De Ingenieur september 2019

T EC H N I E K M A A K T J E W E R E L D

DE INGENIEUR nummer 9 | jaargang 131 | september 2019

Cyberdreiging Nederlandse energiecentrales, bruggen en sluizen niet klaar voor digitale aanvallen

Cursussen en HBO-opleidingen AutoCAD, Revit (BIM), Inventor Fusion en 3ds Max incl.

Gratis leer- en naslagwerk Families en symbolen Studeren in een klein groepje Officieel Certificaat Autodesk

Voor data’s en aanmelding kijkt u op: Meer informatie?

024 - 356 56 77

www.CADCollege.nl

bel voor advies op maat

Info@CADCollege.nl stel uw vraag per email

OP ZOEK NAAR EEN EVENT-LOCATIE IN HARTJE DEN HAAG? Huur een stijlvolle ruimte in het monumentale KIVI-pand.

Kijk op www.kivi.nl/zaalverhuur

1/2 adv zaalverhuur-def.indd 1

01-04-19 13:18

Illustratie Mirjam Riemens/Studio Vonq

12 ONTWRICHTING Stel dat een hacker een sluisdeur opent bij hoog water. Of een energie­ centrale lamlegt, midden in de winter. Volgens deskundigen kan zoiets ­zomaar gebeuren als overheid en bedrijven hun digitale beveiliging niet snel op orde krijgen. ‘Mijn vrees is dat er eerst een ramp moet plaats­ vinden voordat de politiek cybersecurity serieus neemt.’

29 WARMTEWINST Op allerlei plekken verdwijnt er warmte de lucht of het water in. Een Enschedees bedrijfje bedacht een machine die daar handig gebruik van weet te maken.

46 DE BESTE BRANDSTOF In de onderzoekswereld wordt er flink over gedebatteerd: kun je met het oog op milieu en klimaat beter rijden op batterijen of op waterstof?

50 TAALTRUBBELS Een ingenieur moet niet alleen technisch onderlegd zijn, maar ook heel precies kunnen lezen en helder kunnen schrijven.

En daar schort het bij techiekstudenten nog weleens aan.

Geknipt Vooraf Focus Giesen Cybersecurity Möring Sluiskolk Eefde Kleine satellieten To do Restwarmte benutten Hackathons Quote Inbox Eureka Rolf zag een ding Batterij of waterstof?

Podium To do Taalvaardigheid studenten Punt Media Voorwaarts Groene bedoelingen Passie

T EC H N I E K M A A K T J E W E R E L D

DE INGENIEUR nummer 9 | jaargang 131 | september 2019

Cyberdreiging Nederlandse energiecentrales, bruggen en sluizen niet klaar voor digitale aanvallen

Lees het laatste technieknieuws op www.deingenieur.nl facebook.com/deingenieur.nl @de_ingenieur

40 WENDBAAR WIEL Een wielmodule met een stuurhoek van 360 graden, waarmee een voertuig opti­ maal kan manoeuvreren: dat is waar het Britse bedrijf Protean Electric aan werkt.

Ook in Eureka: een robothandschoen waarmee je zowel een zachtgekookt eitje als een flinke zak aardappels kunt oppak­ ken, een pleister die de genezing bevor­ dert met elektrische pulsen en meer.

Energiecentrales zijn kwetsbaar voor cyberaanvallen.

Illustratie Mirjam Riemens/Studio Vonq

EUREKA

jaargang 131 nummer 9 september 2019

Grote bedrijven tackelen problemen de laatste tijd maar al te graag met een hackathon. Leidt dit samen puzzelen onder grote tijdsdruk echt tot innovatie?

illustratie Peter Welleman

INHOUD

32 SNELKOOKPAN

2 3 4 5 12 20 21 24 28 29 32 36 39 40 45 46 49 49 50 53 56 60 62 64

COLOFON

GEKNIPT

ABONNEMENTEN Leden van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap.

Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): • magazine € 128,50 per jaar • digitaal € 69,- per jaar • losse nummers € 15,- (inclusief verzending) Abonnementen worden tot wederopzegging aangegaan en ten minste voor de vermelde periode. Het abonnement kan na deze periode per maand worden opgezegd. U kunt uw opzegging het beste via onze website doorgeven: www.deingenieur.nl/lezersservice

ABONNEESERVICE DE INGENIEUR Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswijzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonneeservice’. www.deingenieur.nl adres Postbus 30424, 2500 GK Den Haag e-mail abonneeservice@ingenieur.nl tel. 070 39 19 850 (bereikbaar op maandag, ­dinsdag, donderdag en vrijdag van 9 tot 14 uur)

DE INGENIEUR ALS PDF Abonnees die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, ­kunnen daarvoor terecht op de website: www.deingenieur.nl/pdf

REDACTIE drs. Pancras Dijk (hoofdredacteur), ir. Jim Heirbaut, drs. Jean-Paul Keulen (eindredacteur), Marc Seijlhouwer MSc

VORMGEVING Hannie van den Berg Grafische Vormgeving & DTP, Houten

REDACTIEADRES Prinsessegracht 23 2514 AP Den Haag Postbus 30424 2500 GK Den Haag tel. 070 391 9885 e-mail redactie@ingenieur.nl website www.deingenieur.nl

ADVERTENTIES Sandra Broerse e-mail sandra.broerse@kivi.nl tel. 06 – 46 61 86 14 DRUK Bariet Ten Brink, Meppel

­

‘Mission control en de astronauten gedragen zich als cowboys in een western, als James Bond ten overstaan van tien schurken.

Het is één grote performance van koelbloedige mannelijkheid.

Niets aan de hand hoor! Alles onder controle!’

Columnist Marjan Slob constateerde bij het zien van de documentaire ­Apollo 11 dat we sinds de eerste maanlanding heel anders zijn gaan ­aan­kijken tegen emoties (de Volkskrant).

‘Journalisten: 8chan is niet ‘onbekend’, maar een mainstream platform. Al jaren. En als ge er ‘dark web’ bij lapt, kom ik u hoogst­ persoonlijk een draai om de oren geven.’

De Vlaamse informaticus en ingenieur Jeroen Baert waarschuwt de pers naar aanleiding van het nieuws dat de dader van de schietpartij in El Paso van tevoren een verklaring op het forum 8chan zou hebben geplaatst (Twitter).

‘We willen niet voorschrijven wat mensen moeten eten, maar zowel het klimaat als de volksgezondheid zou erbij zijn gebaat wanneer mensen in rijke landen minder vlees zouden consu­ meren.’

Hans-Otto Pörtner, ecoloog en covoorzitter van een van de IPCC-werk­ groepen, naar aanleiding van een nieuw IPCC-rapport dat betoogt dat ons landgebruik, onze landbouw en onze eetgewoonten op de schop moeten met het oog op de klimaatverandering (Nature).

De Ingenieur verschijnt 12 maal per jaar. © Copyright 2019 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, via internet of op welke andere wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Niet in alle gevallen is na te gaan of er op de illustraties in dit nummer nog copyright rust.

Waar er nog verplichtingen zijn tot het betalen van auteursrecht is de uitgever bereid daar alsnog aan te voldoen.

ISSN 0020-1146

LIDMAATSCHAP KONINKLIJK INSTITUUT VAN INGENIEURS Het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) is de beroepsvereniging voor hoger opgeleide technici in Nederland. Iedereen die hoger technisch onderwijs volgt, heeft gevolgd of een sterke affiniteit heeft met techniek, kan lid worden van KIVI. Leden ontvangen vanuit het lidmaatschap technologietijdschrift De Ingenieur. Kijk voor meer lidmaatschapsvoordeel op www.kivi.nl/lidmaatschap.

