Opvallend golvend kunstcentrum
MAD Architects heeft plannen onthuld voor een nieuw project in Foshan, Guangdong, China. Het project, Nanhai Arts Center, krijgt een opvallend ontwerp dat geïnspireerd is op de kabbelende golven van het nabijgelegen meer.
Het Nanhai Arts Center wordt 121.275 vierkante meter groot en zal een groot theater bevatten inclusief een amfitheater met 1500 zitplaatsen. Verder komt er een multifunctionele zaal plus een sportcentrum. Ook komen er dakterrassen, winkels en restaurants. De eerste beelden tonen een ingewikkelde houten structuur van het interieur.
De golvende daklijn krijgt een maximale hoogte van 57 meter en bestaat uit een doorschijnend wit ETFE kunststof. Hiermee worden de verschillende gebouwen verbonden en semi-buitenruimtes gecreëerd. De gebouwen worden zo opengesteld voor natuurlijk licht en ventilatie. De daklijn lijkt niet alleen op een golf, maar is ook geïnspireerd op de oversized dakranden van de traditionele lokale architectuur.
De traditionele cultuur van Nanhai kenmerkt zich door de trommelslag en het drijven van de boten tijdens de drakenfestivalbootrace en in de kung-fu tijdens de leeuwendans. Die dynamiek wilde MAD Architects ook terugbrengen in het ontwerp. Het Nanhai Art Center lijkt op een continue golf van water, met drie hoofdgebouwen die opdoemen onder de drijvende zonnekap. De semi-buitenruimte laat het landschap versmelten met de omgeving van het meer en nodigt bewoners uit om zich onder te dompelen in het landschap aan het water.
Het Nanhai Arts Center krijgt zonnepanelen waarmee deels in de eigen elektriciteitsbehoefte wordt voorzien. Daarnaast krijgt het een regenwateropvangsysteem en wordt gebruik gemaakt van groen om het interieur van schaduw te voorzien.
De bouw van het Nanhai Arts Center begint dit jaar en zal naar verwachting in 2029 voltooid zijn. Het project is het nieuwste werk van MAD dat inspiratie put uit de natuur. Het Chinese bureau refereerde eerder al aan bergen, bamboebladeren en wolken.
Nieuwe schroefsystemen besparen brandstof en CO2 op historische IJslandse zeilschepen
Het IJslandse North Sailing heeft in samenwerking met de Universiteit van IJsland indrukwekkende resultaten laten zien in het verbeteren van brandstofverbruik en CO2-uitstoot door moderne schroefsystemen achteraf aan te brengen op historische zeilschepen.
Toen overbevissing, visquota en de overgang naar grootschalige industriële visserij de karakteristieke IJslandse breedwandige eikenhouten viskotter in de vergetelheid brachten in ruil voor moderne vissersschepen leek een belangrijk deel van de IJslandse geschiedenis en volksgeest aan het verdwijnen.
Voor een familie uit Húsavík, was deze ontwikkeling moeilijk om aan te zien. Het vissen met eikenhouten boten was namelijk een deel van hun leven en cultuur. Twee visserszonen, Hörður Sigurbjarnarson en Árni Sigurbjarnarson gingen hun eigen weg. Ze schaften de eiken kotter Knörrinn in 1994 aan en begonnen met de renovatie. Vervolgens richtten ze het natuurreisbedrijf North Sailing op. Tegenwoordig is het bedrijf nog steeds in handen van de familie en is Hörðurs zoon, Heimir Harðarson, actief in de raad van bestuur.
Ecologische voetafdruk
Parallel aan hun wens om de historische boten te behouden, was het vanaf het begin belangrijk voor de broers dat hun bedrijf hun ecologische voetafdruk zou minimaliseren. Echter, de boten zijn tussen de vijftig en honderd jaar oud. Dit maakt het erg complex. De scheppen hebben namelijk oude en vervuilende motoren. Verbeterde brandstofbenutting en voortstuwing waren dan ook een belangrijk aandachtspunt tijdens de renovatie.
IJslandse scheepvaart
“Door de boten van North Sailing te renoveren, hebben we een unieke kans om verschillende motor- en brandstofoplossingen te testen. Dit met het doel dat ze kunnen bijdragen aan een groenere scheepvaart. Daarom zijn we altijd nieuwsgierig naar oplossingen die onze ecologische voetafdruk en die van andere boten kunnen verbeteren”, zegt Heimir Harðarson.
