IJzerpoeder als potentiële energiebron

Met ijzerpoederverbranding dient zich een nieuwe energietechniek aan, mogelijk ook voor de glastuinbouw. Het is CO2- en stikstofarm, regelbaar voor basislastwarmte en piekvraag. Hoe werkt het? En hoe inpasbaar is metaalverbranding voor glastuinbouw, solitaire bedrijven of warmtenetten?

Wie nu belt met het Eindhovense bedrijf RIFT kan in 2028 een RIFT-boilermodule van 5 MW draaiend hebben, waarbij stoom wordt geproduceerd uit warmte van ijzerpoederverbranding. De techniek komt uit de testfase en staat nu op de EIA-lijst voor investeringssubsidie. Een potentiële gamechanger in de energietransitie dus (zie kader Regelbare warmte uit ijzerpoeder).

Vooral met industrie en voedingsmiddelensector lopen nu haalbaarheidsstudies en gesprekken die mogelijk in contracten uitmonden. Na die introductie in 2027 staan de bestellingen open voor andere sectoren. RIFT zou graag met een glastuinbouwondernemer of groep ondernemers een businesscase maken voor levering van zo’n boiler. Na 2027 beginnen tuinders ook het volle pond te betalen van de energiebelasting op gas, waardoor alternatieven aantrekkelijker worden, weet Appel van Randen, sinds begin 2023 werkzaam als fulltime business developer en analist bij RIFT.
Verbranding van ijzerbrandstof heeft geen CO2-emissie, en een veel lagere uitstoot van stikstofoxiden dan gasstook. Dat is goed nieuws voor de CO2-doelstelling èn stikstofbeperkingen voor uitbreiding van bedrijven.

Alternatieve CO2-bron

Geen CO2 is dan wel tegelijk ook een nadeel. Er is een alternatieve CO2-bron nodig als de ijzerstofboiler de plek gaat innemen van de WKK. Die potentie heeft de techniek namelijk wel, zo schreef Wageningen Universiteit in een verkennend onderzoek naar de techniek. De technologie van RIFT kan op termijn de WKK vervangen door een CO2-arm alternatief.

Echter, de module van RIFT is de komende jaren alleen leverbaar als boiler. Op middellange termijn wil RIFT wel een centrale leveren voor elektriciteitsproductie, waarbij restwarmte vrijkomt voor de kassen. IJzer kun je net als gas verbranden en daarmee direct warmte leveren, bijna net zo regelbaar als gas. „We ontwikkelen nu boilers die niet direct elektriciteit opwekken, maar achter de boiler kun je in theorie een stoomturbine plaatsen die stroom levert.” Tuinders willen graag vasthouden aan elektriciteitsproductie en zo met stroomverkoop de energiekosten drukken, weet Van Randen.

Niet duurder dan fossiel

De kosten van ijzerbrandstof heeft RIFT gekoppeld aan de gasprijs en andere bijkomende kosten voor het fossiele alternatief zoals bijvoorbeeld de CO2-prijs voor de industrie die hiermee te maken heeft. Hierdoor betaalt een gebruiker nooit meer dan voor het fossiele alternatief. „Ook houden we hierin rekening met het terugverdienen van de investering.” Telers kunnen in een eventuele verkenning met RIFT een individuele schatting krijgen van de prestaties van het systeem, inclusief de effecten voor de kostprijs voor hun bedrijf.

Voor solitaire bedrijven kan de techniek nu al een goed alternatief zijn. Hier liggen energiebronnen vaak niet voor het oprapen. De boiler is compleet off grid, stelt Van Randen. „Je hoeft niet aan een warmtenetwerk te zitten of speciale stroomcapaciteit te hebben voor deze boiler. De ijzerpoeder wordt met vrachtwagens aangevoerd. In zo’n vrachtwagen zit dan erg veel energie. Er is wel een zekere bedrijfsschaal nodig. De module heeft een capaciteit van 5 MW of 5 ton stoom per uur.”

Invoeden warmtenetten

Een andere optie is de ijzerpoederboiler te gebruiken om een warmtenet te voeden. Met Ennatuurlijk doet RIFT een pilot in Helmond. Hoewel het systeem van RIFT daar nu vooral tests draait, zit dit wel degelijk rechtstreeks op het warmtenet aangesloten. Op die manier komt de gegenereerde warmte uit bij 500 aangesloten Helmondse huishoudens. In een commerciële setting zal een dergelijk systeem mogelijk ook in een glasgebied terecht kunnen komen. Ennatuurlijk is een strategische partner, maar geen aandeelhouder van RIFT. Een interessante partner, omdat het grote warmtenetten exploiteert als die van de Amercentrale. Bekend is dat Ennatuurlijk voor deze centrale vervangende bronnen zoekt, als deze sluit op last van de overheid.

