Nieuw multifunctioneel zonneraam wekt stroom op door licht te weerkaatsen
Er is een nieuw type raam ontwikkeld en getest dat stroom opwekt en tegelijkertijd de warmte en lichtinval regelt. Dit is gedaan door onderzoekers van het ZIEZO-project, geleid door TNO. Dit zonneraam, het eerste in zijn soort, heeft speciale dubbelzijdige zonnecellen en ingebouwde jaloezieën die zonlicht weerkaatsen. Hierdoor gaat er meer licht naar de achterkant van de cellen. Dat verhoogt de energieopbrengst en voorkomt oververhitting.
Om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn, moeten gebouwen in Nederland veel duurzamer worden. Strengere energieprestatiestandaarden voor gebouwen stimuleren de markt voor gebouw-geïntegreerde zonnetechnologieën (BIPV). Het innovatieve zonneraam van TNO kan hierin een rol spelen. Zonne-energie expert bij TNO Roland Valckenborg: “Door effectief gebruik te maken van zonlicht en zonnewarmte kan dit raam een grote impact hebben op de energie-efficiëntie van gebouwen. Voor een gemiddeld kantoorgebouw kunnen deze ramen de CO₂-voetafdruk van dat gebouw met minstens 20% verminderen. Het is ook commercieel interessant omdat dit concept, voor zover wij weten, nog niet op de markt beschikbaar is.”
Drie standen
Het nieuwe zonneraam, genaamd ZIEZO (Zonwering Inclusief Elektriciteitsopwekkend Zonneraam), bestaat uit dubbelzijdige kristallijne silicium zonnecellen en ingebouwde jaloezieën. Wanneer de jaloezieën naar beneden zijn, weerkaatsen ze zonlicht naar de achterkant van de zonnecellen. Daardoor wordt er meer energie opgewekt. Er zijn drie standen: (1) De jaloezieën zijn opgeslagen in de bovenbak (no boost). (2) De jaloezieën zijn naar beneden en horizontaal (partial boost). (3) De jaloezieën zijn naar beneden maar dan verticaal zodat al het zonlicht wordt geblokkeerd (max boost).
Gebruikers kunnen de jaloezieën automatisch aanpassen om meer energie op te wekken of de temperatuur en het licht in de kamer te regelen.
Werking
Testfase
De onderzoeksgroep bestaat naast TNO verder uit TU/e, glasbedrijf Pilkington Nederland en W/E adviseurs. Het afgelopen jaar hebben ze 12 kleine versies van dit raam getest bij de outdoor research faciliteit SolarBEAT in Eindhoven. Daarnaast zijn zes volledige ramen geïnstalleerd in het Experience Center van Pilkington in Enschede.
25% energietoename
Op zonnige dagen verhoogt het zonneraam de energieopbrengst met maximaal 25% met de meest reflecterende jaloezieën, vergeleken met een raam met slechts enkelzijdige zonnecellen zonder jaloezieën. Gemiddeld over het hele jaar is de energietoename ongeveer 13%. De resultaten van het systeem zijn onlangs gepubliceerd in een artikel voor het zonne-energie tijdschrift Solar RRL.
Volgende stappen
In de nabije toekomst zal de groep de impact van het zonweringssysteem op het zicht en de binnentemperatuur in het gebouw verder onderzoeken. De projectpartners overwegen ook een vervolgproject in een Europese context. Daarnaast ontwikkelen ze een nieuwe tool om gebouwontwerpen te verbeteren. Hierbij worden zonne-energieopwekking, binnenklimaat en CO₂-besparingen geoptimaliseerd door de verwarmings- en koelingsbehoeften te verminderen. Dit is uitdagend vanwege veranderende zonposities en wisselende patronen in kantoorbezetting (doordeweekse dagen versus weekenden), samen met individuele voorkeuren voor licht en temperatuur achter het ZIEZO-raam. Pilkington neemt ook stappen om het product op de markt te brengen.
Bron: TNO
Lees ook: Consortium werkt aan recyclebare zonnepanelen
Gedigitaliseerde en duurzame productie van batterijcellen
De verdere ontwikkeling van bestaande opslagsystemen is een belangrijke voorwaarde voor de energietransitie. Daarom steken acp systems AG en het Centre for Digitised Battery Cell Production (ZDB) van het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA de koppen bij elkaar. Ze hebben een wikkelsysteem voor cilindrische batterijcellen met flexibele formaten en ontwerpen in gebruik genomen. Het dient als een innovatief onderzoeks- en productieplatform voor het testen van nieuwe celformaten en componenten samen met tabbladontwerpen. Het wikkelsysteem is het eerste in zijn soort ter wereld.