Innovatieve schroefsystemen
Onlangs hebben Heimir en zijn team hun aandacht gericht op de schroefsystemen van de schepen. Dit om de meest optimale voortstuwingsoplossing te vinden. Toen het team de oude schroef van de schoener Hildur ombouwde met een nieuwe van het Deense Hundested Propeller, waren er al verbeteringen te verwachten. Toch kwam het resultaat als een verrassing.
Universiteit van IJsland
Voordat de propeller werd geïnstalleerd, nam Heimir contact op met professor Rúnar Unnþórsson en Satish Kumar Bonthu van de faculteit Industrial Engineering, Mechanical Engineering en Computer Science van de Universiteit van IJsland. Ze maakten plannen voor het meten en evalueren van de verbetering in prestaties en brandstofverbruik in vergelijking met de oorspronkelijke propeller.
Dertig procent minder uitstoot
Het onderzoek toonde een consistente vermindering van 30 procent in brandstofverbruik en een verbeterde snelheid. De CO2-uitstoot werd ook met 30 procent verminderd. “Het resultaat overtrof onze verwachtingen. Het onderzoek van Rúnar en Satish laat duidelijk zien dat het aanpassen van schroeven niet alleen een goede financiële investering is voor de booteigenaar. Het is ook goed voor het klimaat. We hopen dat we deze boodschap via ons werk bij North Sailing kunnen verspreiden”, zegt Heimir Harðarson.
Systematische metingen
Er werden systematische metingen gedaan bij verschillende snelheden. Daarbij registreerden de onderzoekers het brandstofverbruik, de vaarsnelheid, de windsnelheid en andere weergegevens. “De resultaten van dit onderzoek tonen duidelijk aan dat de scheepvaart en visserij hun brandstofkosten en koolstofvoetafdruk drastisch kunnen verlagen met bestaande technologie. Kortom, er is geen excuus om nog langer te aarzelen, zegt professor Rúnar Unnþórsson. Hij leidde het onderzoek.
Openingsfoto: North Sailing
Lees ook: Buitenboordmotor met waterstofverbranding
Buitenboordmotor met waterstofverbranding
Yamaha Motor heeft al een voortrekkersrol gespeeld bij de ontwikkeling van waterstofmotoren voor auto’s en terreinwagens. Nu wil het bedrijf zijn waterstofverbrandingsprogramma ook op het water lanceren. Het nieuwe prototype waterstofbuitenboordmotor krijgt zijn primeur tijdens de 2024 Miami International Boat Show. Een voorproefje op een schonere toekomst voor schippers en watersportliefhebbers.
Lang voordat de overheid en industrie in hoog tempo schonere, meer CO2-neutrale motorvoertuigen ontwikkelden, experimenteerde Yamaha al met van alles en nog wat, van elektrische motorfiets tot methanol-brandstofcellen. De vindingrijkheid van het bedrijf is in de loop der tijd niet afgenomen. In de afgelopen jaren heeft het bedrijf onderzoek gedaan naar een motorfiets op water, een bestuurbare elektrische aandrijving voor de scheepvaart en verwisselbare accu’s voor motorfietsen. En er is hard gewerkt aan een 5,0-liter V8 waterstofverbrandingsmotor voor niemand minder dan Toyota, misschien wel de bekendste voorstander van waterstof.
Als bijdrage aan de CO2-neutraliteitsdoelen, is Yamaha van plan om door te gaan met zijn meervoudige strategie voor schone energie. Daarbij zet het bedrijf ook stevig in op het verminderen van emissies tijdens het gebruik van Yamaha-producten, waaronder motorfietsen, waterscooters en buitenboordmotoren.
Yamaha realiseert zich dat verschillende producten en markten verschillende benaderingen van schone energie vereisen. De waterweerstand tijdens het varen, de sterk variërende behoeften (commerciële visserij, recreatie, etc.) en de lage vermogensdichtheid maken elektrische batterijsystemen volgens het bedrijf niet de meest praktische oplossing voor veel maritieme toepassingen. Daarom zet het bedrijf ook in op CO2-neutrale synthetische brandstoffen, brandstofcellen en waterstofmotoren.
Net als Yamaha’s waterstofmotoren op land, levert de waterstofbuitenboordmotor een motor die geen CO2 uitstoot. Aanvullende specificaties en achtergrondinformatie geeft Yamaha volgende maand vrij tijdens de Boat Show in Miami.
