Wat begon als ruimtevaarttechnologie van Boeing, vindt via QuinteQ nu zijn weg naar bouwplaatsen, havens en zelfs Oekraïne. Het Culemborgse bedrijf bouwt mechanische batterijen op basis van vliegwielen die piekvermogens opvangen waar chemische batterijen tekortschieten. Netcongestie, de elektrificatierace en geopolitieke ontwikkelingen komen daarbij precies op het juiste moment samen.
– QuinteQ’s vliegwieltechnologie werd oorspronkelijk ontwikkeld bij Boeing voor ruimtevaarttoepassingen.
– Door netcongestie ontstaat een nieuwe markt voor oplossingen die korte vermogenspieken kunnen opvangen.
– Ook internationaal zijn er kansen, onder meer door elektrificatieprogramma’s van havens.
– De nieuwste telg is een natrium-ionbatterij, als alternatief voor lithium-ion.
QuinteQ uit Culemborg bouwt mechanische batterijen
Tijdens zijn eerste nacht in Kiev schrok Paul Vosbeek wakker van een snijdend alarm op zijn telefoon. Een app gaf het signaal dat er raketten of drones onderweg waren en dat hij nog een paar minuten had om naar de schuilkelder te gaan. Daar zat hij vervolgens uren met tientallen anderen, wachtend tot het luchtalarm weer werd opgeheven. ‘In een van de nachten dat ik daar was, werden er driehonderd drones en zeventig raketten op Kiev afgevuurd’, vertelt Vosbeek. ‘Dan besef je pas echt: dit is oorlog, op nog geen drie uur vliegen van Nederland.’
Vosbeek reisde begin dit jaar naar Oekraïne, omdat zijn bedrijf QuinteQ betrokken is bij de bouw van een microgrid in de haven van Odessa. Het systeem moet daar elektriciteit blijven leveren, terwijl de centrale energie-infrastructuur voortdurend wordt aangevallen. ‘80 procent van de centrale energieopwekking in Oekraïne is beschadigd of vernietigd’, zegt hij. ‘Dus je moet bouwen aan een robuust energiesysteem, dat niet afhankelijk is van één groot netwerk.’
Voor Vosbeek werd het bezoek een bevestiging van de richting die zijn bedrijf de afgelopen jaren heeft gekozen. ‘Wat wij bouwen, is precies wat ze daar nodig hebben’, zegt hij. ‘Decentrale energienetwerken die blijven werken, ook als de rest uitvalt.’ In Odessa verrijst nu een microgrid waarin 3,6 megawatt aan Culemborgse vliegwielbatterijen wordt geïntegreerd. Vosbeek noemt het met een knipoog een mic drop moment voor het missiegedreven QuinteQ: ‘We hebben een oplossing in de energietransitie én we doen dat in Oekraïne.’
Van Boeing naar Culemborg
QuinteQ’s technologie is een mechanische batterij op basis van een vliegwiel, die grote vermogenspieken kan opvangen en het net kan stabiliseren. ‘We leveren de schokbreker in een energienet’, legt Vosbeek uit. ‘Het systeem zet elektrische energie om in kinetische energie in een snel draaiend vliegwiel en kan die energie ook weer razendsnel terugleveren door het wiel te vertragen. Omdat het vliegwiel in een vacuümkamer draait en we met speciale wrijvingsarme lagers werken, gaat er weinig energie verloren. De efficiëntie ligt tussen de 80 en 90 procent. En omdat de energie lineair schaalt met de massa, en kwadratisch met de draaisnelheid, kun je veel energie opslaan met een relatief klein, snel draaiend wiel.’
‘Onze mechanische batterij kan makkelijk 500.000 cycli doorlopen.’
De vliegwielbatterij ontstond niet in Culemborg, maar bij Boeing. De Amerikaanse luchtvaartgigant werkte een decennium aan de technologie voor toepassingen in de ruimte. Maar de aandacht verschoof er naar de urgentere problemen met de Dreamliner, het ontwikkelbudget droogde op en het vliegwielidee kwam in de etalage te staan. Samen met compagnon Wouter Biemans zag Vosbeek zijn kans schoon: ‘We kregen een wereldwijde exclusieve licentie met tweehonderd patenten en tweeduizend tekeningen, berekeningen en rapporten. Er zat ongeveer twintig miljoen dollar in en er was een aantal prototypes gebouwd. Een ongelooflijke hoeveelheid technologie, maar nog geen duidelijke markt.’
