900.000 euro subsidie voor ijzerpoeder als energiedrager

IJzerpoeder kan energie opslaan op een zeer compacte, goedkope, veilige, milieuvriendelijke en CO2-vrije manier. Deze combinatie maakt het een kansrijke oplossing voor de vergroening van de energie-intensieve industrie en bijvoorbeeld kolen- en elektriciteitscentrales. Wetenschapsfinancier NWO stelt daarom met betrokken organisaties 900.000 euro ter beschikking. Dit voor onderzoek naar de mogelijkheden van ijzerpoeder als energiedrager op industriële schaal. Bij het onderzoek – dat plaatsvindt onder de naam CIRCL, Closing the Iron Reduction-Combustion Loop – zijn Metalot, RIFT, Shell en EIRES aangesloten.

Niels Deen is hoogleraar meerfasen en reactieve stromingen aan de faculteit Mechanical Engineering. Hij leidt het onderzoek rond ijzerpoeder als energiedrager en is erg blij met de toekenning. “Het was de tweede keer dat we deze subsidie aanvroegen. We staan dus al ruim een jaar te trappelen om hiermee te beginnen”, legt Deen uit. Hij geeft de credits aan het hele team dat de subsidieaanvraag heeft vormgegeven. Naast Deen bestaat het team uit Giulia Finotello (universitair docent bij Mechanical Engineering), Ivo Roghair (universitair docent bij Chemical Engineering & Chemistry) en Martin van Sint Annaland (hoogleraar bij Chemical Engineering & Chemistry).

Van roest naar ijzerpoeder

Het onderzoek richt zich specifiek op de regeneratie van verbrand ijzerpoeder. Dit wordt ook wel ijzeroxide genoemd. Het proces werkt als volgt: Bij de verbranding van ijzerpoeder komt energie vrij in de vorm van warmte. Met deze warmte kunnen huizen op een groene manier worden verwarmd, of het kan in de industrie worden toegepast. Het restproduct dat vrijkomt bij de verbranding is ijzeroxide. Het is mogelijk dit weer op te vangen. Samen met waterstof afkomstig uit groene stroom kan het weer worden omgezet in ijzerpoeder. Op die manier is het opnieuw te gebruiken. Zo ontstaat een duurzame cyclus, met ijzer als groene energiedrager.

Laatste processtap

Deen en collega’s richten zich op de stap van ijzeroxide terug naar ijzerpoeder. Zijn team werkt samen met TU/e-spin-off RIFT. Dit team heeft een productie-installatie in Arnhem gebouwd, met daarin een zogeheten wervelbed-oven waar ijzeroxide in wordt gestort.

Computermodellen

Deen legt uit: “Wat wij willen doen, is computermodellen ontwikkelen. We willen daarbij kijken of we de sweetspot kunnen vinden bij de regeneratie van verbrand ijzer. Hoge temperaturen zijn bijvoorbeeld gunstig, omdat je dan meer ijzeroxide kunt omzetten. Maar bij te hoge temperaturen worden de deeltjes bijvoorbeeld plakkerig en gaan ze aan elkaar plakken. Daar zit dus een spanningsveld tussen. Daarnaast gaan we onderzoeken hoe het ontwerp van een werveldbed er uit moet zien. Hoog en smal, of juist laag en breed. Het is een mooi project.”

NWO’s Open Technologieprogramma

Het NWO-domein Toegepaste en Technische Wetenschappen kende in september 2023 financiering toe aan in totaal zeven toepassingsgerichte onderzoeksprojecten via het Open Technologieprogramma. Het gaat om een totaalbedrag van 5,8 miljoen euro. Daarnaast investeren betrokken bedrijven en andere organisaties ongeveer 950.000 euro in de projecten.

Bron: TU/e, Foto: Bart van Overbeeke

Meer over het project is te lezen in een eerder bericht op Maakindustrie.nl: Verwarming van huizen via ijzerpoeder

Gasturbine voor hybride-elektrische vliegtuigen succesvol getest

Een nieuwe kleine gasturbine van Rolls-Royce heeft zijn eerste brandstofverbranding met succes voltooid. Deze gasturbine ontwikkelde Rolls-Royce om hybride-elektrische vluchten mee aan te drijven. De motor is ontworpen met behulp van nieuwe verbrandingstechnologie om ultralage emissies te produceren. Deze prestatie bevestigt de effectiviteit van de compacte, krachtige turbine die zal worden geïntegreerd in een lichtgewicht turbogeneratorsysteem.

Het complete turbogeneratorsysteem ontwikkelde Rolls-Royce voor de Advanced Air Mobility (AAM) markt. Dit omvat elektrische verticale start- en landingsvliegtuigen (eVTOL) of elektrische korte start- en landingsvliegtuigen (eSTOL) voor stedelijke luchtmobiliteit (UAM) en forensenvliegtuigen met maximaal 19 zitplaatsen. De gasturbine in de test heeft ook potentiële toepassingen in helikopters, hulpaggregaten (APU’s) en defensie.

Meer vliegroutes

Rolls-Royce ontwikkelt volledig elektrische en hybride elektrische kracht- en aandrijvingssystemen voor de markt van geavanceerde luchtmobiliteit. “Deze belangrijke test volgt na een ontwikkelingstijd van de nieuwe gasturbine van conceptfase tot ‘pass to test’ in minder dan 2 jaar. Het turbogeneratorsysteem stelt onze klanten in staat om hun hybride elektrische vluchten uit te breiden. Het betekent ook dat meer passagiers verder zullen kunnen reizen in vliegtuigen met lage en mogelijk zelfs geen uitstoot.” Dat zegt Matheu Parr, Customer Director Electrical.

Grotere actieradius

Het turbogeneratorsysteem vormt een aanvulling op Rolls-Royce’s portfolio van elektrische voortstuwing. Door een krachtbron aan boord te leveren met een schaalbaar vermogensaanbod tussen 500 kW en 1.200 kW wordt een groter bereik mogelijk.

14 subsystemen

De testfaciliteiten en -apparatuur omvatten in totaal 14 subsystemen. Ze werden ontworpen, aangeschaft en gebouwd – of aangepast – door een wereldwijd team. Dit gebeurde in een recordtijd van iets minder dan een jaar. De testopstelling bestaat uit standaardcomponenten zoals kleppen en slangen, en op maat gemaakte subsystemen. Denk bijvoorbeeld aan brandstofinjectiesystemen, olie- en ventilatiesystemen, motorsteunen en waterremmen. Het team paste de technologie aan aan de specifieke testvereisten voor deze nieuwe technologie.

Meer kennis

De eerste tests hielpen het team om zeer relevante kennis te ontwikkelen. Er kon ook echte data worden verzameld om de belangrijkste technische kenmerken van het ontwerp te verifiëren. Dit maakt het mogelijk om het ontwerp aan te passen voor de volgende reeks tests. Doel is om uiteindelijk te komen tot een volwassen en gecertificeerde motor met prestaties van wereldklasse voor dit nieuwe marktsegment.