Accu’s voor elektrische voertuigen bestaan uit meerdere modules. Deze bestaan elk uit vele afzonderlijke batterijcellen. De modules vormen de kern van elke batterij. Ze zijn verantwoordelijk voor het leeuwendeel van de waardecreatie. Cilindrische batterijcellen zijn de afgelopen jaren steeds populairder geworden in de auto-industrie, met een trend ten gunste van grote celformaten. ZDB van Fraunhofer IPA en acp systems AG werkten nauw samen aan de ontwikkeling, constructie en ingebruikname van een wikkelsysteem voor cilindrische batterijcellen, ook wel ronde cellen genoemd. Het zal dienen als een veelzijdig onderzoeks- en productieplatform voor het snel testen van nieuwe celformaten en tabbladontwerpen. Daarnaast is het mogelijk geavanceerde methoden voor het verbeteren van de kwaliteit en het optimaliseren van processen toe te passen.
Cilindrische batterijcellen
Het nieuwe wikkelsysteem completeert een unieke productielijn in Europa voor de productie van cilindrische batterijcellen voor lithium-ionbatterijen en toekomstige batterijtechnologieën zoals natrium-ionbatterijen. Het bijzondere aan de productieketen is dat alle processtappen gedigitaliseerd en onderling verbonden zijn. Van coating en wikkelen tot assemblage, vullen en vormen.
Wikkelproces
“Bij de ZDB kunnen we alle processtappen afdekken die bij de productie van een batterijcel komen kijken. Het wikkelproces is een van de kernprocessen van de productie. De wikkeling is het middelpunt van de batterijcel. Met het wikkelsysteem hebben we nu een gat gedicht in de end-to-end gedigitaliseerde procesketen. Daardoor is de productielijn compleet.” Dat zegt Julian Grimm. Hij is leider van het onderzoeksteam bij Fraunhofer IPA en plaatsvervangend centrumdirecteur van de ZDB.
Elektroden en separatoren opgerold
Er zijn ongeveer een dozijn stappen nodig om een cel gebruikslaar te maken. Tijdens het wikkelproces worden de positieve en negatieve elektroden samen met twee separatoren opgerold tot een jelly roll. Daarna volgt de assemblage, waarbij de geleirol met hoge precisie moet worden verplaatst en gepositioneerd. Vervolgens wordt een staafelektrode door het centrale gat in de rol gestoken en gebruikt om de rol aan de basis van de cilinder te lassen.
Cilindrische batterijcellen
Het nieuwe wikkelsysteem voor cilindrische batterijcellen is meer dan alleen een productieplatform voor jelly rolls. Het zal ook dienen als onderzoeksplatform voor het ontwikkelen van innovatieve celsystemen en -formaten en het testen van de kwaliteit ervan. “Wat ons systeem uniek maakt, is de flexibiliteit. Het stelt ons in staat om verschillende celformaten in verschillende formaten en tabdesigns te realiseren. Denk bijvoorbeeld aan tabless designs, waar geen lipje aan gelast is. Het lipje, een smal terminalelement op de anode en kathode waar de elektriciteit doorheen moet stromen, is het chokepoint in cellen van groot formaat,” zegt Grimm.
Grotere celformaten
Bij ronde cellen gaat de trend in de richting van grotere celformaten, die meer ruimte innemen, zowel in diameter als in hoogte. Dit betekent dat de rol en de cel zelf uiteindelijk groter zijn. Maar het probleem is dat hoe groter de cellen zijn, hoe moeilijker het is om de stroom op te vangen en de warmte af te voeren. “We kunnen deze uitdaging aangaan met individuele tabbladontwerpen. In een tabloos ontwerp kan de draagfolie van aluminium en koper bijvoorbeeld dienen om stroom op te vangen en warmte af te voeren, waardoor beide beter geleid kunnen worden dan met een traditionele tab”, legt Grimm uit. Innovatieve celontwerpen zorgen voor homogeniteit in cilindrische cellen, waardoor grote celformaten mogelijk zijn. Grotere cellen met meer actief materiaal kunnen worden gebruikt om een grotere energiedichtheid te bereiken, wat op zijn beurt het bereik van elektrische voertuigen vergroot.
