Wordt ijzer een klimaatneutraal energieopslagmedium?

IJzer als energieopslagmedium?

IJzer zou als energieopslagmedium aanvullend aan waterstof kunnen worden gebruikt in oude kolencentrales (afb: Julia Schuler et al./Chem Circularity)

IJzer zou in de toekomst kunnen dienen als chemisch energieopslagmedium, waardoor grote hoeveelheden hernieuwbare energie op de lange termijn beschikbaar komen. IJzerpoeder wordt verbrand (verroest) in een gesloten, CO2-neutraal proces en vervolgens met behulp van energie teruggebracht naar de oorspronkelijke staat. Onderzoekersters van het technologische instituut Karlsruhe (KIT) hebben een studie uitgevoerd naar de mogelijkheden van deze technologie voor de energievoorziening. IJzer vervangt waterstof niet, maar kan die energiebron effectief aanvullen in een klimaatneutraal energiesysteem, stellen de KIT-onderzoekersters. Gepubliceerd in Chem Circularity. ()
Of het nu gaat om windenergie uit kustgebieden of zonne-energie uit woestijngebieden, ijzer zou kunnen dienen als veilig vervoerbare energiedrager om deze hernieuwbare energiebronnen wereldwijd beschikbaar te maken. “Dat werkt in een gesloten kringloop zonder CO2-uitstoot of milieuschadelijke stoffen”, zegt hoofdauteur Julia Schuler.
Om energie op te wekken, wordt ijzerpoeder verbrand. Dan krijg je ijzeroxide, oftewel roest. De roest wordt vervolgens met behulp van zogenaamd ‘groene’ waterstof weer tot ijzer gereduceerd, waarbij de zuurstof wordt verwijderd. Het ijzerpoeder is geschikt voor hergebruik. Schuler: “IJzerpoeder gedraagt ​​zich bij verbranding zeer vergelijkbaar met steenkool. Daarom wordt er onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om bestaande kolencentrales om te bouwen naar ijzerverbranding.”. Aanpassingen zouden voornamelijk nodig zijn in de warmtegenerator. Andere onderdelen van de energiecentrale, zoals de stoomcyclus, turbines, generator en netaansluiting, zouden in principe kunnen worden hergebruikt.

De KIT-onderzoekersters hebben nu onderzocht hoe de ijzercyclus kan worden ingezet voor elektriciteitsopwekking in een klimaatneutraal Europees energiesysteem. Hiertoe hebben ze een bestaand energiesysteemmodel (PERSEUS) uitgebreid met de mogelijkheid om kolencentrales, reductie-installaties en opslag- en transportinfrastructuur om te bouwen. Met behulp van het uitgebreide model optimaliseerden ze vervolgens de ontwikkeling van het Europese energiesysteem tot 2050. In dit proces concurreerde de ijzercyclus met andere technologieën zoals batterijen, waterstofopslag en waterstofcentrales.

Aanvullend

De resultaten laten zien dat ijzer de op waterstof gebaseerde energieproductie niet vervangt, maar deze wel effectief kan aanvullen in een klimaatneutraal energiesysteem. IJzer biedt met name voordelen als medium voor langetermijnopslag. Het poeder is relatief gemakkelijk op te slaan en te transporteren, terwijl het gebruik van waterstof een complex netwerk van pijpleidingen, importterminals en ondergrondse opslagfaciliteiten vereist.
IJzerpoeder zou ook kunnen worden gebruikt om hernieuwbare energie wereldwijd te transporteren met minder en dus goedkopere en veiliger infrastructuur. Tegelijkertijd zouden lokale reductie-installaties in Europa overtollige elektriciteit kunnen omzetten in ijzerpoeder als opslagbare energiedrager via de tussenstap van waterstofproductie.

In de simulaties bleken energiecentrales die op ijzerpoeder draaien bijzonder aantrekkelijk in landen met beperkte mogelijkheden voor waterkracht of ondergrondse waterstofopslag. In dergelijke regio’s kan ijzer helpen om tekorten in de energievoorziening op te vangen tijdens langdurige perioden van lage elektriciteitsproductie door wind- en zonne-energiecentrales.
Tegelijkertijd ontlast het de waterstofinfrastructuur, bijvoorbeeld wanneer de importcapaciteit of transportpijpleidingen hun limiet bereiken. Door de vele kolencentrales is het potentieel in Duitsland bijzonder groot. Turbines, netaansluitingen, stadsverwarmingsnetwerken en andere onderdelen van de infrastructuur zouden behouden kunnen blijven.