500.000 cycli
Terug in Nederland, in 2019, begon het tweetal opnieuw. ‘Wouter is hardcore technisch, studeerde lucht- en ruimtevaarttechniek in Delft. Ik ben bedrijfseconomisch. Dat maakt ons een goede tandem’, aldus Vosbeek. De eerste stap was het ontwerp opnieuw bekijken. ‘Het systeem van Boeing leverde vijf kilowatt. En het was space-grade technologie; fantastisch efficiënt, met supergeleidende lagers, maar ook extreem duur. Het sloot niet aan bij de toepassingen die we destijds in gedachten hadden. Daarom zijn we twee trajecten tegelijk gestart: de technologie verder ontwikkelen en de markt verkennen.’
Voor de doorontwikkeling kreeg QuinteQ hulp van Thales, de Saxion-hogeschool en Universiteit Twente. In een EFRO-gesubsidieerd consortium werd het vermogen opgeschroefd, eerst naar 300 kW en later naar 600 kW voor een systeem dat past in een 10 foot container. Vosbeek benadrukt dat de vliegwieloplossing compleet andere eigenschappen heeft dan traditionele chemische batterijen: ‘Ten eerste kun je een normale batterij misschien 5.000 keer opladen en ontladen. Ons vliegwiel kan makkelijk 500.000 cycli doorlopen. En tijdens dat gebruik is er geen degradatie, dus de prestaties zijn stabieler. Bovendien kunnen versleten onderdelen gewoon worden vervangen.’
De kraan als democase
Die prestaties sluiten aan bij de behoeftes van een microgrid, maar de echte doorbraak kwam pas toen de netcongestie in Nederland de kop begon op te steken. ‘Bouwbedrijven krijgen tegenwoordig vaak tijdelijke aansluitingen, die onvoldoende vermogen bieden om hun kranen te laten draaien. We dachten dat het energieprofiel van ons vliegwiel daar perfect bij zou passen’, vertelt Vosbeek. ‘Het gaat namelijk niet om grote hoeveelheden energie, maar om korte vermogenspieken.’ QuinteQ bouwde twee demonstratiesystemen en liet ze door Nederland reizen. ‘Als vliegende keeps. Zo leer je heel snel wat klanten nodig hebben.’
De energiebehoefte van een kraan blijkt inderdaad ideaal voor de vliegwielbatterij. ‘Zo’n kraan tilt iets zwaars op en zet het neer. Dat zijn enorme vermogenspieken die maar kort duren.’ In havens komt daar nog een extra voordeel bij. ‘Als een container naar beneden gaat, kun je de remenergie in het vliegwiel opslaan en later opnieuw gebruiken.’
Volgens Vosbeek kan de THOR, zoals het systeem is gedoopt, een groot verschil maken voor het elektriciteitsnetwerk. ‘Met een vliegwiel kun je 60 tot 80 procent van de piekbelasting afvangen. Daardoor komt er veel capaciteit vrij zonder dat er een meter koper extra in de grond hoeft.’
Cold calling naar Amerika
QuinteQ startte een verhuurmodel om zijn systemen snel te kunnen inzetten op bouwplaatsen. Tegelijkertijd ontstonden projecten met terminaloperators in de haven van Rotterdam. ‘Havens overal ter wereld moeten elektrificeren’, vertelt Vosbeek. ‘En ze liggen ook bijna altijd aan het einde van het elektriciteitsnet.’ Die combinatie maakt energiebeheer op die plekken extra belangrijk. ‘Als een havenbedrijf geen actieve energiestrategie heeft, dan zijn ze verloren. Ze moeten zich ontwikkelen van logistieke speler naar energiebedrijf.’
Door de goede ervaringen in Rotterdam begon QuinteQ zich ook internationaal te oriënteren. ‘We kwamen erachter dat er in de VS ruim twee miljard dollar subsidie beschikbaar was voor elektrificatie van havens. Je hebt zo gevonden wie hoeveel heeft gekregen, dus we zijn ouderwets gaan cold callen.’ Het leverde snel gesprekken op. ‘Binnen de kortste keren zaten we met vijf havens aan tafel.’ Vosbeek verwacht binnenkort het eerste contract in de VS te kunnen ondertekenen. ‘Dat is heel gaaf’, zegt hij trots.
Parallel liep een tweede traject met defensie. ‘We hebben altijd gezegd dat onze technologie dual use is’, zegt Vosbeek. ‘We zijn voor de energietransitie, maar ook voor een veilig Europa.’ Defensie werd daardoor een van de eerste klanten. ‘Op militaire bases zijn stabiele, onafhankelijke microgrids immers net zo cruciaal als in Oekraïne.’