Metaalbrandstof

Er zijn meerdere bedrijven in de wereld (en in Nederland) die werken aan een metaalbrandstof. Van Randen: „Er ontstaat nu een soort nieuwe markt. Dat is gunstig, met een paar start-ups in Nederland, maar ook in andere delen van de wereld. Het zijn andere technieken die hetzelfde doel dienen. Wij zijn nu wel marktleider door de schaal als we een commercieel bedrijf worden.”

De toelating van de techniek op de EIA-lijst is al een doorbraak, aldus Van Randen. „We hebben die erkenning aangevraagd en als dat andere bedrijven helpt met dezelfde techniek in de toekomst, is dat ook mooi.”
In de EIA-regeling staat de techniek als volgt beschreven: ’Boiler gestookt met ijzerbrandstof, bestemd voor het leveren van heet water, stoom en/of hete lucht voor industriële processen, warmtenetten of energiecentrales. Bestaande uit: boilersysteem met een rendement van ten minste 75%, ijzerbrandstof- en roestopslagsilo, intern transportsysteem tussen boiler en opslagsilo’. Opslagsilo’s zijn dus ook nodig.

Opwerken roest in bubbelbad

Dan komen we aan bij het proces waarbij de reststof roest weer wordt opgewaardeerd tot ijzerpoeder. Dit proces klinkt als een klein wonder dat bijna geen energie kost, maar is dat ook zo? Van Randen: „Het waterstof dat we ervoor gebruiken, haalt zuurstof weg uit de geoxideerde deeltjes. Zo krijg je weer water en ijzerpoeder.”

Over dat precieze proces kan Van Randen niet alles zeggen. Eerder zei oprichter Mark Verhagen wel dat groene waterstof wordt gebruikt, afkomstig van wind- of zonnestroom. Dat maakt het proces CO2-arm. Bij een proefinstallatie in Arnhem test RIFT dit proces. Het is een soort gas-bubbelbad waarbij het reactie-oppervlak van de roestdeeltjes (met de waterstof) is gemaximaliseerd. Bij een temperatuur tussen 550 en 650 graden plukt de waterstof dan de zuurstofatomen van de roest. De precieze temperatuur is bedrijfsgeheim. Toch stellen de onderzoekers van Wageningen Universiteit daardoor wel de vraag hoe CO2-neutraal de techniek dan is. Van Randen wijst op impactstudies van de TU Delft die eventueel beschikbaar zijn ter onderbouwing van de businesscase op bedrijven.
In Arnhem is de opwerkcentrale van RIFT gebouwd naast de waterstofleverancier. Daar zit nog een groot voordeel van ijzerpoeder: het is een veilig en simpel te vervoeren energiedrager in gewone vrachtwagens en silo’s. Op termijn kun je zelfs vervoer per boten verwachten, omdat de ijzerpoeder dan opgewerkt wordt naast de overzeese waterstofproductie en heel simpel vervoerd kan worden, stelt Van Randen.
RIFT kan haar klanten dan voorzien van een cyclisch en mogelijk CO2-arme techniek. IJzerpoeder is ruim beschikbaar, maar RIFT gebruikt een speciale samenstelling. Van Randen „Je kunt dus niet zomaar oud ijzer vermalen en dat opstoken. Er zijn bedrijven gespecialiseerd in de juiste samenstelling, wel op basis van recycling.”

Boiler 12 meter hoog

Een belangrijk onderdeel van de installatie is de boiler. In de praktijk is het vaak een indrukwekkende module van 12 meter hoog door de verticale verbrandingsbuis. Van Randen: „De hoogte zal in de vergunningverlening toch nooit een bottleneck zijn. We hebben in Helmond al twee keer een vergunning gekregen. De uitstoot van deze energie-installaties is lager dan andere systemen in een ketelhuis, het filterssteem voldoet volledig aan de landelijke eisen. Dat geldt ook voor geluid. Het kan in een ketelhuis opgebouwd worden of buiten in een open constructie. Vanuit een ketelhuis kan je dan ook meerdere bedrijven dienen.”

Hoe regelbaar is die warmte? „In principe kun je warmte leveren die je nodig hebt, ook laagwaardige warmte. Het is veel regelbaarder dan je zou verwachten. Nog wat minder regelbaar dan gas, wel regelbaarder dan biomassa.” Daarmee is het geschikt voor basislastverwarming en piekvraag.