Traditionele koeling voor operagebouw Riyad
Architectenbureau Snøhetta heeft plannen onthuld voor de bouw van een nieuw operagebouw in Saoedi-Arabië. Het gebouw, de Royal Diriyah Opera House, krijgt een ongebruikelijk ontwerp dat geïnspireerd is op traditionele lemen gebouwen uit de regio. Het ontwerp moet zorgen voor koeling voor de Saudische zomerhitte.
Het Royal Diriyah Opera House ligt aan de rand van Riyad. In het gebied staan veel met historische lemen gebouwen dicht op elkaar om schaduw te garanderen. Het ontwerp van het operagebouw borduurt voort op deze traditionele bouw met open doorgangen tussen gebouwen om verkoeling te bieden voor de intense Saudische hitte. Er komen ook tuingedeeltes met vegetatie en watervernevelingssystemen om de temperatuur in de buurt te verlagen.
Het interieur zal 46.000 vierkante meter groot zijn en een operatheater met 2.000 zitplaatsen in het midden omvatten. Verder komt er een aanpasbaar theater met 450 zitplaatsen en een multifunctioneel theater met 450 zitplaatsen voor kleinere evenementen. Op het dak komt een schaduwrijk amfitheater met 450 zitplaatsen voor buitenoptredens, terwijl er elders een bezoekerspaviljoen komt, evenals een café en winkelruimte. Als belangrijkste materialen voor de bouw wordt gebruik gemaakt van een mix van palm, steen en aarde.
Het concept voor de nieuwbouw is gebaseerd op een cluster van gebouwen, dat uit de grond lijkt te rijzen met overal open doorgangen. Door de nadruk te leggen op open, natuurlijk geventileerde ruimtes en natuurlijke verlichting zal het operagebouw een bescheiden energieverbruik kennen. Er wordt ook energiezuinige koeling geïnstalleerd in de vorm van gekoelde plafondpanelen.
De opening van het Royal Diriyah Opera House is gepland voor 2028.
Innovatief energieopslagsysteem op basis van zwaartekracht komt in stroomversnelling door samenwerking
ABB en Gravitricity, een opslagbedrijf voor zwaartekrachtenergie gaan samenwerken. Ze willen onderzoeken hoe ze met expertise en technologieën op het gebied van takels de ontwikkeling en implementatie van opslagsystemen voor zwaartekrachtenergie in voormalige mijnen kunnen versnellen.
Gravitricity, gevestigd in Groot-Brittannië, heeft GraviStore ontwikkeld. Dit is een innovatief opslagsysteem voor zwaartekrachtenergie. Het brengt zware gewichten omhoog en omlaag in ondergrondse schachten – om een aantal van de beste eigenschappen van lithium-ionbatterijen en pompaccumulatie te bieden. Toekomstige GraviStores zullen meer dan 20MWh opslaan. Daardoor wordt langetermijnopslag en snelle stroomlevering aan gebruikers en beheerders met netwerkbeperkingen, distributienetwerken en grote stroomgebruikers mogelijk.
Bewezen demonstratiemodel
In tegenstelling tot batterijen kan het Gravitricity-systeem tientallen jaren werken zonder dat de prestaties afnemen. Gravitricity heeft het systeem al bewezen met een demonstratiemodel op schaal. Het onderzoekt de mogelijkheden om hun baanbrekende technologie in te zetten in ontmantelde mijnen wereldwijd.
Onderzoek en ontwikkeling
Als specialist in mijntakels met een groot geïnstalleerd bestand van meer dan 1.000 takeloplossingen wereldwijd, zal ABB samenwerken met Gravitricity. Dit doet het bedrijf door onderzoek en ontwikkeling, productontwikkeling en engineeringteams te leveren. Ze zijn gespecialiseerd in het ontwerp, de engineering en het gebruik van mijntakels en mechanische, elektrische en regeltechnieken voor hijswerk.
Energie opslaan
“Naarmate de wereld meer elektriciteit opwekt uit intermitterende hernieuwbare energiebronnen, is er een groeiende behoefte aan technologieën die energie kunnen opvangen en opslaan tijdens perioden van lage vraag en snel vrijgeven wanneer dat nodig is”, zegt Martin Wright, medeoprichter en uitvoerend voorzitter van Gravitricity. “Onze GraviStore ondergrondse zwaartekracht energieopslag gebruikt de kracht van de zwaartekracht om een aantal van de beste eigenschappen van lithium-ion batterijen en gepompte hydro-opslag te bieden – tegen lage kosten en zonder de noodzaak van zeldzame aardmetalen.
