Metaalpoeder meldt zich als toekomstige kandidaat voor energie-opslag

Een consortium van Europese universiteiten en bedrijven, aangevoerd door de Technische Universiteit Eindhoven, wil onderzoeken of metalen in poedervorm in de toekomst als alternatieve brandstof voor transport of elektriciteitsproductie kunnen dienen. Commerciële toepassing laat waarschijnlijk nog wel decennia op zich wachten.

Naast de TU Eindhoven zijn de partners in het project de Universiteit Bochum, de Universiteit Gent, ECN, Mitusbishi Hitachi Power Systems Europe, Dekra en zinkproducent Nyrstar. Momenteel wordt de laatste hand gelegd aan een onderzoeksvoorstel, waarmee de partijen een subsidie hopen te krijgen uit het EU-programma Horizon 2020. Als dat lukt, is het de bedoeling om in vijf jaar een proof of concept te leveren, waarmee de hele cyclus van ijzererts tot elektriciteitsproductie wordt aangetoond.

"Metaal moet je niet zozeer zien als brandstof, maar als opslagmedium", zegt Niels Deen, hoogleraar Multiphase and Reactive Flows aan de TU Eindhoven. "We verwachten in de toekomst op bepaalde momenten een overschot aan elektrische energie uit zon, wind en waterkracht. Op die momenten zou je die elektriciteit samen met waterstof kunnen gebruiken om ijzeroxide te reduceren tot ijzerpoeder en water. De energie zit dan opgeslagen in het ijzer." Het ijzerpoeder kan vervolgens verbrand worden, waarbij veel warmte vrijkomt die nuttig aangewend kan worden, bijvoorbeeld als meestook in een kolencentrale of in een verbrandingsmotor in de transportsector. Bij dat proces gaat natuurlijk de nodige energie verloren, volgens Deen is het rendement van het omzettingsproces uiteindelijk zo'n 25%. Dat wil zeggen, van de elektriciteit uit wind en zon die er aan het begin van de keten wordt ingestopt, blijft na opslag en verbranding zo'n 25% over.

Een groot voordeel van ijzerpoeder is dat het makkelijk te vervoeren is en dus goed verhandelbaar is. Het is licht en compact. "Je zou daarom kunnen denken aan grootschalige zonneparken in bijvoorbeeld Australië, waar de geproduceerde elektriciteit gebruikt wordt om van ijzeroxide ijzerpoeder te maken. Dat kan dan verscheept worden over de hele wereld."

Het restproduct na verbranding van ijzerpoeder, is ijzeroxide -dezelfde grondstof die aan het begin van de keten wordt gebruikt dus. Omdat bij de verbranding van het metaalpoeder geen CO2 vrij komt, en voor de productie van het metaalpoeder alleen de overschotten van wind- en zonneparken ingezet zou moeten worden, kan volgens Deen sprake zijn van een volledige CO2-vrije cyclus, waarbij ook nog eens het restproduct aan het begin van de keten weer kan worden ingezet als grondstof. "Natuurlijk zijn er wel efficiëntieverliezen in de verschillende stappen, maar op zich is het qua grondstoffen een gesloten systeem", aldus Deen.

"De verschillende onderdelen van de cyclus zijn allemaal op laboratoriumschaal gedemonstreerd. Nu willen we dat in een pilot allemaal bij elkaar brengen", zegt Deen. Binnen dat pilot-project zou ook meer duidelijk moeten worden over het energetisch rendement en eventuele business modellen, hoewel echte toepassing in de praktijk volgens Deen nog wel twintig jaar kan duren. "Dit soort ontwikkelingen kosten veel tijd, maar het hangt ook van de interesse van bijvoorbeeld de eigenaren van kolencentrales af. Als die er achter gaan staan, zou het wellicht kunnen versnellen."

Of energiebedrijven er achter gaan staan, zal de toekomst moeten uitwijzen. Op dit moment is de kennis over metaalpoeder als brandstof of opslagmedium bij bijvoorbeeld Uniper nog "gering tot nul", meldt woordvoerder Edwin Kotylak. Uniper is eigenaar van drie van de zeven nog operationele kolencentrales in Nederland. Twee van die drie stammen uit de jaren tachtig en sluiten in 2017, en zijn dus sowieso geen kandidaat voor het meestoken van metaal. "Metal fuels zijn bij ons nog niet bekend, we zijn er ook nog niet over benaderd", zegt Kotylak. Bij RWE, eigenaar van twee nog actieve centrales (een nieuwe in de Eemshaven en een uit de jaren negentig in Geertruidenberg), doet de term metal fuels wel een belletje rinkelen. Navraag van woordvoerder Annelies Houtzagers binnen de organisatie levert op dat RWE vanuit de TU Eindhoven over de techniek gehoord heeft en "er op aan het studeren is".

Artikel via Energeia