Warmte kan in verschillende media worden opgeslagen. Het mineraal magnetiet staat hierdoor in bijzondere belangstelling. Wat maakt dit mineraal bij uitstek geschikt voor warmteopslag? Warmte365 vroeg het aan Martin Rijnen, sales manager voor LKAB minerals. 

Magnetiet voor warmteopslag
Magnetiet heeft een hoge dichtheid en kan tot zeer hoge temperatuur worden verhoogd zonder verandering van de structurele eigenschappen. Dat maakt het bij uitstek geschikt voor opslag van warmte. Magnetiet wordt dan ook al een kwart eeuw gebruikt om warmte op te slaan voor gebruik ’s nachts. 

Het mineraal staat in hernieuwde belangstelling wegens de vergrote vraag om opslag van energie door de versnelde opwek van zonne-energie. In Marokko loopt een proef met magnetiet voor de opslag van energie opgewekt door de Concentrated Solar Power installatie bij Marrakech. Een ‘bad van magnetiet’, de Thermal Energy Storage Tank, slaat de overdag opgewekte energie op in warmte die vervolgens ’s nachts weer kan worden omgezet in elektriciteit. Zo kan de installatie dag en nacht energie leveren. 

LKAB Minerals
LKAB minerals is onderdeel van LKAB (Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) dat in handen is van de Zweedse overheid en is een van de grootste producenten van ijzererts. 

LKAB minerals is gevestigd op diverse plaatsen van Cincinnati tot Hong Kong. Klanten kunnen een bepaalde oplossing zoeken en het antwoord vinden in een bepaald mineraal, bijvoorbeeld magnetiet.

Pilots met magnetiet
Rijnen: "Zelf denken we aan een soort container, gevuld met magnetiet. Wij proberen magnetiet makkelijk beschikbaar te stellen voor partijen die pilots uitvoeren met magnetiet voor warmteopslag. We bieden ook de mogelijkheid de magnetiet te leasen. Zo willen we onderzoek met magnetiet voor dit soort toepassingen laagdrempelig maken."

"Maar we proberen ook inhoudelijk mee te denken in zulke projecten. Ik ben drie maanden geleden benaderd door een klant die op zoek was naar een mineraal dat veel warmte vast kan houden zonder te verbranden. Bestemd voor een project dat zonnepanelen koppelt aan een kookplaat en waarvoor een opslagmedium nodig was. Dat vonden ze in magnetiet."

Hoge temperatuur
Zo’n container gevuld met magnetiet, hoe lang behoudt die zijn temperatuur? En hoe belangrijk is isolatie?

“Je hebt een container en daar lopen leidingen doorheen. Aan de voorkant stoppen we er energie in. Hoe meer energie, hoe warmer het wordt. Water kan je verwarmen tot 95 graden Celsius. Het is makkelijk te verkrijgen, maar de T-delta (het verschil tussen begintemperatuur en eindtemperatuur) is dus niet hoog. Bij magnetiet kun je in theorie doorgaan tot 1000 graden Celsius, maar in de praktijk is 400 tot 500 graden Celsius al erg hoog. We zorgen er inderdaad voor dat de container goed geïsoleerd is om die temperaturen te behouden."

In de genoemde pilot met de container bleek de isolatie een van de belangrijkste variabelen. Hij vervolgt: "Die container konden we ook vullen met 55 kuub aan zand. Maar met magnetiet kan er veel meer ingestopt worden door de hoge dichtheid. Je hebt dus een hoge dichtheid én een hoge T-delta. De T-delta is al snel 500 graden. Voor dezelfde opslag van energie zou je dus een veel grotere container met zand nodig hebben, meer leidingen en alle daarbij behorende kosten."

Magnetiet voldoet aan drie belangrijke eigenschappen voor een opslagmedium:

• De energie/warmte gaat er makkelijk in
• De energie/warmte kan lang worden vastgehouden
• De energie/warmte kan er makkelijk uitgehaald worden

Vooral industrieën die afwisselend tekorten en surplussen hebben, kunnen profijt hebben van deze opslag in warmte. 

Rijnen: "Er zijn veel mensen al heel lang bezig met de energietransitie. Nu begint deze interesse bij meer anderen te komen, maar de kennis volgt niet altijd even snel. Ik heb gesprekken met medewerkers van gemeenten die bijvoorbeeld wel al actief zijn met het aanleggen van zonneparken, maar nog nooit gehoord hebben van warmteopslag."

Wat maakt de magnetiet van LKAB minerals zo bijzonder?
De onderzoekers betrokken bij het project in Marokko noemen in hun verslag specifiek de kwaliteit van het Zweedse magnetiet. Wat maakt dit meer geschikt dan magnetiet uit andere mijnen?

"Ons mineraal heeft een hogere concentratie van het benodigde erts, in dit geval ijzererts. Door dat eruit te halen kan het in minder kleine stukken worden verwerkt. Voor sommige industrieën maakt dan niet uit, zoals de ijzer- en staalindustrie, maar voor warmte-opslag wil je een hoge dichtheid bereiken. Dat lukt het best als je mineralen hebt waarvan de grootte zo dicht mogelijk in de buurt komt van het volume dat je ermee wilt vullen. Hoe meer brokken je gebruikt, des te meer lucht er in het volume terecht komt en hoe minder je kunt opslaan”, aldus Rijnen.

Daarnaast leveren andere leveranciers van magnetiet alleen in grote volumes. In Europa ken ik geen andere leveranciers die mee kunnen denken in dit soort projecten met kleinere volumes."