Veel interesse in GraviStore
“We zien al aanzienlijke interesse van mijnexploitanten in Europa, India en Australië. Dit partnerschap met ABB zal ons helpen onze ambitieuze commercialiseringsplannen te versnellen. Ik ben verheugd dat we samenwerken”, aldus Wright.
De Memorandum of Understanding (MoU) is een belangrijke stap in ABB’s ambitie om haar lifecycle service business verder te ontwikkelen door samen te werken met bedrijven die aangrenzende en waarde toevoegende technologieën leveren.
130 jaar mijntakels
“ABB heeft 130 jaar geschiedenis met mijntakels, sinds we er voor het eerst een elektromotor aandreven in Zweden in de jaren 1890. Maar deze samenwerking met Gravitricity laat zien hoe we onze technologieën kunnen blijven diversifiëren en aanpassen.” Dat zegt Charles Bennett, Global Service Manager, Business Line Hoisting, ABB Process Industries. “
Netcompliance en controlesystemen
Gravitricity brengt specialistische expertise in op het gebied van netcompliance en controlesystemen. De teams zullen samenwerken aan haalbaarheidsstudies om de toepassing van bestaande hijstechnologie in zwaartekracht-energieopslag te begrijpen. ABB zal ook advies geven aan de mijnbouwindustrie en werken aan het identificeren van geschikte locaties en schachten voor het gebruik van GraviStore.
Ontmanteling mijnschachten
De ontmanteling van mijnschachten is een kostbaar en tijdrovend proces voor mijnbouwbedrijven. Door niet meer gebruikte mijnschachten opnieuw te gebruiken voor energieopslag, kunnen mijnschachten een productieve functie vervullen. Tot 50 jaar na hun oorspronkelijke levensduur. Ze kunnen de ontmantelingskosten beperken, terwijl ze tegelijkertijd nieuwe werkgelegenheid creëren en bijdragen aan de overgang naar groene energie.
Openingsfoto: GraviStore brengt zware gewichten omhoog en omlaag in ondergrondse schachten – om een aantal van de beste eigenschappen van lithium-ionbatterijen en pompaccumulatie te bieden. Openingsfoto: Gravitricity
Beton op basis van glas zorgt voor een groenere oversteek
De productie van cement dat wordt gebruikt in beton is wereldwijd een belangrijke oorzaak van CO2-uitstoot. Hierom gebruikte Provencher Roy architecten een groener alternatief voor een paar bruggen in Canada. De bruggen werden gebouwd van beton waarin lokaal gerecycled glas werd verwerkt, waardoor de uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk werd verminderd.
De Darwin Bridges bevinden zich op Nuns’ Island in Montreal en vervingen een paar bruggen die al bijna 60 jaar in gebruik waren. De trottoirs waren niet smal genoeg en in de doorgang onder de bruggen begon zich water te verzamelen.
De nieuwe bruggen werden gebouwd met ter plaatse gestort beton, waarbij een mengsel van 10% fijngemalen gerecycled glas als bindmiddel werd gebruikt ter vervanging van het cement. Volgens de architect vermindert dit de uitstoot van broeikasgassen met maar liefst 40 ton. Het idee is overigens niet nieuw. Wereldwijd zijn er verschillende (onderzoeks)teams die glas gebruiken om groener beton te maken.
Het baanbrekende project bouwt voort op 17 jaar onderzoek naar de integratie van gemalen glas in civiele infrastructuren. Dat onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de Université de Sherbrooke en de Ville de Montréal. De gepatenteerde uitvinding GGP (gemalen glas puzzolanen) werd toegevoegd als bindmiddel en verving daarmee het normaal gebruikte cement. Het GGP vertegenwoordigt 40.000 kilogram lokaal gerecycled glas, wat overeenkomt met 70.000 wijnflessen.
De licht gebogen nieuwe bruggen – elk met een lengte van 37 m – zijn een grote verbetering ten opzichte van hun voorgangers. Ze zijn veiliger en toegankelijker voor voetgangers en fietsers, met nieuwe LED-verlichting en bredere voetpaden. Bovendien is er een nieuw, weelderig groen gebied toegevoegd om het zichtbeton te verlevendigen.