Net-zero ambitie Rolls-Royce

Parr: “Met deze prestatie hebben we bewezen dat we onze expertise kunnen toepassen op nieuwe ontwerpen. En we zijn in staat deze op zeer korte termijn te testen. Dit vermogen zal Rolls-Royce helpen om de producten te leveren die een bijdrage leveren aan ons doel om net-zero te bereiken binnen de ambitieuze industriële tijdlijnen van de Advanced Air Mobility markt.”

Seriële of hybride toepassingen

De turbogenerator kan worden gebruikt in seriële of parallelle hybride toepassingen. Hij is zeer geschikt om batterijen op te laden. Daarnaast is hij uitermate geschikt om rechtstreeks energie te leveren aan elektrische voortstuwingseenheden. Daardoor kunnen vliegtuigen tijdens de vlucht schakelen tussen energiebronnen. Het onderzoek en de ontwikkeling van deze technologie wordt gedeeltelijk gefinancierd door het Duitse ministerie van Economische Zaken en Klimaatactie.

Complete kracht- en aandrijfsystemen

Rolls-Royce ontwikkelt complete kracht- en aandrijfsystemen voor volledig elektrische en hybride elektrische toepassingen. Het portfolio bevat de nieuwste technologie, van energieopwekking en energieopslag via vermogenselektronica en regelsystemen tot elektromotoren.

Foto: Rolls-Royce

Lees ook: Rolls-Royce werkt aan modulaire kernreactor voor op de maan

Geïntegreerde sensoren: de volgende stap in Additive Manufacturing

Het Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT zal begin november haar nieuwste onderzoeksresultaten op het gebied van additive manufacturing technologie presenteren. De ingenieurs uit Aken zullen onder andere sensoren laten zien die direct op componenten worden geprint en die realtime gegevens kunnen leveren voor voorspellend onderhoud. Een nieuw proces maakt het mogelijk om naadloos sensoren in een onderdeel in te voegen tijdens het printproces.

Trends zoals Industrie 4.0 maken het nauwkeurig registreren van de conditie van machines en componenten steeds belangrijker. Bij het verzamelen van voldoende gegevens zijn er wel een aantal uitdagingen. Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie ILT ontwikkelde een sensorinfrastructuur voor slimme industriële toepassingen. Sensoren kunnen worden geïmplementeerd met behulp van additive manufacturing.

Integratie van sensoren

Meestal worden sensoren handmatig op het oppervlak van componenten aangebracht. Met het nieuw ontwikkelde proces is het mogelijk sensoren rechtstreeks in de componenten te integreren. Op deze manier kunnen belangrijke karakteristieke gegevens worden verzameld over de belasting binnen het component.

Nauwkeurigheid

Het handmatig plaatsen van sensoren is vaak niet nauwkeurig genoeg. De sensoren moeten immers trillingen, versnellingen of de kleinste vervormingen in het µm-bereik registreren. Samuel Moritz Fink, Group Leader Thin Film Processes bij Fraunhofer ILT hierover: “Het handmatig plaatsen van sensoren is in veel gevallen te onnauwkeurig en niet reproduceerbaar. Bovendien vragen gebruikers steeds meer om processen die geautomatiseerd kunnen worden.”

Geprinte sensoren voor meer precisie

Het Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT toont van 7 tot 10 november 2023 op de gezamenlijke Fraunhofer-stand op formnext in Frankfurt am Main een dwarsverbinding voor personenauto’s met een 3D-geprinte sensor. “De krachtsensor die we op de dwarsverbinding hebben geprint is minder dan 200 µm dik, inclusief de isolatie- en beschermlaag en de elektrische aansluitingen,” zegt Fink.

Verandering in kracht monitoren

“We kunnen op elk moment de krachten bepalen die in de toepassing werken.” De sensor meet continu de verandering in kracht tijdens bijvoorbeeld het nemen van een bocht en waarschuwt voor defecten voordat ze optreden.”De krachtsensor registreert de kleinste scheurtjes die ontstaan voordat ze leiden tot defecten aan het onderdeel,” zegt Fink.

Diverse sensoren

Naast een krachtsensor kunnen ook andere sensoren worden toegepast op een component, bijvoorbeeld om temperatuur, trillingen of geluid, druk of versnelling, licht, spanning, verschillende gassen en vloeistoffen te detecteren. Speciale polymeren voor de isolerende en beschermende lagen zijn bestand tegen temperaturen tot 300 °C.

Voorspellend onderhoud

De toepassingsmogelijkheden van dit proces zijn enorm. Vooral omdat het betrouwbare realtime gegevens levert voor voorspellend onderhoud: “Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om batterijcellen afzonderlijk te bewaken, onderhoudsintervallen voor offshore windturbines te optimaliseren of processen in de machine- en installatiebouw te verbeteren,” vervolgt Fink.

Meerfasig productieproces van slimme componenten

Een andere opmerkelijke innovatie van Fraunhofer ILT is de naadloze integratie van sensoren tijdens het additive manufacturing proces. Met behulp van 3D-structuurprintprocessen zoals laser powder bed fusion (LPBF) is het mogelijk geprinte sensoren direct in componenten te integreren tijdens de productie. De Fraunhofer-onderzoekers zullen deze technologie demonstreren met een 3Dgeprinte freeskop. Het structurele printproces met LPBF wordt onderbroken. Hierdoor is het mogelijk rekstrookjes te integreren met behulp van een digitaal functioneel printproces en lasergebaseerde thermische nabehandeling. Het structurele printproces wordt dan voortgezet om het slimme onderdeel te voltooien.

Meer voordelen

De onderzoekers combineren structureel en functioneel printen met lasergebaseerde nabehandeling. Hiermee tonen ze aan dat onderdelen met geïntegreerde sensortechnologie volledig kunnen worden geprint. Dit stelt hen niet alleen in staat om sensoren nauwkeurig te plaatsen voor geavanceerde conditieanalyse, maar ook om deze sensoren te beschermen tegen mechanische omgevingsbelasting.

Geometrie

“De geometrie van de sensoren kan worden aangepast aan het onderdeel. In de toekomst zijn zelfs extra functionele elementen zoals geïntegreerde verwarmers denkbaar,” zegt Samuel Fink. “Deze technologie opent een breed scala aan mogelijke toepassingen. Van productie op het gebied van gereedschapsmakerij en machinebouw tot de auto-industrie en daarbuiten in de energie-, lucht- en ruimtevaartsector.”

Bron: Fraunhofer ILT
Openingsfoto: De dwarsverbinding met ingeprente krachtsensor meet de spanningen die op elk moment in de toepassing optreden en registreert de kleinste scheurtjes die ontstaan voordat er een defect optreedt (foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany)

Cyberdreigingen industriële sector bereiken record in tweede kwartaal van 2023

Kaspersky laat in een rapport weten dat het tweede kwartaal van 2023 het hoogste aantal cyberbedreigingen wereldwijd kende sinds 2019. Een van de bevindingen benadrukt een trend die laat zien dat landen met een hoog inkomen meer cyberdreigingen detecteren.