CONTRIBUTIE 2019 Regulier lidmaatschap: € 137,50 Afgestudeerd in 2018/2019: € 69,Studentlidmaatschap: € 44,Seniorlidmaatschap: € 108,De contributie voor leden in het buitenland is gelijk aan die voor leden woonachtig in Nederland.

Een lidmaatschapsjaar loopt van 1 januari tot en met 31 december.

Bij lidmaatschappen die in de loop van het jaar ingaan, wordt de ­contributie naar rato berekend. Aanmelden voor het lidmaatschap kan via www.kivi.nl/lidworden.

OPZEGGEN LIDMAATSCHAP Het lidmaatschap wordt jaarlijks automatisch verlengd. Beëindiging van het lidmaatschap kan per het einde van het kalenderjaar. Er geldt een opzegtermijn van ten minste één maand; een schriftelijke opzegging per brief of e-mail dient uiterlijk 1 december in ons bezit te zijn. Na ontvangst van de opzegging en eventueel verschuldigde contributie verstuurt de ledenadministratie een bevestiging.

CORRESPONDENTIEADRES Koninklijk Instituut Van Ingenieurs t.a.v. Ledenadministratie Postbus 30424 2500 GK Den Haag tel 070 391 98 80 ledenadministratie@kivi.nl

‘We kijken continu naar films over het maken van films. Waar­ om passen we dit idee niet toe op een andere enorme en groeien­ de industrie?’

Gamejournalist Noelle Warner vindt dat computerspellen vaker dynamisch, geïntegreerd commentaar moeten bevatten, waarin programmeurs en ontwerpers meer vertellen over hun bijdragen aan de game (Nerdist).

‘Lijkt me geen reclame voor kernreactoren. Het gaat al niet zo best met de sector.’

Henri Bontenbal, Senior Strategy Consultant bij Stedin, reageert op de ­vergelijking die de Amerikaanse politiek adviseur Anthony Scaramucci onlangs maakte tussen president Donald Trump en een nucleaire reactor tijdens een meltdown (Twitter).

‘Ik denk dat we binnen drie jaar klaar kunnen zijn voor ­lancering.’

Projectleider Patrick McClure over Kilopower, een kernreactor bedoeld voor ruimtemissies en bases op de maan of Mars, die 1 tot 10 kW kan opwekken en vijftien jaar hoort mee te gaan (Space.com).

‘Het risico van een te groot geloof in data-analyses is dat de ­kennis van professionals ondergeschikt wordt aan wat de ­computer zegt.’

Remco Spithoven, lector maatschappelijke veiligheid aan Hogeschool ­Saxion, waarschuwt dat gemeentes hun veiligheidsbeleid niet alleen maar op digitale data moeten baseren (Trouw).

ALS HET DAK NEERKOMT

Drs. Pancras Dijk is hoofd­ redacteur van De Ingenieur.

Wanneer supporters zich gaan afvragen of ze nog wel veilig zijn in een ­stadion, staat de reputatie van ­ontwerpers en bouwers op het spel

Wel zijn er nog diverse andere stadions uit dezelfde tijd als het in 2006 opgeleverde AZ-stadion.

Sommige daarvan zijn zelfs door dezelfde partijen ontworpen en gebouwd. Wanneer supporters zich gaan afvragen of ze nog wel veilig zijn in een sta­ dion, staat de reputatie van ontwerpers, bouwers en inspecteurs op het spel. Een doorwrocht onderzoek met concrete aanbevelingen is dan een manier om vertrouwen te herwinnen.

Of u nu wel of niet van voetbal houdt: ik raad u van harte aan om op zondag 6 oktober naar Den Haag te komen. In de grote zaal van KIVI vieren we dan het Weekend van de Wetenschap. Een tiental inspirerende ingenieurs – op www.kivi.nl kunt u zien welke – komt dan vertellen over haar of zijn werk en net als de voorgaande vier edities belooft het een geweldige dag te worden. Ik kijk ernaar uit u dan te begroeten. En neem vooral uw dochters en zonen mee. Want wie weet bent u wél succesvol in het overbrengen van het virus – het ingenieursvirus, in dit geval.

Als supporter én als journalist wil ik natuurlijk direct ­begrijpen hoe dit heeft kunnen gebeuren. In de media buitelen experts over elkaar heen met hun speculaties; ook zelf heb ik allerlei bouwkundigen ongegeneerd ­gevraagd naar hun theorieën. Toch is het misschien ­beter om even te wachten met oordelen. Zoals een arts zich niet zal wagen aan het diagnosticeren van een ­patiënt die hij of zij niet in de spreekkamer heeft ­gehad, zo zou het een inge­nieur sieren geen scherpe conclusies te trekken enkel op basis van hearsay.

Inmiddels lopen er diverse onderzoeken naar het ‘dakdrama’, zoals sommige media de instorting met gevoel voor pathetiek noemen. Ik denk dat we vooral gelukkig mogen zijn dat een werkelijk drama ons bespaard is gebleven doordat het stadion leeg was.

foto Inge van Mill

VOORAF

H

et was wel even schrikken toen afgelopen maand een deel van de dakconstructie van het AZ-stadion bezweek. Als voetballiefhebber en geboren West-Fries – ik heb mijn voornaam te danken aan mijn nabij Alkmaar ­gelegen geboorteplaats Sint Pancras – kan ik het namelijk niet helpen supporter van AZ te zijn. Ik ga lang niet naar elke wedstrijd kijken, maar een paar keer per seizoen kom ik mijn club aanmoedigen. In mei zat ik nog op de getroffen Molenaarstribune. Ik moet er niet aan denken wat er had kunnen gebeuren als het toen stevig had gewaaid. Of als het mis was gegaan tijdens die ene wedstrijd eerder in het voorjaar, toen ik voor het eerst twee van mijn dochters had meegesleurd in een hopeloze poging ze met het rood-witte AZ-virus te besmetten.

september 2019 | de ingenieur 9 | 3

Enschede zet in op drones

Slimme laadpalen

foto Guszti Eiben

Wat ging er mis bij het AZ-stadion?

Lees het laatste ­technieknieuws op www.deingenieur.nl

De Robot Fabricator, met van rechts naar links een 3D-printer die onderdelen ­ver­ vaar­digt, een robot­ arm die de robotjes in elkaar zet en een ‘organenbank’ met onder­delen.

FOCUS

EVOLUTIE VOOR ROBOTS In een nieuwe ‘geboortekliniek’ voor robotjes vervaardigen 3D-printers onderdelen, waar een robotarm eenvoudige robotjes van maakt. Het plan is om hier een evolutieachtig proces op los te laten, zodat alleen de beste machientjes hun eigenschappen doorgeven aan de volgende generatie.

Het apparaat, dat onderzoekers van de Vrije Universiteit ­Amsterdam en een aantal Britse universiteiten eind augustus presenteerden op een conferentie, werkt als volgt. Een 3D-­ printer produceert het skelet van de robot, waarna een robotarm dit verplaatst naar de assembly area. Hier brengt dezelfde arm verschillende ‘organen’ uit een ‘organenbank’ aan op het skelet. Dit zijn actieve componenten zoals een batterij, een ­processor, een camera, een aanrakingssensor, een grijper of een wiel. Nadat de elektronische componenten met kabeltjes op de batterij zijn aan­gesloten, is de robot klaar.

Dan kan de robot worden losgelaten in een testomgeving, waar moet blijken hoe goed hij functioneert. De onderzoekers gebruiken daar nu nog maar één criterium voor, namelijk hoe makkelijk hij zich voortbeweegt. Door obstakels op het pad van de ­r­obots te plaatsen, zoals een blokje of een hellend vlak, moet blijken hoe elke variant daarmee omgaat.

onder redactie van ir. Jim Heirbaut m.m.v. drs. Pancras Dijk en Marc Seijlhouwer MSc

Beter dan ingenieurs?