Verzamelde data
Om verspilling te minimaliseren en de kwaliteit te verhogen, wordt het hele productieproces gedigitaliseerd en in een netwerk opgenomen. Hiervoor verzamelen sensoren gegevens die in realtime samenkomen in de cloud. Traceerbaarheidstechnologieën ontwikkeld door Fraunhofer IPA maken het mogelijk om de verzamelde gegevens toe te wijzen aan de geproduceerde batterijcellen. Elke geproduceerde batterijcel is beschikbaar voor gegevensanalyses en het trainen van kunstmatige intelligentie. Dit maakt het mogelijk om de omstandigheden te traceren waaronder ze zijn geproduceerd en hoe deze verband houden met de bereikte productkwaliteit. De gegevens worden gebruikt om diensten te ontwikkelen met mogelijkheden voor monitoring, analyse en voorspelling. Dit maakt het mogelijk om het productieproces te verbeteren en foutbronnen sneller dan voorheen te elimineren.
Innovatief celontwerp en flexibele productiemethoden
“De innovatieve celontwerpen vereisen een herontwerp en optimalisatie van productieprocessen, die kunnen worden onderzocht in de wikkelfaciliteit. De combinatie van innovatief celontwerp en flexibele productiemethoden is de sleutel tot het voldoen aan de eisen van een snel veranderend energielandschap, waardoor nieuwe oplossingen sneller op de markt kunnen worden gebracht en de weg wordt vrijgemaakt voor duurzame, hoogwaardige batterijtechnologieën,” vat Grimm samen. Fabrikanten en gebruikers van elektrodes, separatoren en cellen krijgen in de faciliteit ook de gelegenheid om hun prototypes, producten, celcomponenten, materialen en ontwerpen te testen.
Het Ministerie van Economische Zaken, Arbeid en Toerisme van Baden-Württemberg financierde de bouw en installatie van het wikkelsysteem.
Openingsfoto: Innovatief onderzoeks- en ontwikkelingsplatform: formaat en ontwerp-flexibel wikkelsysteem (Foto: Fraunhofer IPA/Rainer Bez)
Lees ook: CO2-besparende batterijbehuizingen voor elektrische auto’s
Veelbelovende contra-roterende drijvende windturbines
Een zeer innovatieve turbine die de kosten van offshore-windenergie zou kunnen halveren, wordt getest in Noorwegen. De 19-meter lange, contra-roterende verticale-as turbine is een prototype-ontwerp dat zou kunnen worden opgeschaald naar ongekende grootte en kracht.
De meeste windturbines zien eruit als een propeller op een stokje. Dat werkt uitstekend, maar zodra je het concept opschaalt en meeneemt naar de diepe oceaan, waar wind in grote hoeveelheid beschikbaar is, heeft het ontwerp steeds minder zin. Alle zware onderdelen zitten bovenin, dus het is moeilijk en duur om een drijvende versie te bouwen die niet omvalt en goed te onderhouden is.
Twee keer meer stroomopwekking
Dat maakt de contra roterende drijvende windturbines van World Wide Wind zo fascinerend. Al het zware werk zit onderin – onder water en onder het drijvende ponton van de turbine. Dat voegt genoeg gewicht aan de onderkant en maakt alleen een set ankers noodzakelijk. Met dit nieuwe windturbine kan de twee keer meer stroom worden opgewekt opwekking en de kosten van de generator worden gehalveerd. Dat maakt het systeem beter schaalbaar. Omdat de turbine onderaan onderhouden wordt en niet honderden meters hoog in de lucht, is ook het onderhoud goedkoper.
Contra-roterende turbine
De rotor en stator van de generator zijn verbonden met een paar turbines met verticale as, elk met drie bladen onder een hoek van 45 graden ten opzichte van de hoofdas van de toren. De onderste turbine is ingesteld om in één richting te draaien terwijl de bovenste in de andere richting draait. Door een slimmigheid kantelt de dubbele, contra-roterende windturbine altijd naar een optimale hoe, onafhankelijk van de richting waar de wind vandaan komt. Door de twee turbines die in tegengestelde richting draaien, wordt de snelheid waarmee de rotor in de stator draait effectief verdubbeld.
