Sachverhalt: A. O._, geboren 1954, arbeitete als Betriebsmitarbeiter der Firma X._, bis er am 31. Oktober 2003 die Stelle wegen Produktionsverlagerung ins Ausland verlor. In der Folge beanspruchte er Leistungen der Arbeitslosenversicherung und der Krankentaggeldversicherung. Am 22. August 2005 (Eingang) meldete er sich bei der Invalidenversicherung zum Rentenbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Thurgau holte Informationen zur gesundheitlichen, erwerblichen und persönlichen Situation des Versicherten ein und liess ihn am Zentrum Y._ polydisziplinär untersuchen und beurteilen (Gutachten vom 30. Mai 2007). Mit Vorbescheid vom 22. Juni 2007 und Verfügungen vom 5. Juli 2008 verneinte die IV-Stelle den Anspruch auf eine Invalidenrente (Invaliditätsgrad 38,55 %) und berufliche Massnahmen. B. Die gegen den Rentenentscheid erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau mit Entscheid vom 26. November 2008 ab, wobei es einen Invaliditätsgrad von höchstens 31,5 % errechnete. C. O._ führt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten. Er beantragt Aufhebung des kantonalen Entscheides und Rückweisung der Sache zur Neubeurteilung nach ergänzenden Untersuchungen; eventualiter sei festzustellen, dass ihm bei einem Invaliditätsgrad von über 40 % ab 1. August 2006 eine Viertelsinvalidenrente zustehe; ferner beantragt er die unentgeltliche Rechtspflege. Vorinstanz, IV-Stelle und Bundesamt für Sozialversicherungen verzichten auf Vernehmlassung. 