De beste robots mogen zich vervolgens ‘voortplanten’. Dat ­betekent dat het bouwplan van de robot – zijn ‘genetische code’ – wordt gebruikt voor het ontwerp van een nieuwe robot.

‘We moeten nog bekijken hoe die voortplanting gaat werken. ­Misschien nemen we de beste robots en muteren we hun ­genen een beetje. Of we kruisen drie succesvolle robots, zodat ze ­kinderen krijgen’, zegt prof.dr. Guszti Eiben van de Vrije ­Uni­versiteit.

4 | de ingenieur 9 | september 2019

Evolutie kan een krachtig mechanisme zijn om gespecialiseerde robotjes te ­ontwikkelen, verwachten de betrokken ­wetenschappers. ‘Het feit dat op aarde in praktisch alle omgevingen levens­vormen zijn ontstaan, laat zien dat ­natuurlijke evolutie heel goed is in het voortbrengen van gespecialiseerde organismen’, schrijven ze in een artikel over hun apparaat.

‘Je mag dus aannemen dat kunstmatige evolutie gespecialiseerde robots kan voortbrengen voor u ­ iteenlopende omgevingen en taken.’ Hierin klinkt de hoop door dat evolutie misschien wel ­betere robots kan ontwerpen dan ­inge­nieurs.

Zover is het nu echter nog niet. De Robot Fabricator maakt deel uit van het onderzoeksproject ARE (Autonomous Robot Evolution), dat nog drie jaar loopt. Doel van dit project is om een ecosysteem te bouwen waarin eenvoudige robotjes kunnen evolueren.

Parallel aan deze ­fysieke wereld moet er ook een virtuele wereld komen, waarin honderden gesimuleerde robots tegelijk bestaan. Daarmee is de evolutie van de fysieke robots te versnellen, maar volgens Eiben blijven die fysieke robots wel nodig. ‘Je kunt veel dingen simuleren, maar fysieke ­omgevingen zijn zó complex dat simulaties al snel niet meer ­betrouwbaar zijn.’ (JH)

ALMERE KRIJGT HENNEPFIETSPAD

Daarvoor is gerecycled beton gemengd met hennepvezels, een restproduct uit de industrie. Die gebruikt hennep vooral als grondstof voor composieten, waarbij de vezels van de hennepplant over­ blijven. Nu maakt men daar vaak stal­ strooisel van, dat na kort gebruik wordt afgedankt, waarbij de CO2 vrijkomt die in het materiaal zit opgesloten. ‘In het fietspad ligt de CO2 voor vijftig jaar vast’, zegt Leon Joore MSc van Millvision, het bureau dat het beton mede ontwikkelde.

5 % van het beton bestaat uit vezels.

Daardoor is het beton 15 % lichter. ‘Voor een jonge polder als de Flevopolder is dat handig; dan treedt er minder bodemdaling op.’

Millvision en de partners experimen­ teerden de afgelopen anderhalf jaar met verschillende vezels. Stengels van tomatenplanten en waterplanten, waar­

Echte wereld Het beton bestaat verder voor een deel uit puin, afkomstig van sloopprojecten in de gemeente Almere. Normaal is dat een restproduct waar weinig mee kan, maar steeds vaker zoekt de indu­ strie manieren om het puin te recyclen tot beton. Het lokale recyclingbedrijf Cirwinn kan het puin scheiden in drie componenten, die vervolgens opnieuw zijn te mengen.

‘Het is leuk om dit soort innovatieve dingen uit het lab naar de echte wereld te brengen’, zegt Joore. ‘Maar het is ook spannend. Hoe zal het beton uitharden?

Wat zijn dan de eigenschappen? En wat vindt de gebruiker ervan? Dat wordt een spannende tijd.’ (MS)

3D-LAB IN SIERRA LEONE

foto Millvision BV

van Millvision eerder al papier maakte, kwamen in aanmerking. Maar uitein­ delijk bleek hennep de meest geschik­ te kandidaat. ‘Hennep uit Nederland welteverstaan, want dit soort circulaire projecten moet je lokaal doen. Dat past bij de duurzame visie.’

Het van hennepbeton gemaakte fietspad in Almere, vlak na het gieten in augustus.

Inmiddels hardt het pad uit.

GIESEN illustratie Matthias Giesen

In augustus is in Almere de a ­ anleg ­gestart van een fietspad dat is ­gemaakt van het circulaire en duur­ zame materiaal hennepbeton.

Na jaren van bloedvergieten telt Sierra Leone nog ­talloze geweldslachtoffers. Velen zouden geholpen zijn met een prothese, maar slechts weinigen hebben daar toegang toe. Een groep studenten van de opleiding technische geneeskunde aan de ­Universiteit Twente wil dat veranderen. Met steun van het 3D-lab in het Radboudumc gaan ze in Sierra Leone een 3D-lab op­zetten.

‘Met 3D-printers kun je relatief makkelijk protheses of spalken maken’, zegt initiatiefnemer Merel van der Stelt, die als masterstudent tien weken onderzoek deed in het ziekenhuis. Eerst wordt de stomp ­gescand, dan de goede hand of arm. Op basis van die laatste wordt dan een kunststof kopie geprint die op de stomp past. Voor de patiënt, die zich soms schaamt voor de verminking, maakt de prothese een wereld van verschil, merkte Van der Stelt. Reden om het project uit te breiden. Voor 6000 euro is al een 3D-lab in te richten om patiënten aan betaalbare ­prothesen te helpen. Om het project van de grond te krijgen, is een crowdfundingscampagne opgezet.

Meer informatie op 3DSierraLeone.com. (PD) september 2019 | de ingenieur 9 | 5

FOCUS

De verstening van Nederland We willen allemaal wonen en werken. Dat gaat ten koste van groen in ons land. Het Centraal Bureau voor de Statistiek houdt bij welk percentage van het grondgebied bestemd is voor woningen, bedrijven en infrastructuur, en kwam eind augustus met de nieuwste cijfers. Die betreffen de periode 1996­2015: de tijd waarin Vinex­wijken en bedrijventerreinen steeds grotere happen namen uit met name landbouwgrond.

Bebouwd grondgebied

Vinex-wijken

Bedrijventerreinen

In 2015 werd 14,6 % van het Nederlandse grondgebied gebruikt voor wonen, werken en infrastructuur. In 1996 was dat nog 13 %.

Het aandeel woongebied groeide het sterkst in gemeentes met Vinex­wijken.

Het aandeel bedrijventerreinen groeide met name in gemeentes met grote havens.

Groei woongebied 1996­2015 in procenten

Oppervlakte bedrijventerreinen x 1000 ha

Areaal bebouwd grondgebied x 1000 ha wonen werken infrastructuur 600

90,9

Barendrecht

Sittard­Geleen

1,22

Haarlemmermeer

1,17

Albrandswaard

59,4

Moerdijk

1,16

Zeewolde

58,5

Tilburg

1,07

Houten

57,8

Venlo

1,05 1,01

Almere

400

0

2,49

Amsterdam

60,2

75,8

Lansingerland

200

6,17

Rotterdam

81,2

Pijnacker­Nootdorp

IJsselstein

43,2

Terneuzen

Hendrik­Ido­Ambacht

40,2

Utrecht

1,00

Lelystad

39,2

Eindhoven

0,92

‘96 ‘00 ‘03 ‘06 ‘08 ‘10 ‘12 ‘15

1996

2015

In Zuid­Holland is inmiddels bijna een kwart van de grond bebouwd. Ondanks de oprukkende bebouwing heeft in elke provincie het landelijk karakter nog de overhand. Ten minste 58 procent van het oppervlak van elk van de provincies is in gebruik voor landbouw, bos en open natuurlijk terrein. Voor zolang het nog duurt.

Per provincie Het aandeel bebouwd grondgebied verschilt sterk per provincie.