Geringer wake-effect
De torsie die door de wind op de structuur wordt uitgeoefend, wordt effectief geneutraliseerd door de twee tegengestelde rotaties. Bovendien verlaagt de kegelvormige zwaai van elke rotor de snelheid van het snijpunt en produceert deze een geringer wake-effect, waardoor de windturbines elkaar minder ‘wind uit de zeilen’ nemen. in de praktijk kunnen de windturbines dan ook dichter bij elkaar worden opgesteld. Daardoor kan meer energie uit een bepaald gebied kan worden gegenereerd en hoeven minder kabels te worden gelegd.
Door slimme materiaalkeuzes zouden de turbines volgens World Wide Wind kunnen worden opgeschaald tot een hoogte van 400 meter. Eén enkele turbine zou daarmee 40 MW kunnen opwekken – bijna twee keer zoveel als ’s werelds grootste windturbines op dit moment doen.
IJzerpoeder gebruiken als nieuwe hernieuwbare energiedrager in de industrie
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. Op dit moment is er nog veel onderzoek nodig voor de industrie de nieuwe energiedrager kan implementeren. Een haalbaarheidsstudie en validatie ervan brengen de implementatie een stap dichterbij.
IJzerpoeder heeft geen directe CO₂-uitstoot, een minimale NOx-uitstoot en veilige opslag en transport is mogelijk. Daarom heeft deze nieuwe hernieuwbare energiedrager het potentieel om een realistisch alternatief te zijn voor bedrijven die vanwege congestie niet op het elektriciteitsnet kunnen aansluiten.
Technisch ontwerp
Metalot is een netwerkorganisatie waar innovatie, onderzoek, handel en onderwijs samenkomen en open innovatieclusters vormen. Het doel van Metalot is om een haalbaarheidsstudie op te stellen die de ontwikkeling en implementatie van deze innovatie bevordert. De samenwerking heeft de vorm van een door de overheid gesubsidieerde haalbaarheidsstudie (technisch, economisch en juridisch) voor een volledige end-to-end Metal Power pilot. In deze studie werken SPIE, Metalot en andere organisaties samen om op al deze gebieden invulling te geven. Metalot is verantwoordelijk voor het technisch ontwerp, de economische business case en het projectmanagement. Spie is verantwoordelijk voor het valideren van het technisch ontwerp, het leveren van input met betrekking tot kostprijzen, onderhoud en het valideren van de economische business case.
Alternatieve energiedrager
Netcongestie is ontstaan door een aanzienlijke toename van elektriciteitsverbruikers in Nederland. Om te voorkomen dat het elektriciteitsnet zijn capaciteit overschrijdt, krijgen niet alle bedrijven de gewenste aansluiting en is er een wachtlijst voor nieuwe aanvragen voor een elektriciteitsaansluiting. Hierdoor kunnen bedrijven geen nieuwe activiteiten starten, uitbreiden of verduurzamen. Tegelijkertijd zijn bedrijven op zoek naar meer duurzame brandstofbronnen om de CO₂-uitstoot van hun productieprocessen te verminderen.
Werking
Stijn van Aken, Metal Fuels Project Lead bij Metalot, legt uit hoe deze innovatie een nieuwe energiebron genereert. “De warmte die vrijkomt bij de verbranding van ijzerpoeder kan direct worden toegepast of omgezet in elektriciteit. Dit is vergelijkbaar met hoe andere brandstofbronnen werken. IJzerpoeder kan op grote schaal worden verbrand in een gecontroleerde omgeving, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen.”
Voordelen ijzerpoeder
IJzerpoeder is niet alleen een uitstekende energiebron; het heeft ook veel voordelen als het gaat om veiligheid en circulariteit. Van Aken: “IJzerpoeder corrodeert relatief langzaam. Verspreiding door de wind gebeurt nauwelijks. In tegenstelling tot veel andere brandstofbronnen, zoals waterstof, is ijzerpoeder niet gevoelig voor explosies, waardoor het gemakkelijk en veilig te transporteren is. Bovendien is deze energiebron volledig circulair.”