De nieuwe Darwin Bridges zijn al een tijdje in gebruik, maar zijn pas onlangs officieel geopend. Als alles goed gaat, zullen ze naar verwachting meer dan 125 jaar in gebruik blijven.
Envirocat 8.5 verwijdert op een schone manier plastic afval uit rivieren
De Britse scheepswerf MMS heeft haar vloot drijvende vuilnisophaalschepen uitgebreid met de Envirocat. is de eerste die waterwegen schoonmaakt zonder dat er motordampen vrijkomen in het milieu.
Uit een onderzoek dat in 2015 werd uitgevoerd door The Ocean Cleanup bleek dat tweederde van het plastic afval dat in de wereldzeeën terechtkomt, kan worden herleid tot slechts 20 rivieren. Naast het aanpakken van dit verstikkende afvalprobleem op zee, lanceerde de non-profit ook een aantal ‘vuilverwijderaars’ voor rivieren om het tij bij de bron te keren.
Hoewel de Envirocat 8.5 er niet zo gelikt uitziet, maar dat is voor het doel ook niet het belangrijkste. Het vaartuig wordt ingezet om drijvend plastic en afval uit havens, jachthavens, meren en kanalen te verwijderen. Het schip kan ook worden uitgerust met een draagbaar of vast dek zodat het ook kan worden ingezet ter ondersteuning van maritieme bedrijven.
De catamaran behaalt met behulp van twee 6-kW elektrische buitenboordmotoren een snelheid van maximaal zeven knopen. Drijvend plastic of afval wordt tussen de rompen verzameld en opgevangen in in een ‘fuik’ van 3 kubieke meter. Deze kan aan het einde van de dienst verticaal worden opgetild en het afval kan worden gesorteerd en doorgestuurd naar het recyclingbedrijf.
De zes batterij-eenheden van 9,6 kWh zijn voldoende voor een werkdag van 8 uur bij lage snelheden. In tegenstelling tot andere oplossingen wordt de Envirocat 8.5 bediend door een mens in de stuurhut op het dek.
De Envirocat 8.5 is het geesteskind van Rob Langton, directeur van MMS Ship Repair & Dry Dock Co Ltd. in Hull, het Verenigd Koninkrijk, en is ontwikkeld in samenwerking met scheepsarchitectenbureau Rockabill Marine Design.
Futuristisch eVTOL voor Melbourne
Ooit rondvliegen in steden met eVTOL’s (electric Vertical Take-Off and Landing vliegtuig)? Dan hebben we niet alleen de vliegtuigen zelf maar ook een serieuze infrastructuur om ze te ondersteunen. Met dit in gedachten ontwikkelde Contreras Earl Architecture plannen voor een zogenaamd ‘vertiport’ aan het water in Melbourne’s Batman Park.
Elektrisch knooppunt
Het nieuwste voorstel is de tweede geplande vertiport voor Melbourne van Contreras Earl Architecture. Het eerste ontwerp werd vorig jaar gepresenteerd voor Caribbean Park. Het Batman Park-project wordt ontwikkeld in samenwerking met Skyportz en Pascall+Watson Architects. Het project voorziet in de vervanging van het bestaande helikopterplatform door een nieuwe vertiport. Deze moet de introductie van elektrische luchttaxi’s mogelijk maken. Het is de bedoeling dat de vertiport ook een knooppunt wordt voor elektrische scooters, fietsen, veerboten, huurboten en een café.
Als het project doorgaat, zal het bestaan uit drie met elkaar verbonden landingsplatforms in het water. Op de oever komt een futuristisch podiumachtig gebouw dat bekroond wordt door een aluminium gesegmenteerd dak. Het prefab-gebouw is snel te monteren en zal volgens de architecten zelfvoorzienend zijn. Het is alleen niet duidelijk of dit alleen slaat op het gebouw zelf of ook op de ondersteunende infrastructuur voor de eVTOL’s.
Markant gebouw
Het markante gebouw onderscheidt zich door het duurzame karakter. De vertiport krijgt een hoogwaardig, robuust, duurzaam en toch lichtgewicht dak dat bestaat uit een aluminium monocoque structuur.
