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

“Landbouw kan 40% minder kooldioxide uitstoten”

Klimaat en landbouw

De landbouw kan 40% minderbroekasgassen uitstoten zonder aan opbrengst te hoeven in leveren. De foto is genomen in Nardò in Italië. (afb: Ingebjørg Hestvik)

Volgens onderzoekers van, onder meer, de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU) is het goed mogelijk om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen én meer rekening te houden met de natuur, zonder de voedselproductie te verminderen. Een vermindering van 40% zou zeker haalbaar zijn, schrijven onderzoekers in dit artikel dat al in november vorig jaar is verschenen. Lees verder

Trump-directeur EPA schrapt 20 mrd voor klimaat- en milieuonderzoek

Lee Zeldin

De nieuwe EPA-directeur Lee Zeldin:…deregulering… (afb: EPA)

Trump en zijn ‘regering’ zijn niet alleen druk bezig met het opleggen van importheffingen op producten uit het buitenland en met de oorlog in Oekraïne, maar ook met het uitkleden van onderzoek op, onder veel meer, het. gebied van klimaat en het milieu. Zo zou de nieuwe leiding van het milieubeschermingsagentschap EPA, Lee Zeldin, 20 miljard dollar voor klimaat- en (schone) energieonderzoek hebben geschrapt. EPA kan dat doen, maar dat moeten de ontvangende organisaties (bewezen) misstappen hebben begaan. Verschillende subsidieontvangers zijn dan ook naar de rechter gestapt.
Lees verder

Rijkdom heeft grote invloed op grootte ‘afvalberg’

De relatie tussen grootte steden en afvalproductie

De relatie tussen grootte steden en afvalproductie. Links staat het vloeibaar afval, in het midden (c) het vaste afval, met daarnaast de broeikasgasuitstoot (afb: Minzengh Lu et. al/Nature)

Mingzhen Lu  van Stanforduniversiteit in de VS en collega’s onderzochten de relatie tussen steden en afvalproductie. Dan hebben het over vast en vloeibaar afval, maar ook over broeikasgassen.  Ze vonden een verband tussen grootte en afval, maar boven alles was de rijkdom bepalend voor hoeveelheid afval. Seattle in de VS heeft ongeveer evenveel inwoners als Lilongwe in Malawi (rond 700 000), maar produceert acht maal zoveel afval. Lees verder

Ozonveilige koelmiddelen kunnen extreem broeikasgas vormen

Gat in de ozonlaag (ESA)

Gat in de ozonlaag (afb: ESA)

Het protocol van Montréal wordt gezien als een van de weinige wereldwijde afspraken die ook tot succes hebben geleid. De wereld schakelde over op de ozonveilige koelmiddelen zoals hfk’s (fluorkoolwaterstoffen) en de wereld leek van zijn gat in de ozonlaag verlost te zijn. Nu blijkt dat die koelmiddelen in de atmosferen kunnen reageren en fluoroform (CHF3, de fluorvariant van chloroform) kunnen vormen, een stof die 14 800 maal erger is als broeikasgas dan kooldioxide. Tja. Lees verder

Werelduitputtingsdag 2023: 2 augustus

Uitputtingsdag per land

De uitputtingsdag verschilt sterk per land. Rijke landen leven een groot deel van het jaar op krediet (afb: Global Footprint Network)

Al vele jaren souperen de mensen de natuurlijke hulpbronnen eerder op dan de natuur kan opbrengen. De laatste jaren was die uitputtingsdag elk jaar weer vroeger.  Het vorig jaar was de koek al op op 28 juli. Dit jaar passeren we ‘pas’ op 2 augustus die gevaarlijke kaap. Overigens hebben vele rijke landen die uitputtingsdag al veel eerder bereikt met als treurige kampioenen Qatar en Luxemburg. Die ‘winst’ blijkt overigens vooral te komen door de verbetering van de berekening van deze voor de mensheid droevige dag. De rest van het jaar leven op krediet, dat wil zeggen: we knijpen de aarde steeds verder uit. Lees verder

Nieuwe koelmethode heeft geen koelmiddelen nodig

Ionocalorische koelingBij alles wat ingenieurs voor ons bedacht hebben zitten altijd wel wat losse draden (waar ze dan weer een ‘oplossing’ voor bedenken, enzovoort). Koelen door  samenpressen en uitzetten (adiabatische expansie)  van een gas lijkt prima te werken, maar die koelvloeistoffen zijn vaak niet van die prettige verbindingen. zoals de problemen met chloorfluorkoolwaterstoffen (cfk’s) voor de ozonlaag aantoonde. Nu denken onderzoekers een ‘groen(er?)’ alternatief te hebben, zonder koelvloeistoffen. Lees verder

Het begrip economie moet op de schep (en snel)

Wim Kok: …badeendjeseconomie…

Om een (voor de mens) gevaarlijke verandering van het klimaat te voorkomen zullen er heel wat zaken radicaal veranderd moeten worden. Een belangrijk punt hierbij is hoe we gewend zijn naar de ‘economie’ te kijken. Je zou kunnen stellen dat de ‘economie’ alles is wat nodig is om de mensheid in stand houdt, maar wordt ‘economie’ meer gezien als een verzameling activiteiten om geld te verdienen. Daarbij ontbreekt de notie dat we rekening zouden moeten houden met de ‘draagkracht’ van de aarde. Lees verder

Twee graden extra zorgt voor extra broeikasgasuitstoot

Meting lachgasuitstoot bij dooiend permafrost

Bodemonderzoekers aan het werk in Fins Lapland (afb: Carolina Voigt)

De aardopwarming is een zichzelf versterkend effect. Hogere temperaturen blijkt dat, bijvoorbeeld, steeds meer ‘eeuwig bevroren bodem’ (permafrost) ontdooit, waardoor grote hoeveelheden in de bodem opgeslagen broeikasgassen vrijkomen, waardoor weer (enzovoort). Onderzoeksters hebben berekend dat 2°C extra er voor kan zorgen dat er zo’n 230 miljard ton kooldioxide uit de bodem in de atmosfeer terechtkomt. Lees verder

De berg elektronisch afval groeit met 21% in vijf jaar

Elektronisch afvalDe digitalisering gaat ons steeds meer dwarszitten. Niet alleen gebruikt het hele systeem steeds meer energie, maar wordt er jaarlijks ook steeds meer elektronica weggegooid. Het vorig jaar was dat 53,6 miljoen ton oftewel 350 passagiersschepen met de afmetingen van de Queen Mary 2, zo blijkt uit de E-waste monitor van 2019. De grote schande is dat het meeste daarvan simpelweg wordt gestort of verbrand. Hergebruik van materialen, onder meer goud en zeldzame aarden, wordt nauwelijks toegepast. De onderzoekers van, onder meer, de VN-universiteit verwachten dat die berg in 2030 zal zijn aangegroeid tot 74 miljoen ton, bijna een verdubbeling in zestien jaar. Lees verder