In de eerste helft van 2023 blokkeerden Kaspersky’s beveiligingsoplossingen 11.727 verschillende malwarefamilies in industriële systemen. Van alle categorieën vertoonde slechts één categorie groei in de eerste helft van 2023: geweigerde internetbronnen (11,3%). Dit is het tweede opeenvolgende halfjaar van toegenomen cyberdreigingen in deze categorie. Tot 2022 waren geweigerde internetbronnen de belangrijkste dreigingscategorie, tot ze werden ingehaald door kwaadaardige scripts en phishingpagina’s. Deze elementen blijven de meest voorkomende dreigingen (12,7%), hoewel hun percentages steeds meer naar elkaar toegroeien.

Onverwachte verschuivingen

In de eerste helft van 2023 deden zich in traditioneel veiligere regio’s onverwachte verschuivingen voor. Australië en Nieuw-Zeeland, de Verenigde Staten en Canada, West-Europa en Noord-Europa, die doorgaans worden gekenmerkt door lagere dreigingsniveaus, zagen in deze periode het aantal aangevallen ICS-computers toenemen.

Spyware

Ondanks deze stijgingen is het cruciaal om te benadrukken dat deze regio’s nog steeds relatief lage dreigingspercentages hebben in vergelijking met andere regio’s. De toename in dreigingen kan voornamelijk worden toegeschreven aan het blokkeren van internetbronnen en schadelijke scripts die niet op de lijst staan en die vaak via internet en e-mail worden afgeleverd. Daarnaast liet de detectie van spyware in deze gebieden een aanzienlijke groei zien.

Percentages cyberdreigingen

Wat de wereldwijde cijfers betreft, varieerden de dreigingspercentages aanzienlijk per regio. Daarbij liet Afrika met 40,3 procent de hoogste percentages zien, terwijl Noord-Europa met 14,7 procent de laagste rapporteerde. Met name Ethiopië had met 53,3 procent te maken met het hoogste dreigingspercentage, terwijl Luxemburg met 7,4 procent het laagste percentage rapporteerde.

Gebouwautomatisering

De gebouwautomatisering bleef met 38,5 procent van de aangevallen computers de sector met de meeste cyberdreigingen. De energie-, olie- en gasindustrie kenden echter tegengestelde trends sinds 2021. Energie zag een stijging van 36 procent in dreigingen, terwijl de olie- en gassector een daling liet zien, goed voor 30,8 procent.

ICS-integratie, fabricage en energie

Daarnaast lieten de sectoren engineering, ICS-integratie, fabricage en energie een algehele stijging zien in het percentage ICS-computers waarop kwaadaardige objecten werden geblokkeerd in de eerste helft van 2023. “Voor industriële ondernemingen draait cybersecurity nu om het veiligstellen van investeringen en het waarborgen van de continuïteit van belangrijke bedrijfsmiddelen. De bevindingen van onze analyse van aanvallen op de industriële sector onthullen cruciale inzichten in het zich ontwikkelende dreigingslandschap in verschillende sectoren. Door deze risico’s te begrijpen, kunnen organisaties weloverwogen beslissingen nemen, verstandig middelen toewijzen en hun verdediging efficiënt versterken. Zo beschermen ze niet alleen hun bedrijfsresultaten, maar dragen ze ook bij aan een veiliger digitaal ecosysteem voor iedereen,” aldus Evgeny Goncharov, hoofd van Kaspersky ICS CERT.

Ook interessant: Dreiging cybercriminaliteit onder mkb’ers flink toegenomen

Afbeelding van Pete Linforth via Pixabay

Windturbine-inspecties met autonome drones en digital twin modelling

Inspecties van windturbinebladen kunnen sneller, goedkoper en veiliger. TNO en SpectX hebben het komende jaar hun expertises gebundeld in het IBIS-project (Increased Blade Inspection Safety). Binnen IBIS maken de inspectieteams gebruik van geavanceerde autonome drone-technologie en digital twin modellen. Hierdoor is het minder vaak nodig de inspecties fysiek op grote hoogte uit te voeren.

Het inspecteren en onderhouden van windturbines is niet eenvoudig. Het neemt een groot deel van de operationele kosten in beslag. Onderhoudsmonteurs moeten de windturbine beklimmen. Vervolgens moeten ze elk blad handmatig controleren op beschadigingen, scheuren en andere oorzaken die de levensduur in gevaar kunnen brengen.

Technologieën combineren

SpectX is expert in het ontwikkelen van autonome drones. Het ontwikkelt speciaal voor het IBIS-project een geavanceerd nieuw systeem. Twee onbemande en synchroon vliegende drones scannen elke centimeter van een windturbineblad. Dit doen ze, gebruikmakend van röntgentechnologie. De radiografische beelden van de scan worden vervolgens geanalyseerd met behulp van AI-codering.

Digital twin modelling

Dit is waar TNO haar kennis van zogeheten digital twin modelling inzet. Het team van TNO maakt een volledig digitale replica van het turbineblad. Daarbij houdt TNO rekening met alle factoren van het fysieke blad. De replica weet bijvoorbeeld aan welke omgevingsbelastingen het blad wordt blootgesteld, zoals windvlagen en andere natuurkrachten.

Levensduur windturbines bepalen

Door de gegevens van de radiografische scans met behulp van een AI-algoritme te importeren en te interpreteren in combinatie met de belastingsgegevens, kan TNO de levensduur van het blad veel nauwkeuriger voorspellen. Op die manier is het mogelijk de prestaties van de windturbine over de jaren te maximaliseren.

Minimaliseren van menselijke risico’s en fouten

Het IBIS-project belooft in de nabije toekomst verschillende voordelen te bieden aan windparkbeheerders. Er zijn aanzienlijke besparingen in kosten en tijd. Daarnaast zorgt het ook voor een drastische vermindering van veiligheidsrisico’s. Dit komt omdat fysieke handmatige inspecties met tijdrovende en complexe technieken op hoogte vaker kunnen worden vermeden.

Combinatie zorgt voor winst

Het project is weer een bewijs dat de samenwerking van menselijke innovatie en AI-gedreven technologie leidt tot de optimalisatie van prestaties en duurzaamheid. Het IBIS-project, een samenwerking tussen TNO en SpectX, is mede mogelijk gemaakt met subsidie van TKI Offshore Energy.

Bron: TNO
Illustraties: SpectX

Er is steeds meer mogelijk met dronetechnologie. Lees ook het artikel UMCG sluit zich aan bij Medical Drone Service. UMCG wil medische drones inzetten voor het leveren van gezondheidszorg op de juiste plek en de juiste tijd.

Testcentrum voor verwarmingstoestellen die op waterstof werken

Dit najaar start verwarmingsproducent Nefit Bosch in Deventer met de realisatie van een testcentrum voor verwarmingstoestellen die op waterstof werken. Het bedrijf ontwikkelde enkele jaren geleden al een cv-ketel die geschikt is voor waterstof. Naast waterstofketels werkt Bosch in Nederland ook aan componenten voor elektrolyzers waarmee groene waterstof kan worden geproduceerd.

Waterstof wordt door velen gezien als een veelbelovend alternatief voor aardgas in de gebouwde omgeving. Er is inmiddels al aangetoond dat de bestaande gasinfrastructuur zonder grootschalige aanpassingen kan worden gebruikt voor de distributie van waterstof.