Van prototype naar serie
Afgelopen januari verkocht QuinteQ zijn eerste commerciële vliegwielbatterij. Voor Vosbeek de aftrap van de echte groei van het bedrijf, dat zijn personeelsbestand de afgelopen jaren al zag toenemen van vijf naar twintig medewerkers. Deze nieuwe fase vraagt ook om nieuwe keuzes. Op dit moment worden de systemen nog in Culemborg geassembleerd uit onderdelen van gespecialiseerde leveranciers. ‘Alles komt hier nu samen’, zegt Vosbeek. ‘Maar op een gegeven moment kom je op een make-or-buy moment.’ De verwachting is dat de batterijen in de nabije toekomst – als het ontwerp volledig is uitontwikkeld – door partners gaan worden geproduceerd. ‘Als het een kant-en-klaar product is, klaar voor rinse and repeat, dan kunnen we het elders laten maken. De strategische gesprekken daarvoor lopen al. Hopelijk kunnen we volgend jaar die stap zetten.’
Een belangrijk uitgangspunt daarbij is de herkomst van de componenten. QuinteQ probeert zoveel mogelijk met Europese leveranciers te werken. ‘Ik wil niet afhankelijk zijn van geopolitiek gevoelige ketens’, zegt Vosbeek. ‘Er zit niets Chinees in onze systemen.’ Die keuze hangt samen met de markten waarin het bedrijf actief is. ‘Voor Defensie is dat allang een harde eis. Maar ook havens en bouwbedrijven zeggen steeds vaker dat ze liever Europese technologie gebruiken.’
Minder afhankelijkheid
Naast het vliegwiel werkt QuinteQ inmiddels aan een tweede technologie: een natrium-ionbatterij. Die wordt ontwikkeld om naast en samen met het vliegwiel te opereren. ‘Onze klanten hebben vaak ook behoefte aan kilowatturen, aan veel energie over langere tijd’, weet Vosbeek. ‘Daar is een chemische batterij beter in dan ons mechanisch alternatief.’ De combinatie van beide technologieën vormt een nieuw systeem dat de naam ZEUS heeft gekregen. ‘Een vliegwiel van 600 kilowatt gecombineerd met een natrium-ionbatterij van 1 megawattuur. Dan heb je zowel vermogen als opslag.’
Voor Vosbeek past de ontwikkeling in dezelfde strategie van Europese zelfstandigheid. ‘Nu is er nog een fiks prijsverschil met lithium-ion, maar het mooie van onze oplossing is dat het volledig in Europa te sourcen is. Klanten zijn bereid daarvoor te betalen. En omdat het basismateriaal goedkoper is, is de verwachting dat het op termijn, als de volumes toenemen, zelfs 40 procent goedkoper wordt dan lithium-ion, inclusief een aantal technische voordelen zoals de recyclebaarheid, het temperatuurbereik en de brandveiligheid.’
‘De oorlog in Oekraïne laat zien hoe kwetsbaar energiesystemen zijn’, zegt Vosbeek. ‘En als je naar het Midden-Oosten kijkt, zie je hoe snel cruciale toeleverketens onder druk kunnen komen te staan.’ Juist daarom wil hij technologie ontwikkelen die binnen Europa kan worden gebouwd. ‘En de oplossingen die we nu in Nederland ontwikkelen en invoeren ten gevolge van de netcongestie, worden ons volgende exportproduct.’
Make Next Platform brengt kennis en geloofwaardigheid
QuinteQ werd enkele jaren geleden toegelaten tot het Make Next Platform, een netwerk van grote Nederlandse maakbedrijven, dat jonge technologiebedrijven begeleidt bij hun volgende groeifase. ‘Om erin te komen, moesten we door een stevige ballotage’, vertelt Paul Vosbeek. ‘Maar als je er eenmaal in zit, kom je in een heel interessant ecosysteem terecht.’
Binnen het platform delen grote industriële spelers hun kennis over onderwerpen zoals supplychaininrichting, cybersecurity en juridische structuren. ‘Dan zit je ineens aan tafel met mensen van ASML, Vanderlande of Huisman’, zegt Vosbeek. ‘De chief procurement officer van ASML die uitlegt hoe hij zijn inkooporganisatie heeft ingericht, daar steek je als scale-up enorm veel van op.’ Deelnemers aan het platform krijgen ook coaches toegewezen, die regelmatig langskomen om mee te denken over strategie en organisatie.
Behalve veel nuttige kennis levert het Make Next Platform volgens Vosbeek nog iets op wat voor jonge technologiebedrijven cruciaal is: geloofwaardigheid. ‘De groei van een start-up naar een scale-up is één groot proces van credibility opbouwen’, zegt hij. ‘Als zulke bedrijven zeggen dat ze vertrouwen in je hebben, helpt dat enorm richting klanten en financiers.’
