HORTA – Hoogperformante organische redoxflowbatterijen

Veilige, duurzame en langdurige energieopslag

De snelle groei van hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon is essentieel om klimaatneutraliteit te bereiken. Hun wisselende productie stelt de stabiliteit van het elektriciteitsnet en de industriële energievoorziening echter voor grote uitdagingen. Om deze hernieuwbare bronnen op grote schaal te integreren, zijn de komende tien jaar oplossingen voor langdurige energieopslag (LDES) nodig. De huidige technologieën zijn vaak afhankelijk van schaarse materialen of brengen hoge kosten met zich mee, wat hun schaalbaarheid beperkt.

Organische redoxflowbatterijen (ORFB’s) bieden een veelbelovend alternatief: ze zijn veilig, duurzaam en modulair, en hun actieve materialen kunnen lokaal worden gewonnen en geproduceerd. Dat versterkt de veerkracht van de energievoorziening in Vlaanderen en de EU en vermindert de afhankelijkheid van kritieke grondstoffen. Deze uitdaging aanpakken is cruciaal voor energie-intensieve sectoren zoals de chemie-, staal- en glasindustrie.

De doelstelling

HORTA wil hoogperformante niet-waterige organische redoxflowbatterijtechnologie (NAORFB) ontwikkelen als concurrerende oplossing voor langdurige energieopslag in industriële en netgekoppelde toepassingen. Het project streeft naar technologisch maturiteitsniveau (TRL) 4, met gevalideerde componenten en een geïntegreerd prototype op labschaal.

De ambitie van HORTA reikt verder dan stapsgewijze verbeteringen. Het project wil een stevige basis leggen voor toekomstige industriële demonstraties. Door materiaalinnovatie, systeemintegratie en duurzaamheidsbeoordelingen te combineren, stippelt het een duidelijk traject uit naar commercialisering en grootschalige toepassing binnen de komende tien jaar.

Multidisciplinaire aanpak

HORTA combineert geavanceerd moleculair ontwerp, materiaalontwikkeling en optimalisatie op systeemniveau. Het project ontwikkelt nieuwe organische elektrolyten voor een hoge energiedichtheid en langdurige stabiliteit. Computermodellen ondersteunen die ontwikkeling, met bijzondere aandacht voor schaalbare en duurzame syntheseroutes.

Membranen en elektroden worden geoptimaliseerd voor efficiëntie en een lange levensduur. Ze worden geïntegreerd in een geoptimaliseerd prototype op labschaal om de prestaties onder realistische omstandigheden te valideren. 

Naast de technische ontwikkeling omvat het project een uitgebreide duurzaamheidsanalyse en techno-economische analyse om de industriële relevantie te waarborgen. De samenwerking met een industriële adviesraad en onderzoekspartners zorgt voor afstemming op de marktbehoeften en versnelt de technologieoverdracht.

Verwachte impact en valorisatie

HORTA beoogt een doorbraak in kosteneffectieve, modulaire oplossingen voor langdurige energieopslag. Die moeten de Vlaamse industrie helpen haar CO₂-uitstoot sterk te verminderen en de doelstellingen van Moonshot-onderzoekstraject 4  te halen. De technologie kan aanzienlijke CO₂-emissies vermijden door elektriciteit uit fossiele bronnen te vervangen door opgeslagen hernieuwbare energie. Lokale productie en een ontwerp zonder kritieke grondstoffen versterken de onafhankelijkheid van de toeleveringsketen en het concurrentievermogen.

De valorisatie verloopt via verschillende kanalen: bilateraal onderzoek en ontwikkeling met industriële partners, licenties op intellectuele eigendom voor fabrikanten en de mogelijke oprichting van spin-offs. 

De sterke positie van het project op het vlak van intellectuele eigendom en het engagement van de industrie bevestigen de marktinteresse en de bereidheid om de technologie toe te passen. Bij een succesvolle validatie op TRL 4 wordt integratie in industriële energiesystemen binnen vijf tot tien jaar verwacht, ondersteund door vervolgprojecten voor demonstratie en opname in het beleid.

Project partners

VITO coördineert het consortium, dat vier partners samenbrengt met expertise in experimenteel onderzoek en computermodellering op het gebied van organische chemie, elektrochemie en energiesystemen:

• KU Leuven leidt werkpakket (WP) 1, gericht op de synthese en karakterisering van organische actieve materialen en oplosmiddelen. Daarbij combineert KU Leuven experimentele elektrochemie met screening op basis van modellen.
• VUB leidt WP3, gericht op de ontwikkeling van innovatieve, stabiele membranen met een hoge ionengeleidbaarheid en een beperkte doorgang van actieve stoffen door het membraan. VUB combineert hiervoor experimentele tests met modellering en datagedreven analyse.
• Universiteit Antwerpen leidt WP4, waarin materialen en componenten worden geïntegreerd in een optimaal functionerende flowbatterijcel en een stapeling van cellen. Zo verbindt de universiteit materiaalonderzoek met praktische toepasbaarheid.
• Naast de coördinatie leidt VITO WP2, gericht op de ontwikkeling van innovatieve elektroden. VITO leidt ook WP5, dat de economische en duurzaamheidsaspecten onderzoekt van de integratie van redoxflowbatterijen in het elektriciteitsnet en de energiemarkten. Daarnaast draagt VITO als partner bij aan WP1 en WP3.

HORTA maakt deel uit van Moonshot, een industriegedreven innovatieprogramma van de Vlaamse overheid dat bedrijven ondersteunt bij het verminderen van hun CO₂-uitstoot.