Bodemgebruik Groningen

Zeeland Drenthe

Flevoland Zuid­Holland

Groningen

Friesland

Noord­Holland

Hoe is het bodemgebruik verdeeld?

Overijssel

Utrecht

Friesland Overijssel Drenthe Flevoland Noord­Brabant

Gelderland

Gelderland Limburg

Zeeland

Utrecht

Noord­Brabant

Noord­Holland

illustratie Ymke Pas

Zuid­Holland Limburg Onbebouwd

Bebouwd

6 | de ingenieur 9 | september 2019

0%

20%

40%

60%

agrarisch woonterrein binnenwater recreatie natuurlijk terrein werkterrein wegverkeersterrein

80%

100%

bos en open overig

Bron: CBS, Veranderend bodemgebruik Nederland 1996­2015 (2019)

FOCUS

‘INSPECTIE STADIONS SCHIET TEKORT’

tekst drs. Pancras Dijk

Het AFAS Stadion in Alkmaar beschikte over alle benodigde vergunningen. Toch stortte het dak er een maand geleden deels in. De vraag dringt zich op of de zwakke plekken in de dakspanten niet eerder aan het licht hadden moeten ­komen.

Om aan de competitie te mogen deel­ nemen, heeft elke betaaldvoetbal­ organisatie een licentie van de KNVB ­nodig. Een van de eisen die de voetbalbond daarvoor stelt, is een veiligheidsverklaring voor het stadion waar de club zijn thuiswedstrijden speelt. De directeur van de betreffende club en de plaatselijke burgemeester geven zo’n verklaring af, op voorwaarde dat aan een reeks veiligheids­eisen is voldaan. Die eisen zijn ­nogal divers. Is er bij het stadion een opstel­­­­­plaats voor de ambulance gereserveerd? Is de EHBO-ruimte voorzien van alle be­nodigde hulpmiddelen? Is er ­recent een ontruimingsoefening gehouden?

Ook de constructieve veiligheid van het stadion is een van de punten die moeten worden afgevinkt voordat de onder­ tekende verklaring terug kan naar de ­KNVB. Bouw- en Woningtoezicht of de ­afdeling handhaving van de gemeente moeten op de verklaring aangeven wanneer er voor het laatst een controle is uitgevoerd en door wie dat is gedaan.

Maar harde eisen over wat er precies moet worden nagelopen en hoe dat dient te gebeuren, zijn er niet. En een harde verplichting tot het periodiek uitvoeren van een grondige bouwkundige inspectie is er ook niet.

Grote verantwoordelijkheid Dat zou moeten veranderen, zegt prof.ir. Rob Nijsse van de TU Delft. ­‘Stadioneigenaren moeten worden verplicht om elke twee of drie jaar een

bouwkundige i­nspectie van het stadion te laten uit­voeren. Of de stadioneigenaar nu de ­gemeente of de club is: hij moet de constructie met regelmaat laten ­na­lopen op eventuele roestvorming, ­controleren of alle schroeven nog goed zitten vastgedraaid en of de lassen nog goed zijn.’

Nijsse wijst erop dat constructies soms kunnen gaan schuiven. In de winter treedt immers vaak krimp op, terwijl een bouwwerk in de zomer licht uitzet. Dat kan gevolgen hebben voor de bouw­ kundige veiligheid. ‘Een stadioneigenaar heeft een grote verantwoordelijkheid’, stelt de hoogleraar civiele techniek. ‘Om de week komen er duizenden mensen op bezoek.’ Van een stadionbaas, zo ­redeneert hij, mag je dan ook verwachten dat hij alles doet wat nodig is om eventuele schade te voorkomen. Een ­regelmatige inspectie hoort daarbij.

Falende verbindingen Niet iedereen is het met Nijsse eens.

Prof.ir. Simon Wijte, verbonden aan de faculteit Bouwkunde van de TU Eind­ hoven, betwijfelt of een verplichte periodieke keuring zinvol is. ‘Als het bouwwerk aan de normen voldoet, is het niet nodig om het te controleren op scheurtjes of metaalmoeheid.’

De verantwoordelijkheid voor de con-

structieve veiligheid ligt bij de eigenaar, stelt ook Wijte, maar hij wijst erop dat er hoe dan ook een constructeur betrokken is geweest die zijn fiat aan de bouw heeft gegeven. Dat geldt eveneens voor latere aanpassingen, zoals het plaatsen van zonnepanelen.

Die hebben dan ook geen significante rol gespeeld bij het instorten, oordeelde ­ingenieurs- en adviesbureau Royal­ HaskoningDHV, dat op last van AZ onderzoek deed. Het ging mis op veel basalere niveaus: bij het ontwerpen van de spanten, het doorrekenen van de details, de keuze voor de materialen en het bouwen zelf, luidde de voorlopige conclusie.

‘Er was allereerst al duidelijk sprake van een ontwerpfout’, zei ir. Erik Middelkoop van RoyalHaskoningDHV. ‘Die was op de tekeningen te zien geweest voordat het stadion überhaupt was gebouwd.’

Maar geen inspecteur die er ooit een ­opmerking heeft gemaakt – niet toen de tekeningen werden ingediend, niet toen het stadion er eenmaal stond. ‘Voor AZ moet dit nieuw zijn geweest’, zei Middelkoop.

De Onderzoeksraad voor Veiligheid heeft inmiddels vastgesteld dat falende lasverbindingen in de dakspanten de instorting hebben veroorzaakt. Hoe het kan dat ­deze verbindingen het begaven, is ­onderwerp van nader onderzoek.

foto OVV

Op een winderige z­ aterdagmiddag stortte ineens het dak van het AZ-stadion deels in. Moeten stadions waar regelmatig duizenden mensen samenkomen niet veel vaker worden geïnspecteerd?

Het AZ-stadion was leeg toen bij felle wind een deel van het dak bezweek.

september 2019 | de ingenieur 9 | 7

FOCUS

STAP IN DE INSTAPPER Grote steden zuchten onder de vele ­auto’s.

Op steeds meer plekken beseffen burgers en bestuurders dat de maat vol is. Verban het blik naar de randen van stad of wijk en het wordt meteen een stuk leefbaarder, is het idee.

Hoe kan zo’n toekomst zonder auto’s voor de deur eruitzien? Op die vraag geeft Erik Terlouw MFA, voormalig artdirector bij het dagblad Trouw, een antwoord. Hij bedacht de Instapper, een elektrisch voertuig dat mensen volledig autonoom oppikt en naar hun bestemming brengt.

Het voertuig is er in twee groottes. Ten eerste is er een kleine variant voor twee à drie passagiers, die behoedzaam op de weg rijdt en dankzij zwenkwielen alle kanten op kan bewegen. Ten tweede is er een grote versie voor maximaal acht personen die met een snelheid van 30 km/h over rails rijdt.

De Instappers zitten vol met sensoren en ­camera’s die zorgen dat ze obstakels detecteren en dat de niet over rails rijdende ­Instappers op de juiste route blijven, te ­bepalen met gps. Het voertuig is een rechtopstaande cilinder met een zachte rand. ­ Wel zo fijn wanneer er onverhoopt toch een ­botsing plaatsvindt.

Je kunt een Instapper op straat aantreffen of er eentje oproepen. Op drukke punten, zoals bij treinstations, verschijnt er elke drie ­minuten een nieuwe. Je maakt ze open met een ov-kaart.

De Instapper is geen eyecatcher en dat hoeft wat Terlouw betreft ook niet. ‘Hij heeft niets van een mooi vormgegeven ­auto. Het is een nuttige, beschermende capsule die je naar je auto brengt aan de rand van de wijk of de stad.’ Of naar een treinstation, om binnen Nederland van stad naar stad te reizen, of naar een hyperloopstation, voor langere ­ritten naar steden elders in Europa.