Veelbelovend?

De onderzoekers beschouwden het als een veelbelovend teken voor de verdere ontwikkeling van de technologie dat de op ijzerpoeder gestookte energiecentrales deel uitmaakten van een kostenminimaal energiesysteem in alle overwogen scenario’s. “IJzer zou in de toekomst een specifieke, maar economisch haalbare rol kunnen spelen bij het bereiken van klimaatneutraliteit en het betrouwbaar beschikbaar maken van hernieuwbare energiebronnen”, zegt Schuler.
Of er daadwerkelijk een nieuw ‘ijzertijdperk’ aanbreekt, hangt grotendeels af van de complexiteit van de ombouw van bestaande energiecentrales en hoe efficiënt ijzeroxide in de toekomst weer tot ijzer kan worden gereduceerd.

Bron: Alpha Galileo

46 miljoen ton waterstof in Frankrijk ‘gevonden’

Waterstofproductie

Waterstof wordt gezien als duurzaam brandstofalternatief, maar heeft ook minder prettige eigenschappen en is als energiebron allesbehalve duurzaam (afb: Shinshu-universiteit)

Al tientallen jaren wordt er gesproken over waterstof als ‘groene’ brandstof, maar dat zit nog. Waterstof komt niet als direct bruikbare stof voor, was de gedachte, en moet met veel energie worden ‘losgeweekt’ worden uit verbindingen als water of methaan. Bij dat laatste procédé ontstaat kooldioxide en dat is het klimaatpaard achter de klimaatwagen spannen.
Niet zo lang geleden werd ontdekt dat dat ‘schone’ stofje wel degelijk zo voorhanden is. Nu schijnt ook in Frankrijk in het mijnbekken van Folschviller in het departement Moezel een ‘sloot’ waterstof te zijn gevonden, zo’n 46 miljoen ton. Hoera? Lees verder

Eerste kaart mogelijke waterstofvoorraden VS gemaakt

Mogelijke waterstofvoorraden VS

Mogelijke waterstofvoorraden VS (afb: USGS)

De Amerikaanse geologische dienst USGS heeft de eerste kaart van de mogelijke locaties van natuurlijk voorkomende geologische waterstofbronnen in de Verenigde Staten gepubliceerd. Al eerder was bekend dat er in rotsformaties waterstofvoorwaarden zijn. Hoe groot die voorraden zijn valt vooralsnog niet te zeggen. Waterstof wordt door, vooral, overheden gezien als (deel)oplossing voor het klimaatprobleem, maar dan gaat het om waterstof die verbonden is met zuurstof (water) of koolstof (methaan). Waterstof daarvan ‘lostrekken’ kost nogal wat energie en die beloofde ‘waterstofeconomie’ verloopt voorlopig niet al te best. Lees verder

Tweedimensionaal goud is een halfgeleider

De synthese van goudeen (goldeneen)

De synthese van goudeen (goldeneen) (afb: Shun Kashiwaya et. al/Nature)

Het lijkt een rage te worden, de een atoom dikke, tweedimensionale, materialen. We hadden al grafeen, atoomdikke koolstof, en ook van kiezel, boor en gallium zijn ‘-enen’ gemaakt. Daar wordt nu goud aan toegevoegd. Normaal is goud een geleider, maar afgeslankt tot twee dimensies is het een halfgeleider. Net als grafeen wordt aan dat goldeneen (of goudeen) een gouden toekomst toegedicht.
Lees verder

Waterstof is onder de grond ruim voorhanden (?)

Waterstof (met bellen)

Scheikundig symbool voor waterstofgas

Hoe het komt weet ik (=as) niet, maar het blijkt dat er op diverse plaatsen in de bodem op aarde zich waterstofvoorkomens bevinden. Dat lijkt me een veel zinniger bron van ‘schone’ energie dan het met veel geweld (en dus energie) uit elkaar plukken van water of methaan om zogenaamd ‘groene’ waterstof te maken. Nu is in Albanië  weer een waterstofvoorkomen aangetroffen. Voorzichtig mee omgaan, zou ik zeggen. Lees verder