Waterstof en warmtepompen

Nefit Bosch is sinds 2004 onderdeel van de internationale Bosch groep. Naast warmtepompen en andere elektrische oplossingen, richt Bosch zijn R&D activiteiten ook op waterstof. Om het waterstoftestcentrum op de locatie van Nefit Bosch in Deventer te huisvesten, zal een bestaande productiehal worden heringericht en verbouwd. “Dit is mogelijk omdat de productie van cv-ketels grotendeels wordt geclusterd in Bosch-fabrieken in het buitenland.” Dat zegt Markus Baumeister, directeur engineering bij Nefit Bosch. “Hierdoor komt er bijna 4000 m² vrij in de productiehal.’’

Testcentrum

Een derde deel van de productiehal wordt ingericht als testcentrum. Dit is inclusief een goed uitgeruste werkplaats voor het bouwen van prototypes. Tweederde van deze ruimte zal het bedrijf gebruiken voor andere activiteiten. Denk daarbij aan een configuratiecentrum voor prefab oplossingen en de productie van (dak)warmtepompen. ‘’Oost NL, de ontwikkelingsmaatschappij van Oost-Nederland, en de gemeente Deventer ondersteunden ons bij de uitbreiding. Ze brachten ons testcentrum onder de aandacht bij partijen in de regio en daar buiten’’, aldus Baumeister.

Groene waterstof

Voor waterstoftests gelden andere regels en ze vereisen andere voorzieningen, met name op het gebied van veiligheid. “We deden altijd al veel onderzoek naar de verbrandingseigenschappen van aardgas en propaan. We breiden nu de laboratoriumcapaciteit aanzienlijk uit en voegen waterstof toe aan ons onderzoek”, legt Baumeister uit. Voor de tests zal overwegend groene waterstof worden gebruikt. Aan de voorzijde van de huidige productiehal wordt hiertoe een waterstofstation gerealiseerd met tube trailers voor de aanvoer van waterstof. Mogelijk gaat Nefit Bosch in een later stadium zelf groene waterstof opwekken met een eigen elektrolyzer, die mede door een ander onderdeel van Bosch in Tilburg wordt ontwikkeld.

H2 Ready cv-ketel

Hoewel installateurs niet direct met waterstof aan de slag hoeven, benadrukt Baumeister dat groene waterstof op termijn een component van de energiemix voor de gebouwde omgeving kan worden. “Nu hybride warmtepompen steeds populairder worden, kan de combinatie met een waterstofketel interessant zijn als CO2-vrije oplossing. Dit omdat je dan profiteert van de voordelen van beide bronnen”, zegt Baumeister. “Onze H2 Ready cv-ketel kan binnen een uur worden omgezet van aardgas naar waterstof. Met de investeringen die we nu doen in het testcentrum zijn we klaar voor het moment dat de Nederlandse of Europese politiek besluit dat waterstof een onderdeel van de energiemix zal zijn. Certificering zal daar ook bij horen.’’

Lees ook: Landelijk waterstofnetwerk gaat van start in Rotterdam

De Albacopter: een kruising tussen een multicopter en een zweefvliegtuig

Urban Air Mobility (UAM) opent nieuwe mogelijkheden op het gebied van goederenvervoer. Als een deel van het stedelijk verkeer de lucht in gaat, biedt het daarnaast compleet nieuwe benaderingen met betrekking tot duurzame mobiliteitsoplossingen. In het Fraunhofer Albacopter Lighthouse Project houden zes Fraunhofer instituten zich bezig met de technische en sociale aspecten van UAM. Onder leiding van het Fraunhofer Institute for Transportation and Infrastructure Systems IVI ontwikkelden onderzoekers een vliegtuig dat op een bijzonder efficiënte manier zweeft – geïnspireerd door de albatros.

Voor UAM gelden strenge eisen voor vliegtuig- en systeemtechnologie, waaronder veilige, stille VTOL-systemen (vertical take-off and landing/verticaal opstijgen en landen) die ook zeer krachtige aandrijfprestaties kunnen leveren wanneer ze zweven.

De uitdagingen van stedelijk luchttransport

Elektrische multicopters bieden de voordelen van verticaal opstijgen en landen terwijl ze ook voldoen aan veiligheids- en milieucriteria. Hun bereik en laadvermogen zijn echter uiterst beperkt door hun lage efficiëntie en lage energieopslagdichtheid. Grotere vleugels zouden de energiebalans van de vliegtuigen aanzienlijk kunnen verbeteren doordat ze langere tijd kunnen zweven. Aan de andere kant zouden deze vleugels het opstijgen en landen in stedelijke gebieden bemoeilijken. Om UAM financieel levensvatbaar te maken zijn bovendien vliegtuigen die verticaal opstijgen en landen nodig die ook autonoom kunnen vliegen. Hiervoor zijn echter AI-gebaseerde besturingssystemen nodig, die verdere veiligheidsrisico’s met zich meebrengen.

Het is te verwachten dat de UAM in de toekomst diverse toepassingen zal hebben. Denk aan toepassingsscenario’s op het gebied van logistieke drones, luchttaxi’s, reddings- en bewakingsdrones of in landbouwtechnologie.

Het Fraunhofer Albacopter project

In 2021 startte Fraunhofer een project met als doel een vliegend platform te bouwen dat de wendbaarheid van een multicopter kan combineren met de efficiëntie van een zweefvliegtuig. “Met de Albacopter willen we een experimenteel vliegtuig ontwikkelen dat de wendbaarheid van een multicopter combineert met het vermogen van een albatros om lange afstanden te zweven met een minimaal gebruik van energie.” Dat zegt Prof. Matthias Klingner, projectmanager en directeur van Fraunhofer IVI. “Enkele uitzonderlijke kenmerken van dit experimentele zweefvliegtuig zijn onder andere drone-systemen en vrachtcontainers gemaakt van duurzame materialen. Daarnaast bevat het krachtige coaxiale voortstuwingssystemen, krachtige multi-sensor systemen voor het waarnemen van de omgeving en het monitoren van functionaliteiten, en veilige elektronische systemen, inclusief een AI-gebaseerde automatische piloot,” vervolgt hij. Het consortium heeft de complexiteit van dit drone-ontwerp aangepakt door de expertise van de deelnemende instituten te bundelen.

Materiaalkeuze

Het Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF ontwierp de structuur en aerodynamische componenten van de Albacopter. Voor de structuur ontwikkelde het Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT pultrusieprofielen. Dat wil zeggen vezelversterkte thermoplasten die werden geïntegreerd in de romparchitectuur van het ruimteframe. Net als de transportcontainers, die zijn gemaakt van biopolymeer hardschuim, is het mogelijk deze systeemcomponenten eenvoudig te recyclen.

Aandrijving Albacopter

“Het efficiënte aandrijvingsontwerp van de Albacopter is gebaseerd op snelle synchrone motoren met meertrapsoverbrenging en hoge vermogensdichtheid,” legt Prof. Frank Henning, directeur van Fraunhofer ICT, uit. Het instituut levert niet alleen de nieuwe voortstuwingstechnologie. Het levert ook een speciale voortstuwingstestopstelling om het testen van eVTOL-voortstuwingssystemen in de vermogensklassen tot 450 kW onder realistische omstandigheden te vergemakkelijken.