Terlouw heeft het hier over de toekomst; zoveel is duidelijk. Met zijn ontwerp wil hij burgers en beleidsmakers aan het denken zetten. ‘Het zou mooi zijn als de openbaarvervoerbedrijven mijn idee zouden oppikken. De eerste stap is om een prototype van de Instapper te maken, zodat we overal kunnen laten zien hoe het werkt.’

tekst ir. Jim Heirbaut illustratie Erik Terlouw

8 | de ingenieur 9 | september 2019

FOCUS

september 2019 | de ingenieur 9 | 9

FOCUS

Eind augustus ging op de Twentse dronevliegbasis Space53 het Aerial Uptake-project van start. Partijen uit zes landen willen zo goed mogelijk gebruikmaken van de aankomende versoepeling van de droneregels, zodat zulke onbemande vliegtuigjes vaker zijn in te zetten.

vliegen met drones, mits goed is aangetoond dat het veilig is. Dat maakt allerlei nieuwe toepassingen mogelijk en ­Enschede wil daar samen met de andere deelnemers van het Aerial Uptake-project klaar voor zijn. ‘Wij kunnen bijvoorbeeld aantonen dat vliegen boven huizen in ­bepaalde gevallen veilig is.’

Op dit moment zijn er maar weinig commerciële toepassingen voor drones. ‘Dat komt mede door de Nederlandse regel­ geving; die is best streng’, vertelt Wouter Asveld MSc, beleidsadviseur van de ­gemeente Enschede op het gebied van ­drones. Asveld werkt ook bij het dronetestcentrum Space53, op de voormalige vliegbasis bij Enschede. ‘Je mag bijvoorbeeld bijna nooit boven stedelijk gebied vliegen.

Daardoor denken bedrijven niet vaak na over eventuele toepassingen van drones, terwijl er technisch veel mogelijk is.’

In de zomer van 2020 treedt echter nieuwe Europese wetgeving in werking. Die stelt dat je in veel meer gevallen mag

Illegale drone Verder liet het VUTURA-consortium op de bijeenkomst Game of Drones eind augustus zien waar unmanned traffic management (luchtverkeersleiding voor drones) al toe in staat is. Twee drones vlogen van stedelijk Enschede – net buiten de no-flyzone – naar de vliegbasis. ‘Zowel over stedelijk als landelijk gebied. Het laat zien dat we dit aankunnen.’ Daarnaast vlogen vijf drones in hetzelfde luchtruim, terwijl ze verschillende missies uitvoerden en door verschillende operators werden bediend, zonder elkaar in de weg te zitten.

Ook zette Space53 begin augustus een droneradar neer in het centrum van

foto Space53

ENSCHEDE ZET IN OP DRONES

In het centrum van Enschede werd begin augustus een droneradar neergezet.

E­ nschede, met een bereik van 20 km. ­Tijdens Game of Drones werden de eerste resultaten bekendgemaakt. Asveld: ‘Het is nog erg vroeg; we moeten meer ­metingen doen. Maar we ontdekten met de radar al één illegale drone die overduidelijk in de no-flyzone zat.’ Hoewel de radar voorlopig niet is bedoeld voor handhaving, laten de eerste metingen dus wel zien dat het belangrijk is om daarover na te denken. (MS)

MILJOENEN VOOR SLIMME LAADPALEN

foto Renault

Het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat trekt 5 miljoen euro uit voor slimme laadpalen. De palen komen in 21 gemeentes te staan en kunnen auto’s zowel op- als ontladen.

Twee van deze elektrische Renaults rijden rond in Utrecht.

Het zijn momenteel de enige auto’s in Nederland die optimaal gebruik kunnen maken van de slimme laadpalen die 21 gemeentes gaan installeren.

10 | de ingenieur 9 | september 2019

De techniek is handig als de laadpalen en de elektrische auto’s zelf in de toekomst dienen als tijdelijke energie­ opslag. Als er straks grootschalig duur­ zame energie uit zon en wind komt, kan het voorkomen dat er een overschot is. De vraag naar elektriciteit is namelijk ’s avonds het hoogst, terwijl zonnepanelen overdag het meest opwekken. Auto’s aan een slimme laadpaal kunnen dan t­ ijdelijk als opslag ­dienen en de elektriciteit daarna ­teruggeven aan het net.

Van de 5 miljoen euro kunnen 21 gemeentes in totaal 472 laadpunten ­installeren. De eerste pleinen moeten volgend jaar al klaar zijn. De investering geeft gemeentes ook de ruimte om te experimenteren. Automobilisten kunnen bijvoorbeeld een vergoeding krijgen als ze hun auto beschikbaar stellen als buffer. Zo’n vergoeding is echter ­alleen interessant als er in de toekomst daadwerkelijk een stroomoverschot is.

Momenteel is daar nog nauwelijks ­sprake van in de Nederlandse energiehuishouding.

De investering is opmerkelijk omdat het leeuwendeel van de batterijgedreven elektrische wagens in Nederland ongeschikt is voor de slimme laadpaal. Wel heeft Renault een proef lopen in de Utrechtse wijk Lombok: twee ZOE-auto’s kunnen daar bidirectioneel laden. Alle andere elektrische en hybride auto’s kunnen alleen opladen en hebben dus weinig aan de geavanceerde palen.

Wel zeggen autobouwers dat er plannen zijn om de nieuwe generaties auto’s geschikt te maken voor slim laden. Dat zou betekenen dat er over een aantal jaar wél vraag is. De laadpalen gaan een jaar of tien mee. Of er gedurende die periode genoeg auto’s zullen zijn die slim kunnen laden, zal moeten blijken. (MS) Op pagina 46 leest u meer over de vooren nadelen van rijden op batterij en ­rijden op waterstof.

Digitaal bouwen op het hoogste niveau BAM Infraconsult is het interne ingenieursbureau van BAM Infra. Binnen dit bureau is, net als binnen de rest van de organisatie, digitalisering een belangrijk speerpunt. Nieuwe 3D-modellen en BIMplus ondersteunen in de voorbereidingsen realisatiefase, zodat teams zo efficiënt en effectief mogelijk hun werk kunnen doen.

Verbindingen BAM wil wereldleider zijn in de digitale bouw. Ook onze opdrachtgevers verwachten van ons dat wij digitaal werken. Nieuwe technologie verandert de wijze waarop BAM de gebouwde omgeving plant, ontwerpt, bouwt en onderhoudt.

Daarnaast spelen er allerlei ontwikkelingen een rol, zoals kunstmatige intelligentie en 3D-printen. Digitalisering betekent ook risicobeheersing, efficiënter werken en het op termijn realiseren van kostenbesparingen. ‘Maar uiteindelijk is digitalisering mensenwerk. Cultuurverandering is nodig om de technologische mogelijkheden tot hun recht te laten komen’, vertelt Erik Staps, directeur BAM Infra Nederland.

aanpassen, maar wel met filters een bepaalde laag of indeling van jouw wapening aan of uit zetten en op die manier kun je makkelijk reviewen. Handig en je hoeft niet bang te zijn dat je iets verwijdert of aanpast.

Consortium Sassevaart

De sluis in Terneuzen is qua afmetingen vergelijkbaar met de vernieuwde sluizen in het Panamakanaal.

Lengte: 427 meter lang, Breedte: 55 meter breed Diepte: 16,44 meter Deze nieuwe sluis vormt de toegang tot de havengebieden Gent en Terneuzen en is een cruciale schakel in de Seine-Scheldeverbinding. In 2022 vaart het eerste schip door deze nieuwe sluis. Tot die tijd moeten er nog veel verbindingen tot stand komen.

‘Clashes’ veel eerder in kaart brengen In Terneuzen realiseert BAM een nieuwe verbinding voor de toekomst. Consortium Sassevaart bouwt daar een nieuwe sluis die qua afmetingen vergelijkbaar is met de vernieuwde sluizen in het Panamakanaal.

