Metal power: ijzerpoeder als alternatief voor kolen

Kolen in een kolencentrale vervangen door duurzamer ijzerpoeder, dat is het doel waar TU/e, Team SOLID, de provincie Noord-Brabant en Metalot samen aan werken. Binnen het project Metal Power willen zij een systeem voor energieopslag via metaal verder ontwikkelen. Halverwege 2019 is het demonstratiesysteem klaar dat getest gaat worden.

 

De TU/e doet al enkele jaren onderzoek naar de fundamenten van metal fuels en studententeam SOLID heeft recent een testsysteem gebouwd waarin ijzerpoeder wordt verbrand. Met de warmte die vrijkomt, wordt stoom gemaakt. Het verbrande ijzerpoeder, roestpoeder, wordt afgevangen. “Wat wij doen is één deel van het circulaire proces”, legt Geert Vergoossen, voorzitter van team SOLID, uit. Van het afgevangen roestpoeder wordt namelijk weer ijzerpoeder gemaakt door er waterstof doorheen te blazen. “Het waterstofdeeltje gaat dan weer aan het zuurstofdeeltje zitten, waardoor er weer ijzer ontstaat.” Zo is het volgens Vergoossen een circulair systeem waar geen CO2 meer aan te pas komt. Ook kan energie in het ijzerpoeder lang opgeslagen worden. “Je hebt bijna geen verlies door een lek of het leeglopen van een batterij.”

 

DEMONSTRATIESYSTEEM

Het eerste doel binnen het Metal Power project is het opschalen van het testsysteem tot een demonstratiesysteem van honderd kilowatt op de Metalotcampus in Cranendonck. Philip de Goey, projectleider, hoogleraar aan de TU/e en voorzitter van Metalot3C, het innovatiecentrum van Metalot, ziet een snelle schaalvergroting voor zich. “Met dit demonstratiesysteem willen we aantonen dat op grote schaal verbranding van metaalpoeder, ijzerpoeder in dit geval, mogelijk is.”

Na het demonstratiesysteem van honderd kilowatt wil De Goey het systeem steeds een stap groter maken. “Bij honderd kilowatt moet je denken aan de capaciteit om een paar auto’s te laten rijden. Maar we zijn nu met Shell bezig om die capaciteit nog tien keer groter te maken. Dan heb je het over één megawatt en dat is genoeg energie voor een wijkje.”

Uiteindelijk is het idee dat ijzerpoeder de kolen in een kolencentrale kan vervangen. “Dat gaan we in stapjes doen. Als we het systeem op één megawatt kunnen laten zien, dan komen we natuurlijk problemen tegen die we waarschijnlijk op grotere schaal ook tegen zouden komen. Zo kunnen we dat verhelpen voor het systeem echt in een kolencentrale werkt”, zegt De Goey.

 

BROUWERIJ

De warmte die in de industrie wordt gebruikt bestaat voor een groot deel uit stoom. Daarom zal het demonstratiesysteem eerst aangesloten worden bij een fabriek. De TU/e is in gesprek met een Brabantse bierbrouwerij om het systeem daar te testen. “Na die test gaan we nog uitgebreide proeven doen op de Metalot campus”, legt De Goey uit. “Zo zullen we bijvoorbeeld verschillende ijzerpoeders gaan proberen. Al deze testen zijn om te kijken wanneer het systeem wel of niet goed werkt.” Het bouwen van het demonstratiesysteem en het testen van de mogelijkheden om op grote schaal ijzerpoeder te verbranden in plaats van kolen, gaat ongeveer twee jaar in beslag nemen. Daarmee is het Metal Power project rond. “We hopen ook een demonstratiesysteem van één megawatt te bouwen overlappend met dit project”, zegt De Goey. Of dat gaat lukken is nog de vraag.

 

METAL FUELS

Metal fuels zijn één van de materialen om de CO2-uitstoot te reduceren. Naast het ijzerpoeder wordt wereldwijd ook veel gekeken naar de mogelijkheden rondom mierenzuur, elektriciteit en waterstofgas. De laatste twee zijn volgens De Goey niet kansrijk om kolencentrales te vervangen. “Elektriciteit zou alleen opgeslagen kunnen worden in enorme batterijen. Dat is veel te groot en te zwaar. En waterstofgas is moeilijker over een lange termijn op te slaan en heeft bovendien veel meer volume. Daarom neemt het te veel ruimte in”, stelt hij. “IJzerpoeder is veilig en compact. Daardoor is het meer geschikt.”

 

SAMENWERKING

“Ik denk dat het heel goed is dat er zo veel verschillende partijen bij betrokken zijn bij dit project”, zegt Vergoossen van team SOLID. “Wij kunnen als studententeam heel snel dingen maken en zijn heel flexibel. De betrokken engineering bedrijven hebben heel veel kennis en ervaring met het maken van dit soort systemen. Hoe en waar je zo’n systeem gaat toepassen en wat het belang is binnen een duurzaamheidstransitie, is waar de provincie bij komt kijken.” De ondersteuning van deze partijen en de betrokkenheid van de bedrijven, zijn volgens hem broodnodig. “Verschillende elementen van het systeem komen van verschillende bedrijven. Dus al die bedrijven moeten hun systemen aanpassen, anders kunnen we geen totaalproduct maken”, aldus Vergoossen.

Dat is volgens hem ook terug te zien in de samenstelling van het studententeam. “We hebben een multidisciplinair team, dat werkt heel goed. Iedereen heeft ergens anders zijn expertise en kan daardoor een ander perspectief bieden rondom een probleem of juist de oplossing”, aldus Vergoossen. Daarnaast heeft een studententeam volgens hem een ‘gezonde portie’ naïviteit. Het is een groep capabele en gemotiveerde studenten die heel graag iets willen bereiken. “Wij hebben geen commercieel doel. Dat betekent dat andere bedrijven naar ons ook heel gemoedelijk zijn.” Vooral het niet nadenken over commerciële doelen heeft volgens hem toegevoegde waarde binnen zo’n samenwerking. “Onze visie is nog niet verpest door geld of oude gedachten. Dat maakt ons een beetje naïef, maar dat zorgt er wel voor dat we echt iets neer kunt zetten.”

 

DOEL

Het ultieme doel van de TU/e en het studententeam is het creëren van een ecosysteem voor metaalbrandstoffen als circulaire energiedrager. Het demonstratiesysteem is volgens hen een stap in die richting. “Wij vinden het belangrijk om zo veel mogelijk bedrijven die zich achter de technologie scharen met elkaar te verbinden. Dan kan zeker techniek zeker een succes worden”, legt Vergoossen uit. “Het aller belangrijkste voor ons is dat zo veel mogelijk partijen aan de ontwikkeling gaan bijdragen.”

Source: Innovation Origins, Linda Bak