvermogen levert.

Daarnaast is de reactie sterk exotherm: er komt veel warmte vrij, wat koeling vereist. Ook ontstaat waterstof als bijproduct, wat explosiegevaar kan opleveren als het niet goed wordt afgevoerd. Daarom zijn er nog geen commercieel verkrijgbare systemen voor personenauto's; de technologie bevindt zich in het prototype-stadium.

Veelgestelde vragen

Kan ik een aluminium-lucht batterij thuis opladen?

Nee, aluminium-lucht is niet elektrisch oplaadbaar. De aluminiumplaten moeten fysiek worden vervangen bij een speciaal punt. Dat is vergelijkbaar met het wisselen van een lege gasfles.

Wat kost een kilometer rijden op aluminium-lucht?

De kosten zijn ruwweg 0,10–0,20 euro per km, afhankelijk van de prijs van aluminium en de logistiek. Dit is hoger dan elektriciteit thuis (circa 0,05 euro/km), maar lager dan benzine voor een vergelijkbare auto.

Is aluminium-lucht milieuvriendelijk?

De productie van aluminium kost veel energie, maar omdat het recyclebaar is, kan de CO2-voetafdruk na meerdere cycli lager uitvallen dan bij wegwerpverbranding. Mits de recycling op hernieuwbare energie draait, is het een redelijk duurzame optie.