Het ontwerpproces is zoveel mogelijk gedigitaliseerd, waarbij de wapening eerst in 3D wordt ontworpen en medewerkers met behulp van BIMplus het model overal ‘live’ kunnen bekijken. ‘Clashes’ in de wapening worden veel eerder in kaart gebracht, waardoor we tijdens de ontwerpfase veel beter te weten kunnen komen of het in de realisatiefase maakbaar is.

Emile van Doorn (Ontwerpleider BAM Infraconsult): ‘BIMplus geeft een beter inzicht in de configuratie van de wapening dan een traditionele wapeningstekening.

Met 3D-apenen betrekken we de vlechter in een vroeg stadium bij het wapeningsontwerp en deze kan in 3D de maakbaarheid goed inschatten. Pas als het 3D-model is gecontroleerd door de constructeur, werkvoorbereider en vlechter én goed is, maken we de wapeningstekening.’

Realistischer beeld

Hoeveelheden ‘in control’

Deze manier van werken heeft veel voordelen, maar ook een nadeel. Een voordeel is dat het model in 3D is. Je maakt het ontwerp visueel. Hierdoor krijg je een beter en realistischer totaalbeeld. Ook is het handig tijdens overleggen met allerlei partijen, omdat op basis van het 3D-model iedereen direct ziet wat er wordt bedoeld. Het geeft bij het controleren/reviewen ook meerwaarde, want in 3D zie je direct of er wapening ontbreekt of kun je de dichtheid van de wapening beter controleren.

Het nadeel is dat deze manier van werken meer tijd kost in de voorbereidingsfase, omdat zowel het wapeningsmodel in 3D als de 2D-wapeningstekening moet worden gecontroleerd. In de realisatiefase verdient dit zich echter terug.

Op basis van alle metadata, beschikbaar in ons 3D BIM-wapeningsmodel, monitoren we de hoeveelheid wapening. Hiermee kan de ontwerpleider beter in de gaten houden hoeveel wapening we uiteindelijk gebruiken, in vergelijking met wat er tijdens de tender is bepaald. Door een vroege signaalwerking in het ontwerpproces is bijsturing nog mogelijk en komen we niet voor onverwachte verrassingen te staan aan het einde van de rit.

Karst Jan Karsten (hoofd werkvoorbereiding BAM Infra): ‘Met het gebruik van een 3D BIM-wapeningsmodel zijn complexe wapeningsdetails beter inzichtelijk en breng je eerder de ‘clashes’ in kaart. Bijzonder is dat voor het eerst de vlechter, werkvoorbereider en het ontwerpteam samen in BIMplus de wapening met elkaar afstemmen.’

‘Live’ 3D-model BIMplus

‘We built it, before we build it’

Hoe 3D-modellen het ontwerpteam ondersteunen Silvy Santosa, BIM-Specialist BAM Infraconsult: ‘Op het project Terneuzen is er - zoals op veel projecten - een strakke planning. Alle fouten en risico’s die we zo vroeg mogelijk (lees: vóór de uitvoering) in beeld brengen, leveren ons tijdwinst op en voorkomen faalkosten tijdens de uitvoering. Om die reden is er op dit project voor gekozen om de wapening van alle betonconstructies te ontwerpen in 3D. Zo halen we alle clashes’ er vooraf uit en passen we ons ontwerp aan.

Op het project bij Sassevaart is de review van de wapening voor het eerst gedaan in 3D. Veel medewerkers binnen het team (ontwerpleider, constructeur, werkvoorbereiding en uitvoeringsteam) kunnen ‘live’ het 3D-model bekijken op BIMplus. Dit is een viewer platform; je hoeft geen software te installeren, je kunt het overal bekijken als je maar een internetverbinding hebt. Je kunt het model niet

Geïnteresseerd in werken bij BAM Infraconsult?

Bekijk de mogelijkheden op https://infraconsult.baminfra.nl

Een ander groot voordeel is dat het 3D BIM-wapeningsmodel clashvrij, uitvoerbaar en goed getoetst is door constructeur, werkvoorbereider, uitvoeringsteam en vlechter. Zo kunnen we foutloos, efficiënter en duurzaam bouwen.

illustratie Mirjam Riemens/Studio Vonq

CYBERVEILIGHEID

12 | de ingenieur 9 | september 2019

CYBERVEILIGHEID

HOE BESCHERMEN WE ONZE MAATSCHAPPIJ TEGEN HACKERS?

TIJD VOOR EEN DIGITAAL DELTAPLAN Hackers kunnen steeds meer en hun acties hebben steeds grotere gevolgen.

Toch doen veel bedrijven en de overheid nog te weinig om zichzelf te beschermen.

‘Ik denk dat er doden gaan vallen door een cyberaanval.’ tekst Marc Seijlhouwer MSc

E

ind juni was het chaos. Via het alarmnummer 112 waren ambu­ lances, politieagenten en brandweer ruim drie uur onbereik­ baar. Een paar weken eerder moesten de supermarkten van Albert Heijn hun deuren ’s ochtends gesloten houden door een pinstoring. De schade liep in de miljoenen. Volgens de betrokken par­ tijen ging het bij deze incidenten niet om hacks. Een verkeerd inge­ stelde firewall was de schuldige bij de pinstoring, een ‘fout in de soft­ ware’ legde 112 plat. Wel laten deze storingen zien hoe groot de impact van een cyberaanval kan zijn.

En vergis je niet: deze systemen zijn te hacken en zúllen in de toekomst ook worden gehackt. Daar zijn de experts die De Ingenieur voor dit arti­ kel sprak het allemaal over eens. De zogenoemde vitale infrastructuur, waar naast pin en noodnummers ook energiecentrales, sluisdeuren en brugcontrolesystemen onder vallen, is kwetsbaar. Het is aan de over­ heid om strengere veiligheidsregels op te stellen, zodat het moei­lijker wordt voor hackers om binnen te dringen.

Verdronken kalf

Nog vóór de 112-storing waarschuwde het Nationaal Cyber Security Centrum (NCSC) voor de gevolgen van een hack. ‘Ontwrichting van de maatschappij ligt op de loer’, was de conclusie van het rapport Cyber­ securitybeeld Nederland. ‘De digitale dreiging voor de nationale veilig­

heid is permanent. Vrijwel alle vitale processen en systemen in Nederland zijn deels of volledig ­gedigitaliseerd, waarbij er nauwelijks terugval­ opties of analoge alternatieven zijn. Deze factoren, gecombineerd met het achterblijven van de weer­ baarheid, maken Nederland kwetsbaar voor digi­ tale aanvallen.’

Stevige woorden van de partij die de digitale vei­ ligheid in Nederland in kaart probeert te brengen.

En het centrum krijgt bijval uit het veld van pri­ vate securitybedrijven. Zo zegt Frank Groenewe­ gen van het in digitale beveiliging gespecialiseerde Fox-IT: ‘Toen ik de waarschuwing van het NCSC zag dacht ik: ‘Ze worden wakker.’ Het is goed dat het wordt uitgesproken; dat ze zien wat er in de wereld gebeurt. Maar komen ze ook in actie?’

Want er gebeurt nogal wat. De Verenigde Staten wisten met het programma Stuxnet Iraanse kern­ reactoren te hacken. Russen hackten een Oekra­ ïense energiecentrale en verstoorden, vermomd als Noord-Koreanen, de opening van de Olympische september 2019 | de ingenieur 9 | 13

CYBERVEILIGHEID

Spelen in Zuid-Korea. China infiltreerde via een chip mogelijk Amerikaanse datacenters. En naar­ mate de spanningen in de wereld toenemen, wordt de kans op een hack door een vreemde mogendheid alleen maar groter. Ook in Nederland; zo hadden verschepingsbedrijf Maersk en de Rot­ terdamse haven onbedoeld veel last van een hack.