Opschaling
Steef de Baat, Business Development en Innovation project lead bij Spie, legt uit: “Het roestpoeder dat overblijft na verbranding vangen we op en zetten we om in schoon ijzer met behulp van hernieuwbare energiebronnen zoals wind-, zonne- en waterstof-gebaseerde energie. Het resulterende schone product verbranden we opnieuw in de verbrandingskamer. De geproduceerde warmte wordt direct omgezet in elektriciteit. En zo is de cirkel rond.” Op dit moment richt de pilotstudie zich op een industriële energieverbruiker met een kleinschalig warmteproces van 200 kW, dat wordt aangedreven door ijzerbrandstof. Als dit succesvol is, wil SPIE de implementatie van de technologie opschalen naar een breder scala van energieopbrengsten en eindgebruikers.
Koolstofarme economie
De eerste ijzerpoedertoepassingen zijn stadsverwarming, industriële processen en elektriciteitsopwekking. Bedrijven willen graag hun ecologische voetafdruk verkleinen, maar hebben tegelijkertijd meer energie nodig om hun operationele activiteiten voort te zetten. Bij de verdere ontwikkeling van ijzerpoeder als energiedrager voorziet Spie Metalot van kennis en expertise op het gebied van technisch ontwerp, constructie, installatie, onderhoud en service en het valideren van de economische business case. De Baat: “Met deze samenwerking stimuleren we de ontwikkeling en implementatie van deze duurzame innovatie en dragen we bij aan de overgang naar een koolstofarme economie.”
Bron en foto: Spie
Lees ook: 900.000 euro subsidie voor ijzerpoeder als energiedrager
Mogelijk WK-voetbalstadion bovenop wolkenkrabber met 170 km lengte
Saoedi-Arabië is kandidaat voor het wereldkampioenschap voetbal in 2034. Als het lukt, wil de Saoedische overheid een futuristisch nieuw stadion bouwen op de gedurfde 170 km lange stad in de woestijn, de Line.
De Line
De Line zelf is een horizontale wolkenkrabber die het voorstellingsvermogen te boven gaat. De wolkenkrabber is momenteel in aanbouw is in het noordwesten van Saoedi-Arabië. Hij wordt in fasen gebouwd en zal de vorm aannemen van een gespiegelde rechthoek in de woestijn, waar na voltooiing tot 9 miljoen permanente bewoners zullen wonen. Iets meer dan de helft van de inwoners van Nederland in een grote gespiegelde rechthoek in de woestijn.
Er zijn geruchten dat de oorspronkelijke, ambitieuze lengte van de Line, 170 km (105 mijl) om precies te zijn, zal worden verminderd. Het wereldkampioenschap voetbal bevestigt echter dat de Saoedi-Arabische autoriteiten vastbesloten zijn om het eerste deel in 2030 te voltooien. Dit eerste deel zal 2,4 km lang zijn, 500 m hoog en 200 m breed. Het loopt ook langs een grote kunstmatige jachthaven.
Neom stadion
Saoedi-Arabië wil met het WK de regionale rivaal Qatar overtreffen. Het zogenaamde Neom Stadion is zeker een goede manier om dit te doen. In dit vroege stadium zijn er nog maar weinig details bekend, maar we weten dat het geïnstalleerd zal worden op de bovenste verdieping van de Line, op een hoogte van 350 meter boven de grond. De afbeelding uit het bidbook van de FIFA laat een futuristisch ogend stadion zien. Het draait volledig op hernieuwbare energie, voornamelijk uit wind- en zonne-energie. Er zullen ook uitstekende transportverbindingen zijn binnen de gespiegelde stad naar restaurants en hotels. Maar net als in Qatar blijft hitte een probleem voor toeschouwers en spelers.
Volgens het bidbook wordt het Neom stadion het meest unieke stadion ter wereld. Met een veld dat 350 meter boven de grond ligt, adembenemende vergezichten en een dak dat geïntegreerd is in de stad zelf, zal het stadion een ongeëvenaarde ervaring zijn. Het zal gebruikmaken van de meest geavanceerde technologie voor spelers, toeschouwers en media. Het stadion zal een capaciteit hebben van meer dan 45.000 personen.
Het Neom Stadion is het interessantste van in totaal 15 stadions die gepland staan voor het wereldkampioenschap voetbal van Saoedi-Arabië. De bouw moet in 2027 beginnen en de oplevering wordt verwacht in 2032.