Batterijopslagsysteem

“Het ontwerp van het batterijopslagsysteem in Albacopter is gebaseerd op cyclusbestendige secundaire cellen die zeer omkeerbare laad- en ontlaadprocessen garanderen. We hebben gedetailleerd onderzoek gedaan naar de degradatie van de cellen en mogelijke faalmechanismen,” legt prof. Tobias Melz, directeur van Fraunhofer LBF, uit.

Geavanceerde sensoren en artificiële intelligentie

Robuuste, lichte multi-sensorsystemen met hoge prestaties worden gecombineerd met gevoelige single-photon LiDAR-detectoren. Deze detectoren ontwikkelde het Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS. Hierdoor wordt 360-graden omgevingsbewaking mogelijk. “De semantische 3D-reconstructie van de omgeving wordt vervolgens uitgevoerd op basis van betrouwbare AI-systemen. In combinatie met intelligente trajectplanning maakt dit innovatieve functies mogelijk zoals autonoom (nood)landen, een van de belangrijkste veiligheidsfuncties van de Albacopter.” Dat zegt Henri Meeß, manager van de Highly Automated Flying-groep bij Fraunhofer IVI.

Totaalsysteem

Samen met een faalveilige RISC-V boordnetwerkarchitectuur, continue monitoring, stabiele 5G-communicatie en een redundante automatische piloot resulteert dit in een totaalsysteem. Een systeem dat voldoet aan de hoge betrouwbaarheidseisen van de UAM. Ondergeschikt aan de automatische piloot is het modelgebaseerde vluchtstandregelsysteem van het Fraunhofer Institute for Mechatronics Design IEM. Dit systeem vertoont stabiel regelgedrag, vooral in de kritieke overgangsfasen tussen zweven en zweefvliegen.

Autonoom vanaf het begin

De Albacopter is bedoeld als demonstratiemodel voor Fraunhofer-technologieën. Naar verwachting zal de vraag hiernaar de komende vijf tot acht jaar sterk toenemen in de snelgroeiende luchtvaart- en logistieke sectoren. Als VTOL-zweefvliegtuig zal de Albacopter beschikbaar zijn voor het testen van verschillende technologieën.

Validatie

De onderzoekers valideren hun ontwerp in meerdere fasen met behulp van geschikte vluchtmodellen, windtunnel experimenten, Iron Bird testopstellingen en systeemsimulaties op een digital win ontwikkeld door het Fraunhofer Institute for Optronics, System Technologies and Image Exploitation IOSB. Een schaalversie van de drone met een spanwijdte van 7 meter en een laadvermogen van ongeveer 25 kilogram zal in de herfst van 2023 worden gelanceerd, terwijl uitgebreide vliegtesten van de Albacopter worden verwacht voor begin 2024.

Bron en openingsfoto: De Albacopter – een kruising tussen een multicopter en een zweefvliegtuig (foto: Fraunhofer IVI)

Lees ook: Eerste blauwdruk ontwikkeld voor vrachtdrone

Zonnecellen geïntegreerd in motorkappen

De afgelopen jaren hebben sommige autofabrikanten al de eerste automodellen gepresenteerd met fotovoltaïsche panelen die in het dak zijn geïntegreerd. Het dak is het gemakkelijkste oppervlak om te gebruiken voor het opwekken van zonne-energie aan boord. Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE zijn nu een stap verder gegaan door ook in motorkappen zonnecellen te integreren.

Als onderdeel van twee door de overheid gefinancierde onderzoeksprojecten integreerden onderzoekers van het Fraunhofer ISE zonnecellen in de standaard metalen motorkap van een gewone personenauto. “We brachten de zonnecellen aan op het motorkappaneel van een populair automodel in Duitsland. We verbonden ze met elkaar en lamineerden ze met folie.” Dat zegt Dr. Martin Heinrich, coördinator voor PV-mobiliteit bij Fraunhofer ISE. “Om dit te bereiken optimaliseerden we het lamineerproces zorgvuldig. Dit was nodig om luchtzakken te minimaliseren en rimpeling van de foliemodule te voorkomen. Dit kan optreden door het gebogen oppervlak. Ook moesten we de algehele integriteit van de kapstructuur zien te behouden.”

Selectie zonnecellen

Om zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van het beschikbare oppervlak op de kap, bouwde het Fraunhofer ISE-team hun prototypes met een selectie van IBC, PERC shingle en TOPCon shingle zonnecellen. In principe kan elke zonneceltechnologie worden gebruikt. Het lamineren van het oppervlak met folie resulteert in een gestructureerde oppervlaktestructuur. Het is mogelijk deze aan te passen aan de kleur van het voertuig met behulp van MorphoColor-technologie. “We hebben hiermee al een zeer goede esthetiek bereikt,” vervolgt Dr. Heinrich. “En we werken er momenteel aan om het uiterlijk van het oppervlak nog verder te verbeteren. Hiervoor zijn we actief op zoek naar projectpartners die geïnteresseerd zijn in gezamenlijke ontwikkeling.”

Gebogen vorm

Naast de gebogen vorm is het substraat in dit geval ook uniek voor de PV-module van de kap. Dit omdat het gemaakt is van plaatmetaal in plaats van een klassiek achteroppervlak van folie of glas. Dit bracht de wetenschappers ertoe om de kleefeigenschappen van verschillende materiaalcombinaties te onderzoeken.

Prototypes

Na het identificeren van geschikte materialen bouwde het onderzoeksteam prototypes met verschillende hoeveelheden zonnecellen en verschillende cel- en interconnectietechnologieën. Het team testte alle prototypes intensief in het laboratorium om de elektrische prestaties, betrouwbaarheid en duurzaamheid van de PV motorkapdemonstrators te garanderen. De motorkap met 115 watt vermogen bevat meer dan 120 PERC shingle zonnecellen en is afgewerkt in MorphoColor grijs.

Daken van voertuigen

“De technologie is ook toe te passen op de metalen daken van voertuigen. Het voordeel hiervan is dat ze veel lichter zijn dan fotovoltaïsche daken van glas.” Dat zegt Dr. Harry Wirth, directeur van de divisie Power Solutions bij Fraunhofer ISE. “Het uitbreiden van de technische mogelijkheden voor het integreren van fotovoltaïsche energie in voertuigschilden zal steeds meer klanten aanspreken. Er is hier nog veel potentieel om aan te boren.”

HighLite

De ontwikkeling van de PV-motorkap is onderdeel van het onderzoeksproject “HighLite”. Dit project is ondersteund door het Horizon 2020-programma van de Europese Unie, en het onderzoeksproject “3D – PV Modules with Contour for Integrated Photovoltaics”, ondersteund door het Duitse federale ministerie voor Economische Zaken en Klimaatactie (BMWK).

Openingsfoto: De 115-watt voertuigkap heeft meer dan 120 PERC shingle zonnecellen en is afgewerkt in MorphoColor grijs. (foto: Fraunhofer ISE)

Nieuw autoconcept verlaagt totale CO2-uitstoot tijdens productieproces aanzienlijk

In Nederland gaat een auto gemiddeld na ongeveer 20 jaar naar de sloop. Dat becijferde sectororganisatie Auto Recycling Nederland. Door anders naar de opbouw van een auto te kijken, heeft studententeam TU/ecomotive van de TU Eindhoven een autoconcept ontworpen om de levensduur van auto’s te verlengen. Daardoor is het mogelijk de totale CO₂-uitstoot tijdens het productieproces met een derde te verlagen.