Volgens Skypotz, dat gespecialiseerd is in toekomstige infrastructuren, zijn er alleen al in Australië ongeveer 400 potentiële locaties voor vertiports. Eén van de ideeën die daarbij leeft, is het combineren van vertiports met bestaande gebouwen en parkeergarages. Dit zou een betaalbare en praktische – hoewel minder opwindende – benadering kunnen zijn. Contreras Earl Architecture hoopt dat het nieuwe vertiport in Batman Park vertiport gebruik kan maken van bestaande helikoptertoestemmingen. Dat versnelt mogelijk de realisatie ervan.
Silent 120 Explorer: jacht met ruimte voor onderzeeër én eVTOL
De Oostenrijkse botenbouwer Silent Yachts staat bekend om zijn catamarans op zonne-energie. Daar is nu de Silent 120 Explorer aan toegevoegd. Deze biedt ruimte voor een eVTOL (Electric Vertical Take-Off and ALanding aircraft) en een persoonlijke onderzeeër. Volgens het bedrijf wordt de eerste Silent 120 Explorer volgend jaar te water gelaten.
De luxe catamaran is 36,74 meter lang, 13,85 meter breed en 10,46 meter hoog. Het vaartuig maakt gebruik van meerdere 40 kWp zonne-panelen. Deze laden een 800 kWh lithium-ion accubank op. De accu drijft op zijn beurt twee elektromotoren van 340 kW aan. Hiermee bereikt het jacht een topsnelheid van 16 knopen (30 km/u) halen. De efficiëntere kruissnelheid ligt op ongeveer 8 knopen (15 km/u). Maar liefst drie interne verbrandingsgeneratoren kunnen worden gebruikt als back-up.
eVTOL
De eVTOL heet de XP4 en wordt ontwikkeld door het Britse luchtvaartbedrijf VRCO. Het moet in 2024 gecertificeerd worden en biedt plaats aan vier personen. De kruissnelheid bedraagt 296 km/u; de maximale vliegtijd is een uur. Andere kenmerken zijn het computerondersteund vliegen, een noodparachutesysteem en technologie om botsingen te voorkomen.
De eVTOL gaat landen en opstijgen vanaf een helikopterplatform. Deze bevindt zich op het dak van de Silent 120 Explorer. De zonnepanelen van het schip gaan de accu opladen. Maar als het jacht zelf meer stroom nodig heeft, kan de XP4 die leveren – net zoals elektrische auto’s al kunnen worden gebruikt om huizen van stroom te voorzien, wanneer dat nodig is.
En onderzeeër …
Als onderzeeër wordt de Nemo ingezet. Deze is gemaakt door het Nederlandse duikbootbedrijf U-Boat Worx. Hij biedt plaats aan twee personen en kan afdalen tot een maximale diepte van 100 m. De onderzeeër kan maximaal acht uur autonoom blijven varen. De onderzeeër wordt op het hoofddek van de Silent 120 Explorer geplaatst of in romp van het jacht.
Luxe woning geïnspireerd door vogel die vleugels uitslaat
zU-studio heeft plannen onthuld voor een nieuwe luxe woning in Costa Rica. Het project, dat de naam N2 Private House draagt, is geïnspireerd op de vogelpopulatie van het land. Het ontwerp oogt als een vogel die op het punt staat op te vliegen. N2 Private House bevindt zich op de top van een heuvel met uitzicht over een strand en zicht op het prachtige onderliggende landschap.
Op de begane grond bevat het huis de meeste gemeenschappelijke ruimtes. Hiertoe behoren een open woonkamer en keuken, evenals een grote binnenplaats die toegang biedt tot een nabijgelegen zwembad. Er zijn ook drie slaapkamers op de begane grond die allemaal uitkijken op de oceaan. De hele bovenverdieping wordt gebruikt voor twee grote slaapkamers en er is toegang tot dakterrassen.
Natuurlijk licht staat overal centraal en het gebouw wordt voorzien van royale beglazing, waaronder dakramen. Het zal ook zo worden ingericht dat natuurlijke ventilatie wordt gemaximaliseerd.
Met meer dan 80 verschillende soorten, is Costa Rica een van de meest interessante landen als het om vogels. Volgens de architect is het huis geïnspireerd op een lokale vogel die over de horizon uitkijkt. Het toont het moment waarop de vogel opstijgt door haar vleugels te bewegen. De eenvoudige en tegelijkertijd originele manier van bouwen past in deze bijzondere context. Het ontwerp straalt eenvoud en elegantie uit en oogt fris, zowel binnen als buiten het huis.
De bouw van de woning start naar verwachting in september.
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)