Studenten TU Eindhoven gebruiken ijzerballetjes voor de veilige opslag en transport van waterstof

Het systeem werkt als volgt; de energie van waterstof wordt opgeslagen via een reactie met ijzeroxide (ook bekend als roest), hierbij ontstaan ijzer en water. Het ijzer doet daarbij dienst als opslagmiddel dat eenvoudig vervoerd kan worden. Om vervolgens waterstof te kunnen leveren, moet ijzer in contact worden gebracht met stoom, waarna waterstof en ijzeroxide overblijven. Zo ontstaat een cyclus waarin ijzer als een soort duurzame ‘waterstofbatterij’ fungeert, met de aantekening dat niet de waterstof maar ijzer opgeslagen en getransporteerd wordt.

Hoge energiedichtheid

Volgens de studenten zijn de kleine ijzerballetjes (ook wel ijzerpellets genoemd) een ideale vorm van opslag, vanwege de hoge energiedichtheid. Waterstof wordt nu meestal opgeslagen in tanks onder een druk van 700 bar, om zo de energiedichtheid te verhogen. IJzer heeft een energiedichtheid die vele malen hoger ligt, en kan daardoor tot drie keer meer energie opslaan per volume dan waterstof onder druk.

Via deze techniek probeert studententeam SOLID, samen met de partners Metropool Regio Eindhoven, Metalot, RIFT, DNV en de TU Eindhoven, een van de grote uitdagingen in de energietransitie te tackelen, namelijk het transporteren en opslaan van groene energie. Met het dichtslibben van elektriciteitsnetwerken en de beperkte opslagmogelijkheden in conventionele batterijen moet groene waterstof een grote rol gaan spelen in het verduurzamen van de vervuilende industrie.

800 miljoen euro

De Nederlandse overheid zet al fors in op waterstof. Zo trekt het kabinet 800 miljoen euro uit voor een aantal grote waterstofprojecten. “Deze subsidie gaat grotendeels naar de productie van waterstof, maar hoe zit het met de opslag en distributie ervan? In de toekomst kan slechts dertig procent van de CO₂-uitstoot in Nederland verduurzaamd worden via het huidige netwerk aan pijpleidingen”, legt Max Winkel, teammanager van SOLID, uit. “Bedrijven in bijvoorbeeld de energie-intensieve industrie willen vaak wel verduurzamen, maar elektrificeren is in veel gevallen geen reële oplossing. Voor hen proberen we een oplossing te ontwikkelen.”

Timme Ter Horst, Business Manager bij SOLID, vult aan: “IJzerpellets kunnen bovendien veiliger vervoerd worden dan wanneer het om de losse variant van waterstof gaat. Daardoor zijn de restricties op het gebied van veiligheid ook minder streng voor ijzer dan voor waterstof. Ook is ijzer een van de meest voorkomende elementen op aarde, waardoor onze technologie in de toekomst een goedkoper alternatief kan bieden voor de grootschalige opslag en distributie van waterstof.”

Richard van de Sanden, hoogleraar en wetenschappelijk directeur van energie-onderzoeksinstituut EIRES, denkt dat de bijdrage van SOLID voor bedrijven interessant kan worden in een echte waterstofeconomie. “Deze techniek is niet volledig nieuw, wel kun je stellen dat de techniek terug is van weggeweest. Dat komt omdat ijzer een makkelijk op te slaan en te transporteren medium is. Goed dat SOLID hiermee aan de slag is.”

Demo in haven Rotterdam

De studenten gaan de komende tijd via de reactor proberen om het proces zo efficiënt  mogelijk te maken door onder meer de levensduur van de ijzerpellets te verlengen. Er liggen al plannen om het huidige systeem op te schalen naar SIR Two, met een opslagcapaciteit die vijftien keer groter is dan het huidige prototype, wat neerkomt op 500 kWh. SIR Two moet de basis leggen voor SIR Three. Het studententeam heeft de ambitie om in 2027 deze demo opstelling neer te zetten in de haven van Rotterdam, waarbij de technologie op industriële schaal bij een relevante eindgebruiker gedemonstreerd moet gaan worden.

Dit is niet de eerste keer dat SOLID een baanbrekende technologie ontwikkelt. In 2020 had het studententeam met het Metal Power consortium een wereldprimeur met de eerste industriële ijzerpoeder verbrandingsinstallatie, een project geïnitieerd door professor Philip de Goey. Die werd gepresenteerd bij de Bavaria brouwerij in Lieshout, en heeft daar het brouwproces van warmte voorzien. Momenteel wordt die technologie, waarbij ijzer wordt gebruikt voor warmteopslag, verder ontwikkeld door oud-studenten van SOLID in de start-up RIFT, onderzoekers van de TU Eindhoven en het Living Lab Metal Power Consortium. SOLID zelf zal zich blijven focussen op het gebruik van ijzer voor waterstofopslag.