Thermo-elektrische generatoren halen elektriciteit uit een kopje (warme) koffie
Zogeheten thermo-elektrische generatoren zetten omgevingswarmte om in elektriciteit. Ze kunnen worden gebruikt om stroom te leveren aan een breed gamma van toepassingen. Van draagbare toestellen en sensoren tot afgelegen elektronicasystemen zoals satellieten. Maar om deze toepassingen in de praktijk te brengen, moeten ze aan een aantal voorwaarden voldoen. De generatoren moeten flexibel zijn, en beschikbaar zijn in tal van verschillende vormen. Bovendien moeten ze relatief makkelijk te produceren zijn. Materiaalonderzoekers aan de KU Leuven hebben deze vereisten aangepakt door een vernieuwend productieproces te ontwikkelen.
Een temperatuurverschil van een paar graden volstaat om een bruikbare hoeveelheid elektrische stroom op te leveren. Bijvoorbeeld om een lamp te laten branden of een draagbaar toestelletje of een sensor te laten werken. Materialen die warmte in elektriciteit omzetten, worden thermo-elektrische generatoren genoemd. Ze kunnen worden gemaakt van metaal of halfgeleidermateriaal en hebben gewoonlijk een klein formaat. Daardoor kan men met die generatoren de omgevingswarmte benutten die overal rondom ons beschikbaar is. Zelfs op ons lichaam – dat uiteraard voortdurend warmte produceert. Het grote voordeel van thermo-elektrische generatoren? Ze kunnen toestellen van stroom voorzien zonder stroomdraden of batterijen.
Thermo-elektrische generatoren
Maar vóór dergelijke toestellen zonder draden of batterijen kunnen worden gebouwd, moeten eerst de juiste thermo-elektrische generatoren beschikbaar zijn. Flexibiliteit en veelzijdigheid zijn hier van belang. Thermo-elektrische generatoren moeten in heel wat verschillende vormen worden gemaakt en flexibel zijn. Dat laatste in het bijzonder is momenteel nog een aanzienlijke uitdaging: de bestaande thermo-elektrische generatoren zijn vaak heel stijf of star en breken bij de geringste vervorming.
Metaalpoeder op een plasticfilm
Maar dat is niet het geval met de generatoren die de groep van Francisco Molina-Lopez ontwikkelde. Molina-Lopez is docent aan het departement materiaalkunde van de KU Leuven. De materiaalonderzoekers bedachten een nieuwe methode om snel en relatief eenvoudig thermo-elektrische generatoren te produceren. Daartoe smelten ze metaalpoeder op een plasticfilm door middel van laagsgewijze productie met behulp van laserlicht. De thermo-elektrische generatoren worden op die manier ‘gedrukt’ in de vorm van platte strips. De strips kunnen met kleefband worden aangebracht op oppervlakken die warmte afgeven. Doordat ze plooibaar zijn, mogen die oppervlakken ook gebogen zijn.
Koffiemok
De onderzoekers demonstreerden dit door hun thermo-elektrische generatoren op een koffiemok te plakken. De inhoud daarvan gaf genoeg warmte af om een aantal microwatt elektriciteit te produceren. De hoeveelheid is voldoende voor een rekenmachine, een elektronisch horloge of een RFID-tag. Bij een andere demonstratie bracht een onderzoeker strips op zijn arm aan, waarna hij zijn ‘eigen’ elektriciteit opwekte.
Materiaal met thermo-elektrische eigenschappen
De strips zijn gemaakt van bismuttelluride, een materiaal dat bekendstaat om zijn thermo-elektrische eigenschappen. ‘We gebruiken dit materiaal als standaard,’ legt Molina-Lopez uit, ‘omdat het met voorsprong het beste is voor thermo-elektrische generatoren bij kamertemperatuur. Maar we hopen het productieproces in de toekomst naar andere materialen uit te breiden.’ Een van de voordelen van het nieuwe proces is dat grote stukken thermo-elektrisch materiaal in relatief korte tijd kunnen worden geprint.
Hergebruik
Bovendien kan het overgebleven geprinte materiaal op de plasticfilm hergebruikt worden. ‘We verspillen dit kostbare materiaal dus niet tijdens het productieproces.’ Molina-Lopez en zijn collega’s lieten zien dat ze de resten van het materiaal meermaals kunnen hergebruiken zonder prestatieverlies. In een volgende stap willen ze hun methode en ontwerp verbeteren om ook het materiaal van uit bedrijf genomen thermo-elektrische generatoren te recycleren.
Bron en foto’s: KU Leuven
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.