Een directe aanval op onze vitale infrastructuur is vooralsnog uitgebleven. Maar een ‘als het kalf verdronken is’-aanpak is onwenselijk, omdat de gevolgen van een hack van bijvoorbeeld een sluis bij hoog water of een energiecentrale in de win­ 14 | de ingenieur 9 | september 2019

ter gigantisch kunnen zijn. ‘Ik denk dat er direct of indirect doden gaan vallen door een cyberaanval’, zegt Groenewegen.

Europese firewall Dat Nederland kwetsbaar is, bleek eens te meer uit een rapport dat begin augustus uitkwam. De Universiteit Twente keek in opdracht van het ministerie van Veiligheid en Justitie hoeveel apparaten die zijn verbonden met de vitale infrastructuur eenvoudig waren te ­vinden. Dat bleken er meer dan duizend te zijn. ‘En dit vereist geen geavanceerde hackerskennis; er zijn vele applicaties die kunnen speu­ ren naar dit soort apparaten’, vertelt prof.dr.ir. Aiko Pras, die het onder­ zoek leidde. ‘Zestig van die apparaten bleken ook nog eens kinderlijk eenvoudig te hacken.’

CYBERVEILIGHEID

Elektriciteitscentrales zijn steeds vaker verbonden met internet, zodat aller­lei zaken op afstand zijn te regelen. Maar dat maakt zulke centrales ook kwets­ baar voor hackers.

bepaalde landen content te blokkeren. Een soort grote firewall, waar­ door je de infrastructuur alleen digitaal kunt bereiken als je in Europa woont, zou al een hoop problemen oplossen.’

Maar een grote firewall, dat doet denken aan het Chinese internet­beleid: daar heeft de overheid alles in handen en zijn populaire, onafhankelijke social media verboden. ‘Ik pleit er niet voor om dat model over te ne­­men, wel voor een meer gesloten systeem voor vitale infrastructuur. Voor de gewone gebruiker zal dat niets veranderen, terwijl het voor bedrijven en overheden makkelijker wordt om alles te beveiligen.’

‘Nederlandse politici hebben geen verstand van cybersecurity’ Wel wringt wat Pras wil met netneutraliteit: het principe dat alle vor­ men van internetdata gelijkwaardig zijn. Door het internet op te delen in een Europees en een niet-Europees deel, of een infrastructuurdeel en een openbaar deel, zou het niet meer aan dat principe voldoen. ‘Ik geloofde ook in netneutraliteit’, zegt Pras, ‘maar de wereld is veranderd en dat moet je erkennen. Dat heeft natuurlijk ook te maken met onze groeiende afhankelijkheid van digitale infrastructuur. En er zijn meer spanningen in de wereld. De verhouding met de Verenigde Staten is nu anders en na de brexit verandert ook onze relatie met het Verenigd Koninkrijk.’

Dat betekent niet dat al die apparaten een sluis, brug of energiecentrale besturen. ‘Het is goed mogelijk dat het hier gaat om honeypots’, nuan­ ceerde Pras al in een persbericht. ‘Dat zijn bewust kwetsbare ‘apparaten’, bedoeld om hackers uit de tent te lokken en zo hun methodes te leren kennen.’

Watersnoodramp

Voor Pras is dat echter geen excuus. Publieke, essentiële apparaten zouden überhaupt niet aan het openbare internet moeten hangen. ‘Het is mogelijk om dat te voorkomen, met dezelfde techniek die partijen als Netflix gebruiken om in

De instituten doen nu niet genoeg om onze veiligheid op orde te bren­ gen, vindt Pras. ‘Cybersecurityinstituten missen een mandaat. Het NCSC heeft geen actieve rol en verzamelt alleen maar informatie over hacks. De AIVD en en zijn militaire tegenhanger de MIVD kunnen wel iets, maar alleen in het geval dat hackers in dienst van overheden iets doen of de Nederlandse overheid raken. De rest laten we in Nederland september 2019 | de ingenieur 9 | 15

CYBERVEILIGHEID

Distributiepark in de Waalhaven, nabij Rotterdam. Ook dit soort plekken zijn kwetsbaar voor aanvallen. Onbedoeld had bijvoorbeeld verschepingsbedrijf Maersk in de haven veel last van een hack.

grote firewall zie ik niet zitten. Maar het klopt dat de infrastructuur vaak is gepriva­tiseerd. En commerciële belangen en nationale veilig­ heid wringen soms met elkaar, vooral qua kosten. Goede beveiliging kost geld.’ Ook drs. Sico van der Meer van Instituut Clingendael ziet het: ‘De meeste bedrijven weten dat ze risico’s lopen, maar niet ieder­ een wil betalen voor goede be­­veiliging.’

aan de markt over. Niemand zou een marktge­ dreven politie of beveiliging op straat willen, maar op cybergebied pakken we het wel zo aan.’

En dat heeft gevolgen, ziet Pras. ‘Bij bedrijven is winst soms belangrijker dan inherente veilig­ heid. Want dat laatste kost geld.’ Groenewegen van Fox-IT beaamt deels wat Pras zegt. ‘Een

Bovendien is bij de overheid echt een cultuuromslag nodig, iets waar cyberexperts al jaren voor pleiten. Pras hoopt dat zijn rapport kan ­helpen. ‘Het is echt een probleem in Nederland. In Duitsland zitten cybersecurityinstituten die echt iets kunnen veranderen, in Neder­ land nog niet.’

Toen Pras langs ging bij zo’n Duits instituut, waren er ook hoogwaar­ digheidsbekleders uit Duitsland en van de Europese Commissie. ‘We spraken over de staat van cybersecurity in Europa, open en met kennis van zaken. In Nederland is er geen enkele politicus die zo’n discussie zou aangaan. Dit is een land van procesmanagers; er is niemand met verstand van deze zaken.’

AUTOMATISCH BESCHERMEN Kan kunstmatige intelligentie een rol spelen bij het voorkomen van cyber­ aanvallen? Ja, denkt TNO – maar dan moet je wel eerst de infrastructuur van een organisatie helemaal in kaart brengen.

Cyberaanvallen worden steeds geavanceerder. Op een gegeven moment kan de complexiteit van een aanval te groot worden voor een mens. ‘Wat als er te veel ­informatie is om te analyseren?’, vraagt Richard Kerkdijk van TNO zich af. ‘Net­ werken worden complexer, aanvallen ­talrijker. Daarom onderzoeken wij of je cybersecurity kan automatiseren.’

Grote stappen Niet alleen het in de gaten houden van het netwerk, ook het analyseren en in­ grijpen bij een aanval wordt dan gedaan met algoritmes. Dat is niet eenvoudig:

16 | de ingenieur 9 | september 2019

simpelweg een algoritme loslaten op de data laat je wel patronen herkennen die op een aanval duiden, maar levert je nog geen inzicht in de beste manier om te r­ eageren. ‘Daarvoor moet je de ICT-­ infrastructuur van een organisatie in kaart brengen. Waar staat welke computer, hoeveel apparaten zijn op welke manier aangesloten enzovoort.’

Dat laatste is echter lastig, vervolgt Kerkdijk. ‘Organisaties weten vaak niet precies hoe hun digitale infrastructuur in elkaar steekt. Het zijn systemen waar decennialang aan is gebouwd en die constant veranderen.’ Dit speelt vooral bij bedrijven die traditioneel minder te maken hadden met de cyberwereld; energiecentrales en waterbeheerders bijvoorbeeld. ‘Nu maken ze daar grote stappen, maar er is nog een boel te doen.’

Is er eenmaal een kaart van de eigen ­infrastructuur, dan zou je automatisch

kunnen analyseren hoe aanvallen via die infrastructuur kunnen plaatsvinden.

