Van kolen- naar metaalcentrales: zijn metaalbrandstoffen de toekomst?

Het moment nadert dat men het eens wordt over de hoofdlijnen van de nieuwe klimaatwet. In deze wet wordt waarschijnlijk opgenomen dat Nederland in 2030 49 procent minder CO₂ moet uitstoten dan in 1990. Dat zou betekenen dat er zeer grote stappen gezet moeten worden in het komende decennium, in 2016 werd namelijk nog maar 11 procent minder aan CO₂-equivalenten uitgestoten. Het sluiten van alle Nederlandse kolencentrales wordt beschouwd als een betrekkelijk eenvoudige manier om snel een grote reductie tot stand te brengen. Hier zouden echter wel hoge kosten tegenover staan ter compensatie van de eigenaren.

Bovendien zou de gerealiseerde reductie op internationaal niveau veel lager uitvallen, omdat veel van de weggevallen stroomproductie geïmporteerd moet worden. Hier worden in veel gevallen alsnog fossiele brandstoffen voor gebruikt. Nu de gedwongen sluitingen dreigen zijn energieproducenten druk bezig met de toekomst van hun centrales. Sommigen leggen zich neer bij een sluiting, anderen zoeken naar een geschikte alternatieve brandstof. Een nieuwe kandidaat om de kolen te vervangen komt uit onverwachte hoek: kunnen metaalbrandstoffen een sluiting van kolencentrales voorkomen?

Alternatieve brandstoffen

Nederland telt nu nog vijf kolencentrales, waarvan twee uit midden jaren ’90, twee uit 2015 en één uit 2016. De twee oudste centrales, de Hemwegcentrale in Amsterdam en de Amercentrale in Geertruidenberg, moeten van het kabinet voor 2025 gesloten zijn. De overige drie centrales hebben tot 2030 de tijd. Waar Nuon zich heeft neergelegd bij een sluiting van de Hemwegcentrale, zet RWE vol in op biomassa als brandstof voor de Amercentrale en later de Eemshavencentrale. Wanneer er namelijk uitsluitend biomassa wordt gestookt, is er geen sprake meer van een kolencentrale en is sluiting niet langer verplicht. Biomassa is bij een juist gebruik CO₂-neutraal en bovendien kunnen grote biomassacentrales een belangrijke rol vervullen bij de overgang naar een biobased economie. Ook de MPP3-centrale in Rotterdam overweegt biomassa als nieuwe brandstof, maar eigenaar Uniper heeft nu meerdere ijzers in het vuur. Letterlijk zelfs, gezien de interesse in een nieuwe techniek die het gebruik van metaal als brandstof mogelijk moet maken in bestaande kolencentrales.

De potentie van metaalbrandstoffen

Metalen als ijzer en aluminium staan niet bekend om hun brandbaarheid, maar wanneer deze stoffen zijn vermalen tot een fijn poeder zijn ze zeer ontvlambaar. In deze vorm worden metalen bijvoorbeeld al gebruikt in vuurwerk of raketbrandstof. Bij de verbranding komt veel energie vrij, vergelijkbaar met fossiele brandstoffen. Het allergrootste voordeel is echter dat er bij deze verbranding geen CO₂ wordt uitgestoten, metalen zijn dus zeer schone brandstoffen. Bovendien kan het restproduct, metaaloxide (roest), na verbranding weer worden opgewerkt tot opnieuw bruikbare metalen. Hier is echter wel energie voor nodig, zodat dit alleen efficiënt is wanneer er overschotten uit bijvoorbeeld windmolens of zonnepanelen beschikbaar zijn. Om die reden worden metaalbrandstoffen met name gezien als een interessant middel voor energieopslag, iets dat van zeer groot belang is bij een energievoorziening die grotendeels is gebaseerd op weersafhankelijke energiebronnen. IJzer heeft bijvoorbeeld een veel grotere energiedichtheid dan waterstof, een belangrijke kandidaat voor toekomstige energieopslag, en is veel makkelijker op te slaan.

In theorie zitten er dus veel voordelen aan metaalbrandstoffen. De uitdaging bestaat nu uit het ontwikkelen van de verbrandingstechnieken. Metaalpoeder in een gewone verbrandingsmotor zou de motor beschadigen, maar juist de stoomturbines in kolencentrales bieden mogelijkheden voor de inpassing van metaalpoeder. Om die reden werkt Uniper nu samen met de TU Eindhoven aan de verdere ontwikkeling van de techniek aan de metaalbrandstofcampus Metalot in Budel. “Er is geen enkel punt dat ons doet zeggen: het is niet haalbaar” zegt Jip Krens , die namens de TU Eindhoven bij Uniper onderzoekt hoe metaalbrandstof in de MPP3-centrale ingepast kan worden. “De enige echte vraag is wat het uiteindelijk gaat kosten per GWh geproduceerde elektriciteit.”

Geen sluiting maar een sleutelrol

Het sluiten van de pas onlangs geopende kolencentrales in Nederland zou een grote kapitaalvernietiging betekenen. De betreffende energieproducenten zullen daarom miljarden aan compensatie eisen. Tegelijkertijd zou de sluiting weliswaar een grote CO₂-reductie op nationale schaal betekenen, internationaal zou de stroomproductie deels worden overgenomen door andere, oudere en vuilere, kolencentrales. Een Europese aanpak waarin de kolencentrales in volgorde van ouderdom en vervuilingsgraad sluiten zou in dat opzicht logischer zijn, waarbij de modernste en schoonste centrales van Europa, namelijk die in Nederland, als laatste zouden sluiten. Bovendien heeft netbeheerder TenneT dit jaar al twee keer een noodsignaal afgegeven voor een disbalans op het stroomnet, een gevolg van het schommelende aanbod van duurzame, weersafhankelijke energiebronnen. Nu maakt energie uit zon en wind nog een relatief klein deel uit van de energiemix, wanneer dit groeit neemt de noodzaak van flexibele reservecapaciteit nog meer toe. De nieuwe kolencentrales zijn hiervoor zeer geschikt, mits zij van schone brandstof worden voorzien.

In plaats van het tegen hoge kosten ontmantelen van de splinternieuwe kolencentrales lijkt het inpassen van nieuwe brandstoffen een verstandigere optie. Zo wordt de uitstoot teruggedrongen, zonder dat deze elders in Europa weer opduikt. Bovendien houdt men meer controle over de eigen energieproductie en leveringszekerheid. Mochten metaalbrandstoffen uiteindelijk doorgevoerd worden als nieuwe brandstof, dan heeft men bovendien niet alleen een back-up voor tijdens tekorten, maar ook overschotten kunnen ingezet worden om metaaloxiden opnieuw op te werken tot bruikbare brandstof. Op die manier kunnen (voormalige) kolencentrales optimaal worden ingezet ter ondersteuning van de energietransitie, in plaats van kostbare sluitingen ten behoeve van het snel en makkelijk kunnen behalen van nationale doelstellingen, die internationaal slechts een gering effect hebben.