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
Proef met vliegwiel als duurzame, kinetische batterij op bouwplaats gestart
BAM Materieel en QuinteQ Energy starten op een bouwplaats in Amsterdam een proef met een vliegwiel als duurzame, kinetische batterij. De inzet van een vliegwiel als peakshaver kan netcongestie voorkomen op momenten dat bijvoorbeeld een veel vermogen eisende torenkraan draait. Het vliegwiel wordt geplaatst in een container op het project in de Sluisbuurt in Amsterdam waar BAM Wonen 767 studentenwoningen realiseert.
Een vliegwiel slaat energie op in beweging en levert die energie weer enorm snel aan de bouwplaats wanneer nodig. QuinteQ Energy gebruikt een elektrische motor-generator om het vliegwiel in beweging te brengen. Door de rotor steeds harder te laten spinnen, laadt de kinetische batterij op. Door het vliegwiel af te remmen met de motor-generator wordt de beweging weer omgezet naar elektriciteit. Aan deze mechanische techniek komen geen chemische processen en schadelijke stoffen te pas. Dit verbetert de brandveiligheid. Daarnaast is het vliegwiel volledig recyclebaar. Daardoor is het een duurzamer alternatief.
Meest geavanceerde vliegwiel ter wereld
Het QuinteQ-vliegwiel is oorspronkelijk ontwikkeld door Boeing voor een ruimtevaarttoepassing. Het wordt algemeen erkend als het meest geavanceerde vliegwiel ter wereld. Het vliegwiel draait in een gepatenteerd vat. Daarmee wordt de veiligheid van personen en materieel gewaarborgd, zonder dat het zoals gebruikelijk in de grond geplaatst hoeft te worden. Door dit vat en het compacte ontwerp is het mogelijk het vliegwiel in containers te plaatsen en in te zetten, zowel voor tijdelijke als permanente toepassingen.
Lange levensduur
Het vliegwiel dat op de bouwlocatie van BAM is geplaatst is licht, compact en verplaatsbaar. De rotor draait op hoge snelheden in een vacuüm en zonder wrijving dankzij een uniek, magnetisch lagering-systeem waardoor energie het meest efficiënt kan worden opgeslagen en weer vrijgegeven. Dit zorgt ervoor dat het systeem extreem veel ontlaadcycli en een lange levensduur heeft. De proef start in de winter om te ervaren hoe het vliegwiel in koude omstandigheden functioneert.
Breed toepasbaar vliegwiel
Het vliegwiel dat nu is ingezet is een prototype. De resultaten van de proef wil QuinteQ Energy benutten voor verdere productontwikkeling. Het prototype wordt geplaatst in een 20ft container, maar voor het uiteindelijke product zal een10ft container worden toegepast om zo weinig mogelijk ruimtebeslag op een bouwplaats in te nemen. BAM Materieel wil inzicht vergaren in welke duurzame oplossingen er mogelijk zijn om bouwplaatsen duurzamer en energiezuiniger te laten functioneren. En levert met deze proef een bijdrage aan de strategie van BAM ‘Bouwen aan een duurzame toekomst’, met duurzaamheid, digitalisering en industrialisatie als belangrijke speerpunten.
Meetdata
Materieelverhuurder Van der Spek Vianen participeert in de proef door extra meetdata over de torenkraan te leveren waarmee analyses en simulaties verricht kunnen worden. Als torenkraanverhuurder is Van der Spek Vianen betrokken bij de uitdagingen van haar klanten en geïnteresseerd in oplossingen voor netcongestie.
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
Verwarming van huizen via ijzerpoeder
RIFT is een spin-off die is ontstaan uit studententeam SOLID van de TU/e. Het verwarmde vijfhonderd huizen in Helmond via de zogeheten Iron Fuel Technology. Daarbij wekt een warmteboiler warmte op via de verbranding van ijzerpoeder. Op deze manier kwam er geen CO2 vrij wanneer de bewoners van de huizen de verwarming aanzetten of in de douche stapten.
CEO Mark Verhagen spreekt van een enorme mijlpaal. De test om huizen te verwarmen via ijzerpoeder duurde in totaal 40 uur. In die tijd is 5 ton minder CO2 en 66 procent minder stikstof uitgestoten dan normaal het geval is. De technologie van RIFT was via het warmtenet van energieleverancier Ennatuurlijk aangesloten op de woningen in Helmond.
