Metal Power: ijzerpoeder als alternatief voor kolen

De TU/e doet al enkele jaren onderzoek naar de fundamenten van metal fuels en studententeam SOLID heeft een testsysteem gebouwd waarin ijzerpoeder wordt verbrand. Met de warmte die vrijkomt, wordt stoom gemaakt. Het verbrande ijzerpoeder, roestpoeder, wordt afgevangen. Het gaat hier om een circulair proces. 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. Bij dit circulaire systeem komt geen CO2 meer aan te pas. Ook kan energie in het ijzerpoeder lang opgeslagen worden. Hierdoor bestaat bijna geen verlies door een lek of het leeglopen van een batterij.

Demonstratiesysteem

De eerste mijlpaal binnen het Metal Power project is het opschalen van het testsysteem tot een demonstratiesysteem van honderd kilowatt op de Metalot-campus 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.”

Uiteindelijk is het idee dat ijzerpoeder de kolen in een kolencentrale kan vervangen. Uniper heeft een kolencentrale op de Maasvlakte en investeert in dit project om in de toekomst hun kolen misschien te kunnen vervangen door ijzerpoeder. “Zij zijn ook op zoek naar nieuwe mogelijkheden om energie op te wekken en zien veel potentie in dit project”, verklaart 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 werkt samen met Bavaria, de 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.

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

Het is typisch Brainport dat zo veel verschillende partijen bij betrokken zijn bij dit project. Het studententeam kan 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 cruciaal. Verschillende elementen van het systeem komen van verschillende bedrijven. Dus al die bedrijven moeten hun systemen aanpassen, anders kan het team geen totaalproduct maken.

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.