De meeste materialen in een auto zijn na twintig jaar nog (lang) niet afgeschreven. Toch gaat de gemiddelde auto dan al richting de sloop. Daarom hebben studenten autoconcept Eterna ontworpen. In Eterna kunnen bepaalde onderdelen in het voertuig blijven, in plaats van ze voor het einde van hun levenscyclus te recyclen. Hierdoor wordt hun optimale levensduur benut. Het gevolg hiervan is dat er aanzienlijk in het totale productieproces kan worden gesneden.

Twintig ton CO₂

TU/ecomotive berekende in hun duurzaamheidsrapport dat Eterna twintig ton CO₂ aan totale productiekosten kosten bespaart in vergelijking met de gemiddelde auto. Dit komt overeen met wat 800 bomen jaarlijks aan CO₂ uit de atmosfeer onttrekken. In totaal gaat het om een verlaging van de CO2-uitstoot tijdens het productieproces van ongeveer een derde.

Innovatief autoconcept in detail

Hoe werkt het? Autoconcept Eterna bestaat uit een onderkant voor langdurig gebruik en een vervangbare bovenkant. De onderkant omvat componenten met een lange levensduur. Denk daarbij aan het ladderframe, de accu’s en de motor. Daarnaast is er de vervangbare bovenkant met materialen met een kortere levensduur, zoals interieurstoffen en veiligheidsvoorzieningen zoals digitale zijspiegels en cruise control.

Anders laten nadenken

TU/ecomotive wil met dit concept de auto-industrie inspireren en anders laten nadenken over de ontwikkeling en het gebruik van auto’s. “De aarde biedt geen onbeperkte grondstoffen, dus efficiënter gebruik van materialen is de oplossing”, verduidelijkt Stijn Plekkenpol, teammanager van TU/ecomotive.
“Als we auto’s niet langer als één geheel gaan zien, maar als twee aparte levenscycli, is dat feitelijk een systeemverandering”, vat Plekkenpol het concept samen.

Abonnementsmodel

“Voor de consument zal er echter weinig veranderen. TU/ecomotive ziet een systeem voor zich waar auto’s centraal worden beheerd waarbij de consument een voertuig kan leasen. Het leasebedrijf zorgt ervoor dat de consument een ‘up-to-date’ voertuig heeft; elke 5 jaar worden er kleine updates in de bovenkant gemaakt. Elke 20 jaar wordt de gehele bovenkant vervangen, terwijl de onderkant grotendeels hetzelfde blijft. Een abonnementsmodel dus.”

Duitsland, België en Italië

Het team zal hun concept in verschillende landen laten zien, waaronder Duitsland, België en Italië. Ze gaan in gesprek met de auto-industrie, op bezoek bij universiteiten en doen tal van evenementen aan. Het startpunt is Nemo, het wetenschapsmuseum in Amsterdam, waar de auto voor het publiek te zien is. Ook wordt er een bezoek gebracht aan onder andere Ford en Ferrari, en de IAA Mobility Exhibition in München, een van de grootste mobiliteitsevenementen ter wereld.

ZEM

TU/ecomotive ontwikkelt al jaren duurzame auto-concepten. Vorig jaar haalde de studenten het nieuws met ZEM, hun duurzame elektrische personenauto die via een speciaal filter meer koolstofdioxide (CO2) opvangt dan uitstoot.

Bron: TU/e
Openingsfoto: De onderkant bevat componenten met een lange levensduur (foto: Astrolads)
Foto in tekst: De modulaire auto Eterna: Er kunnen diverse onderdelen eenvoudig worden uitgewisseld (foto: Astrolads)

Opslag groene waterstof in rotsformatie: Uniper start proef

Het HyStorage onderzoeksproject heeft als doel de invloed van waterstof op poreuze rotsformaties te onderzoeken. Dit om de haalbaarheid en integriteit van porieopslagfaciliteiten voor waterstofopslag te bepalen. Voor dit doel zette het projectteam een gespecialiseerde gastechnische eenheid voor de opslagtest op. Dit gebeurde op een aangewezen boorlocatie op de locatie Bierwang van Uniper Energy Storage. De inbedrijfstelling is momenteel aan de gang en de eerste injectie van waterstof zal vanaf september plaatsvinden.

De waterstofopslag test is bedoeld om verschillende mengsels van methaan en waterstof met een waterstofgehalte van 5%, 10% en 25% in het aardgas te injecteren. Dit gebeurt in een kleiner voormalig aardgasreservoir. Na een periode van ongeveer drie maanden zal het mengsel weer worden opgepompt. De opslagcapaciteit is onafhankelijk van de bestaande aardgasopslag in Bierwang.

Veelbelovend project

“Waterstof speelt een cruciale rol in onze nieuwe strategie en HyStorage maakt deel uit van de uitvoering daarvan. HyStorage is een veelbelovend project om de bestaande aardgasinfrastructuur te testen op de mogelijke overgang naar groene waterstof. Het zal ook helpen om de energietransitie te versnellen en tegelijkertijd de leveringszekerheid voor onze klanten te garanderen. Het project zal inzicht geven in hoe opslag in poreus gesteente en technische gasfaciliteiten zullen presteren wanneer de waterstofeconomie op gang komt.” Dat zegt Doug Waters, Managing Director van Uniper Energy Storage.

Duurzame energiebronnen

“De vraag naar opslagcapaciteit zal groeien naarmate duurzame energiebronnen zich uitbreiden. Er zijn realistische data nodig om weloverwogen beslissingen te kunnen nemen. Opslag in poreus gesteente heeft niet alleen een enorm potentieel om flexibiliteit te bieden voor de opkomende waterstofmarkt. Het biedt bovendien de mogelijkheid om verbinding te maken met Europese waterstofcorridors.”

Ondergrondse waterstofopslag

Waterstof wordt een essentieel element voor het koolstofvrij maken van de Europese energiemarkt. Naast de exploitatie van pijpleidingen voor zuivere waterstof zal ook het aandeel waterstof in het aardgasnet toenemen. Op die manier zal het de ondergrondse gasopslagfaciliteiten bereiken. Opslagfaciliteiten in poreus gesteente hebben het grote voordeel dat ze een groot volume kunnen bieden voor vluchtige hernieuwbare energiebronnen.

Uitwisseling Waterstoftransport en -opslag

“De toekomstige waterstofinfrastructuur moet veilig en betrouwbaar functioneren. Dit omvat ook de uitwisseling tussen waterstoftransport en waterstofopslag. Het monitoren van de gaskwaliteit tijdens injectie en onttrekking is onze focus in dit project. Hierdoor kunnen we waterstof of aardgas-waterstofmengsels binnen de vereiste kwaliteit transporteren als onderdeel van de energiemix van de toekomst,” zegt Dr. Thomas Hüwener, lid van de raad van bestuur van OGE.