Stap in de goede richting
“Ons doel is om de CO2-uitstoot vanaf 2050 met 1 gigaton per jaar te reduceren”, legt Verhagen uit. “Dat komt overeen met zeven keer de hoeveelheid die Nederland nu op jaarbasis uitstoot. Met dit succes zetten we een stap in de goede richting.” Dat zegt de CEO die denkt dat uiteindelijk vooral de energie-intensieve industrieën van deze technologie kunnen profiteren. “Die zijn nu verantwoordelijk voor minstens 40 procent van de CO2-uitstoot in Nederland.”
Verbranden van ijzerpoeder
RIFT verhit water voor het warmtenet door ijzerpoeder te verbranden. Daardoor ontstaat een enorme vlam. Deze vlam verwarmt een grote boiler. Hier komen geen broeikasgassen bij vrij. Het enige restproduct is roest en dat kan weer opnieuw worden omgezet in ijzerpoeder. Huishoudens merken niets van dit proces: heet water is heet water, onafhankelijk van hoe dit verwarmd is.
Geen nieuw idee
Het idee om ijzer als brandstof te gebruiken, is niet nieuw, maar vanwege de brede acceptatie van het gebruik van fossiele brandstoffen werd er lang geen stimulans gevoeld om deze technologie verder te ontwikkelen. Het concept kwam in 2015 pas echt van de grond toen professor Philip de Goey een onderzoeksprogramma startte aan de TU/e met drie van zijn studenten. Hieruit is studententeam SOLID voortgekomen, en van daaruit is RIFT ontstaan.
Bron: TU/e ; Openingsfoto: RIFT wekt warmte op via de verbranding van ijzerpoeder (foto: Krols Media)
Foto 2: de productie van ijzerpoeder (foto: Krols Media)
Provincie investeert 1,5 miljoen euro in ’slimme oplossingen’ om elektriciteitsnet te ontlasten
Bedrijven die gezamenlijk stroom willen delen op een bedrijventerrein of agrariërs die overtollige zonnestroom willen opslaan in een batterij kunnen daarvoor subsidie krijgen van de provincie Noord-Holland. Dat geldt ook voor bewonerscollectieven die samen energie willen opslaan of voor andere slimme oplossingen die het elektriciteitsnetwerk ontlasten. De provincie investeert ook in 2023 in totaal 1,5 miljoen euro in een subsidie die deze oplossingen mogelijk maakt.
Dit is de tweede openstelling van de subsidie oplossingen bij netcongestie (SON) om het elektriciteitsnet te ontlasten. De regeling werd in 2022 binnen 10 dagen overschreven. De grote belangstelling maakt duidelijk dat de subsidieregeling in een behoefte voorziet en bedrijven hiermee aan de slag willen.
Vraag naar energie
De vraag naar elektriciteit groeit hard. Steeds meer huizen schakelen over op warmtepompen. Het aantal elektrische auto’s groeit en bedrijven elektrificeren om te verduurzamen. Ook wordt er op steeds meer plekken lokaal energie opgewekt door zonne- en windparken. Op verschillende plekken in de provincie heeft het elektriciteitsnetwerk daardoor zijn maximale capaciteit bereikt. De provincie doet er samen met de netbeheerders en gemeenten alles aan om ervoor te zorgen dat het elektriciteitsnetwerk in Noord-Holland optimaal blijft functioneren.
Energieoplossingen
Er zijn uiteenlopende alternatieve oplossingen die efficiënt of beperkt gebruik maken van het elektriciteitsnet. Dergelijke slimme energieoplossingen zijn in veel gevallen sneller te realiseren dan netuitbreidingen. Soms zijn het tijdelijke oplossingen, totdat de uitbreidingen van het elektriciteitsnetwerk klaar zijn. Vaak zijn het ook duurzame oplossingen voor de toekomst.
Haalbaarheid en realisatie
De subsidie kan worden gebruikt om een haalbaarheidsstudie uit te voeren en voor het daadwerkelijk realiseren van oplossingen. Per samenwerkingsverband is maximaal 250.000 euro beschikbaar voor een collectieve oplossing, individuele partijen komen in aanmerking voor een tegemoetkoming van maximaal 75.000 euro. Van 23 mei tot en met 30 november 2023 kan de subsidie aangevraagd worden via het subsidieloket van de provincie.