Ervaring

“Met onze ‘Underground Sun Storage’-projecten in Oostenrijk hebben we waardevolle ervaring opgedaan met betrekking tot productie van waterstof en de opslag ervan in reservoirs van poreus gesteente. We zien het duurzame gebruik van onze opslagfaciliteiten en gasinfrastructuur voor waterstof als een essentiële bijdrage om de toekomst van hernieuwbare energie mogelijk te maken en de voorzieningszekerheid te handhaven,” zegt Markus Mitteregger, CEO van RAG Oostenrijk.

Decarbonisatie

“HyStorage levert een bijdrage aan de decarbonisatie van ons bedrijf. Via HyStorage willen we de opslag van gas-waterstofmengsels in ondergrondse opslag beter onderzoeken, ook met het oog op mogelijke investeringen in waterstofinfrastructuur,” zegt Egbert Laege, CEO van SEFE.

Data verzamelen

Voor waterstofopslag in reservoirs van poreus gesteente is een individueel onderzoek van de locaties vereist. De expertise van de ervaren projectpartners en de wetenschappelijke ondersteuning van de test zorgen ervoor dat de verzamelde data volledig worden geanalyseerd en geëvalueerd. Dit is nodig zodat al in 2024 betrouwbare technische beoordelingen voor de opslag van waterstof in poreuze rotsformaties kunnen worden verwacht.

Consortium

Uniper Energy Storage is de projectleider van het consortium, exploitant en verantwoordelijk voor de test volgens de mijnbouwwetgeving. Het consortium bestaat verder uit de bedrijven OGE, RAG Austria, SEFE Securing Energy for Europe en NAFTA, die hun expertise inbrengen. Daarnaast wordt het consortium ondersteund door interdisciplinaire partners uit industrie en wetenschap. Het project is goedgekeurd door de Southern Bavarian Mining Authority.

Bron: Uniper, Foto: Het HyStorage waterstofopslag project wordt uitgevoerd op de boorlocatie BW B6 in de opslaginstallatie Bierwang. (Bron: Uniper Energy Storage)

Dynamisch risicobeheersysteem voor autonoom rijden

Wat is de belangrijkste uitdaging voor de acceptatie van autonoom rijden? Dat is het waarborgen van de veiligheid van weggebruikers zonder het risico te lopen snelheid te verliezen. Een team van wetenschappers ontwikkelde onlangs een dynamisch risicobeheersysteem. Het is onderdeel van een referentieveiligheidsarchitectuur. Hierdoor krijgt een voertuig een beter inzicht in de huidige gevaren tijdens het rijden.

AI-capaciteiten worden bij autonome voertuigen gebruikt om beïnvloedende factoren te analyseren en er rekening mee te houden. Denk bijvoorbeeld aan het rijgedrag van andere weggebruikers. Met de huidige geavanceerde technologie kunnen zelfrijdende auto’s veiliger zijn dan menselijke bestuurders. Echter, ze leiden mogelijk ook tot een verlies aan snelheid en comfort. En dit zorgt weer voor het verminderen van de acceptatie van autonome mobiliteit. Dit blijkt uit een onderzoek van het Insurance Institute for Highway Safety. Dit is een Amerikaanse organisatie voor verkeersveiligheid die regelmatig onderzoek publiceert over autonoom rijden. Pilotstudies van Duitse autofabrikanten bevestigen ook de perceptie van passagiers dat autonome voertuigen vooral traag en aarzelend zijn. Een belangrijke uitdaging bij het op de markt brengen van autonome systemen? De veiligheid garanderen zonder de snelheid en het comfort zo sterk te beperken dat de acceptatie verdwijnt.

Autonoom rijden verbeteren

Daarom is het LOPAAS-project (Layers of Protection Architecture for Autonomous Systems) opgericht. In het project werken Fraunhofer IESE, Fraunhofer IKS en de Universiteit van York samen. Het zijn allemaal centrale onderzoeksinstellingen op het gebied van veiligheidsborging van complexe (software)systemen. Hun doel is om autonome voertuigen sneller en veiliger te laten rijden. De resultaten van het project worden vervolgens opgenomen in standaarden voor technologieoverdracht.

Referentieveiligheidsarchitectuur

De partners bundelen hun expertise om een referentieveiligheidsarchitectuur en argumenten te ontwikkelen voor autonoom rijden en autonome systemen. Fraunhofer IESE brengt zijn expertise in dynamisch risicobeheer in. Daarmee kunnen autonome systemen de risico’s van hun handelingsopties op een situatiespecifieke manier beoordelen en controleren. ICS richt zich op betrouwbare, op AI gebaseerde situatiedetectie en runtime-bewaking van de bijbehorende onzekerheden. De universiteit van York brengt haar expertise in op het gebied van het systematisch genereren van uitgebreide en traceerbare veiligheidsredeneringen.

Robotaxi’s en snelwegbestuurders

De projectpartners ontwikkelen innovatieve veiligheidsconcepten voor de twee belangrijkste toepassingsgebieden. Enerzijds voor robotaxi’s en roboshuttles. Dit zijn zelfrijdende auto’s voor één of meer passagiers. En anderzijds voor snelwegbestuurders geïntegreerd in privéauto’s. Dit wil zeggen software die de rij- en stuurfunctie volledig kan overnemen op goed in kaart gebrachte snelwegtrajecten in eenvoudige weersomstandigheden. De partners onderzoeken de veiligheidsconcepten aan de hand van specifieke gebruiksscenario’s van een snelwegbestuurder.

Dynamisch risicomanagement

Met deze digitale “veiligheidsingenieur” brengen de onderzoeksteams een systeem aan boord dat geautomatiseerd rijden efficiënter maakt voor de verschillende gebruikssituaties en tegelijkertijd de veiligheid garandeert. Aangepast aan de verkeerssituatie reageert de digitale veiligheidsingenieur individueel en beïnvloedt hij het rijgedrag en de rijervaring van de gebruiker. Daarbij maakt dynamisch risicomanagement met behulp van AI anticiperend rijden mogelijk, waarbij de vereiste afstand tot andere voertuigen wordt aangehouden en hard remmen wordt voorkomen.

Worst case scenario’s

“De huidige benaderingen gaan uit van worst-case scenario’s om optimale veiligheid te garanderen. Ze zijn onder andere gebaseerd op berekeningen van natuurkundige wetten die bepalen hoe objecten bewegen. Dit leidt echter tot een lagere snelheid van het voertuig. Het is ook moeilijk om meerdere risico’s correct in te schatten die tegelijkertijd kunnen optreden. Denk bijvoorbeeld aan een voetganger die plotseling links van het voertuig opduikt en een fietser aan de rechterkant van het voertuig.” Dat zegt Dr. Rasmus Adler. Hij is Program Manager Autonomous Systems bij Fraunhofer IESE en projectmanager van LOPAAS. “Het doel is om een begrip van risico’s in voertuigen te implementeren dat niet het ergste geval berekent en dus niet alle risico’s overschat.”

Causale Bayesiaanse netwerken

Hiervoor gebruikt het onderzoeksteam causale Bayesiaanse netwerken. Dit om de gezamenlijke kansverdeling van alle risicorelevante variabelen zo compact mogelijk weer te geven, zodat het systeem de dynamische context kan begrijpen. De nieuwe methodologie van de onderzoekers wordt al toegepast op het gebied van intralogistiek. Een project met Hitachi richt zich op veilige en efficiënte samenwerking tussen autonome mobiele robots en menselijke werknemers in industriële magazijnen. Het onderliggende oplossingsprincipe is het vervangen van statische worst-case aannames door dynamische veiligheidsmechanismen. Deze dynamische veiligheidsmechanismen maken gebruik van kennis over de specifieke huidige situatie van een transportsysteem zonder bestuurder.

Autonoom rijden en aannames

De aanname hoe waarschijnlijk het is dat een persoon in de bedoelde rijrichting van een machine beweegt, kan bijvoorbeeld nauwkeuriger worden geschat op basis van de huidige werktaak of eerdere bewegingen van mensen op die locatie. Hierdoor kan het systeem ook beter inschatten of proactief remmen echt nodig is. Systemen moeten de relevante eigenschappen van zichzelf en hun context in de gaten houden, deze eigenschappen in de toekomst projecteren en conclusies trekken over de impact ervan op het risico. “In eenvoudige omgevingen zoals magazijnen werkt onze benadering van dynamisch risicobeheer heel goed. Hitachi is van plan om zijn onbemande vorkheftrucks hiermee uit te rusten. We zullen onze methodologie optimaliseren voor complexe verkeerssituaties met robotaxi’s en automatische bestuurders totdat het project in juni 2024 eindigt. Hiervoor gebruiken we ook AI en datagestuurde modellen, die essentieel zijn voor omgevingsherkenning en objectclassificatie,” zegt Adler.

Foto en bron: Autonome voertuigen vereisen een paradigmaverschuiving op het gebied van veiligheidstechniek. De veiligheid van passagiers en weggebruikers moet worden gegarandeerd zonder snelheidsverlies. (foto: Fraunhofer IESE)

Lees ook: Autonome elektrische veerboot begint commerciële vaart in Stockholm

Drijvend testplatform voor offshore zonne-energie bijna gereed

SeaVolt, een samenwerkingsverband tussen Tractebel, DEME en Jan De Nul is druk met de laatste voorbereidingen voor de installatie van het eerste drijvende testplatform voor zonne-energie op zee. Het platform bevindt zich momenteel in de haven van Oostende, België. Daar legt hoofdaannemer Equans de laatste hand aan de montage.

Het testplatform wordt de allereerste installatie in de Belgische Noordzee dat zich richt op de grootschalige ontwikkeling van zonne-energie op zee. Doel is het platform in augustus naar zee te brengen en te verankeren om er vervolgens minstens een jaar lang data te verzamelen.

Specifiek concept

SeaVolt ontwikkelde een specifiek concept op maat van de omstandigheden op volle zee. De omstandigheden en dus ook het concept zijn anders dan bestaande drijvende installaties voor zonne-energie op meren. Deze technologie is dankzij het modulaire ontwerp uiterst geschikt om geïnstalleerd te worden als aanvulling op windmolenparken op zee.

De zonnepanelen testen

De ‘proof-of-concept’-installatie zal cruciale data verzamelen. Denk daarbij aan data over de impact die golven, regen en zoutnevel kunnen hebben op verschillende zonnepanelen met uiteenlopende PV-paneelconfiguraties. Daarnaast zullen onderzoekers nauwgezet volgen wat de de impact is van golven en wind op de opgewekte energie. Met deze test willen de onderzoekers bepalen welk beschermingsniveau nodig is om de zonnepanelen te beschermen tegen onder meer zeewater en vogelpoep.

Het drijfmechanisme testen

Een nieuwe, lichte carbonfiber is gebruikt voor de testinstallatie. Het materiaal biedt naar verwachting voordelen op zee, maar het is nog niet vaak gebruikt in dit soort ruwe omstandigheden. Om dit te achterhalen zijn ingebedde optische vezels en sensoren verbonden met de structuur. Ze zullen evalueren of de structurele integriteit ( vibraties/moeheid) van het materiaal overeenstemt met de numerieke modellen en resultaten van de oceaangolftank en windtunneltesten. Aangezien de kostprijs bepaald wordt door de drijvende structuur en de zonnepanelen, zijn die metingen essentieel voor de verdere financiële evaluatie.

De ecologische impact van het testplatform

Naast de technische testen zal het testplatform rekening houden met de ecologische aspecten. Zo zal er een evaluatie gebeuren van verschillende materialen waarbij wordt gekeken naar de impact op de mariene omgeving. De testresultaten zullen bepalend zijn voor de materiaalkeuze voor verdere ontwikkeling. Enerzijds is het belangrijk om de aanhechting van overmatige mariene groei aan het drijvend mechanisme te minimaliseren. Hierdoor blijft het drijfvermogen behouden. Anderzijds is het belangrijk om de juiste plantensoorten aan te trekken en af te stoten voor een optimale interactie met het ecosysteem, zodat er een ‘kunstmatig rif’ ontstaat. Tot slot zal het team specifieke testen uitvoeren om de combinatie van de drijfsystemen met mosselgroei en oesterkweek te evalueren. Ook dat brengt weer specifieke uitdagingen met zich mee.

Drijvend laboratorium

Het drijvende offshore testplatform voor zonne-energie zal de eerste installatie in de Belgische Noordzee zijn die gericht is op de grootschalige ontwikkeling van offshore zonne-energie. Deze test omvat alle aspecten van de SeaVolt-technologie om een betrouwbare, kostenefficiënte en duurzame oplossing te ontwikkelen. Maar deze test omvat nog geen grote hoeveelheid pv-panelen. Daarom mag hij nog niet worden beschouwd als een volwaardig eerste prototype. Het is eerder een laboratorium dat kennis kan verzamelen en de technologische ontwikkeling verder kan bevorderen.

Verwachtingen

De verwachtingen voor deze nieuwe toepassing van zonne-energie zijn hoog. Offshore zonne-energie biedt een extra mogelijkheid om lokaal groene energie op te wekken. In combinatie met offshore windmolenparken past zonne-energie op zee binnen de strategie van multifunctionele zones en kan het gebruik van de bestaande elektrische infrastructuur erdoor geoptimaliseerd worden.

Volgende stappen voor SeaVolt

Intussen zet SeaVolt het ecologische en economische onderzoek voort. Dit doet het onder meer met de analyse van toekomstige LCOE-evoluties. Om verdere ontwikkeling te garanderen bereidt SeaVolt zich voor op een grootschalig demonstratieproject binnen een windmolenpark op zee. Op die manier kunnen de onderzoekers het potentieel van de integratie van drijvende zonnepanelen in een offshore windmolenpark verder evalueren. Bij positieve resultaten zal grootschalige offshore zonne-energie naar alle verwachtingen realiteit worden. In dat geval hoopt SeaVolt een aanzienlijk aandeel van deze nieuwe ontwikkeling in de reeds sterke Belgische offshore sector binnen te halen.

Bron: Tractebel Engie
Afbeelding van Pexels via Pixabay

Lees ook: Offshore Solar Platform wil 3 gigawattpiek aan zonne-energie opwekken in 2030