TNO-onderzoekers werken aan dergelijke technologie, bijvoorbeeld om een aanval te analyseren of om kwetsbaarheden in de ICT-infrastructuur op te sporen.

Onbegonnen werk Dat is werk dat Fox-IT nu laat doen door ethische hackers, via zogeheten red-­ team-aanvallen. ‘Automatisering van dat soort werk wordt de game changer die de cybersecurity nodig heeft om echt grote stappen te maken’, vermoedt Kerkdijk.

Zulke (gedeeltelijke) automatisering kan het tekort aan hoogopgeleide cyber­ securityexperts oplossen én de kosten verminderen, stelt hij.

Frank Groenewegen van Fox-IT heeft zo zijn bedenkingen: ‘Ik heb nog nooit iets gezien dat onbegonnen werk was voor een mens.’

foto Aeroview

CYBERVEILIGHEID

Wel diende Tweede Kamerlid Kees Verhoeven onlangs een motie in voor zo’n cyberinstituut in Nederland, maar ministers en andere beleidsmakers zien de relevantie er niet van in, zegt Pras. ‘We worden op een dag gehackt en dan zal iedereen zeggen: ‘Hoe kan dit gebeu­ ren?’’ Groenewegen: ‘Mijn vrees is dat er eerst een equivalent van de watersnoodramp van 1953 moet plaatsvinden voor men cybersecurity echt serieus neemt.’

Wilde Westen Het probleem is ook dat hackers steeds meer aanvallen uitvoeren.

‘Aanvallen is goedkoop en risicoloos. Je hebt een paar jongens en meisjes met computers en een internetverbinding nodig, en de kans dat de hacks gevolgen hebben voor het land of bedrijf dat ze inhuurt, zijn nihil’, vat Van der Meer het samen.

Dat laatste komt doordat hacks heel moeilijk zijn terug te voeren tot één opdrachtgever. Er bestaan sterke vermoedens dat Rusland, Noord-Korea, de Verenigde Staten en andere grote landen achter beruchte hacks zitten. Maar het blijkt ontzettend lastig om een echte schuldige aan te wijzen; sporen zijn online makkelijk uit te ­wissen.

‘Ondertussen zijn die aanvallen wel net zo effectief als militaire acties’, weet Van der Meer. ‘En hackers krijgen steeds meer hightech gereed­ schap, bijvoorbeeld door gestolen of gelekte overheidstechnologie te kopiëren. Zo komen wapens die eigenlijk alleen voor militaire doel­ einden waren bedoeld in handen van hobbyisten of minder geavan­ ceerde overheden.’

Van der Meer houdt het bij het Instituut Clingen­ dael zo goed mogelijk bij en ziet rare dingen gebeuren in de wereld. Dingen waar best een hack achter kan zitten. ‘Bedrijven zullen dat niet zo snel toegeven; het is een taboe. En ook voor overheden is een hack toegeven ongewenst.’

Daardoor zien we niet meer dan het topje van de ijsberg.

Script kiddies En het aantal hacks zal nog verder toenemen, denken de experts. ‘De wapenwedloop is in volle gang’, zegt Van der Meer. ‘Het wordt een groter probleem; niet alleen voor overheden en bedrij­ ven die de vitale infrastructuur beheren. Ook het midden- en kleinbedrijf en de burger zullen steeds vaker online worden bestolen, bespio­ neerd of aangevallen.’

Groenewegen constateert hetzelfde. ‘Ik werk al veertien jaar bij Fox-IT en zie het aantal hackers toenemen. En dan zien wij nog maar een klein deel. Cyberspace is nu echt het Wilde Westen.

Hackers kunnen steeds meer; ook de script ­kiddies op zolderkamers kunnen steeds grotere dingen hacken. Maar vaak hebben ze die geavanceerdere vaardigheden niet eens nodig, omdat veel bedrij­ september 2019 | de ingenieur 9 | 17

CYBERVEILIGHEID

ven en overheden hun basis­beveiliging niet eens op orde hebben. Waarom moeilijk doen als het ook makkelijk kan?’

Ir. Richard Kerkdijk van TNO ziet ook dat de ver­ dediging achterloopt in de veiligheidswereld.

‘IT-infrastructuren worden almaar complexer en dat verhoogt de kans op kwetsbaarheden. Omdat we steeds afhankelijker zijn van die IT, worden de gevolgen van een hack ook almaar groter. De afpersingsaanvallen die de afgelopen maanden bij lokale overheidsorganisaties in Amerika plaatsvonden, zijn hier een goed voorbeeld van.’

Cyberaanvallen komen ook steeds vaker voor doordat ze worden geautomatiseerd. ‘We zien een groeiende onbalans, waarin het lanceren van een aanval een kwestie van seconden of minuten is, terwijl het weken of zelfs maanden kan duren voor de aanval wordt ontdekt en ingeperkt. In die tijd kan een hacker veel schade aanrichten.’

Schat voor beveiligers De hackers lopen voor, het aantal hacks neemt toe en de beveiliging van belangrijke zaken op orde krijgen is een monsterklus. Is het dan hele­ maal hopeloos gesteld met de cybersecurity in Nederland?

Nee. Want hoewel er veel moet gebeuren, doen beveiligingsbedrijven en instituten als TNO wel degelijk hun best om de aanvallers bij te benen.

Fox-IT monitort bijvoorbeeld constant de net­ werken van allerlei bedrijven. Als er iets raars gebeurt, ziet Fox-IT dat en kan het bedrijf snel het slachtoffer waarschuwen.

18 | de ingenieur 9 | september 2019

En er zijn wel degelijk mogelijkheden om je tegen bekende hacker­ methoden te beschermen. Kerkdijk vertelt over MITRE ATT&CK, een kennissysteem dat bekende aanvalstactieken en -technieken beschrijft.

Deze site biedt ook een overzicht van bekende hackergroepen, waarbij is aangegeven welke van die tactieken en technieken ze gebruiken.

APT-groepen komen bijvoorbeeld uit China en richten zich overwe­ gend op spionage of gegevensdiefstal. FIN zijn financieel gemotiveerde groepen, vaak gelieerd aan de georganiseerde misdaad. ‘ATT&CK biedt een schat aan informatie voor beveiligers, bijvoorbeeld om na te gaan of detectiesystemen specifieke aanvallen kunnen herkennen.’

Dat is belangrijke informatie, die het werk van beveiligers iets makkelij­ ker maakt. Want waterdichte beveiliging bestaat niet, en dan is het beter om de inbreker te kennen. Groenewegen: ‘Dát je ooit gehackt wordt, daar moet je van uitgaan. Maar je belangrijkste, meest essentiële

foto Peter van der Sluijs

CYBERVEILIGHEID

Nu een brugwachter steeds vaker op afstand meerdere bruggen regelt, is er meer digitale infrastructuur nodig. Maar moeten bruggen wel aan het openbare internet hangen?

infrastructuur moet je extreem goed beveiligen.

Die kroonjuwelen, waar elk instituut of bedrijf er wel een paar van heeft, moeten beschermd blij­ ven. Dat doe je door het zo moeilijk mogelijk te maken om binnen te dringen. Daarmee win je tijd die je nodig hebt om de indringers te detecteren en vervolgens na gedegen onderzoek buiten te slui­ ten’, legt Groenewegen uit.

Gelaagd systeem Maar de realiteit dat aanvallen aan de orde van de dag zijn en dat vertraging op dit moment de beste oplossing is, stemt somber. Ook de slimme automatisering waar TNO mee bezig is (zie ‘Auto­ matisch beschermd’ op pagina 16) is geen snelle oplossing voor bedrijven die nu met de handen in het haar zitten.

Eigenlijk zíjn er ook geen snelle oplossingen. Om cybersecurity serieus aan te pakken, moet alles rigoureus op de schop. Groenewegen denkt bijvoorbeeld dat we onze infrastructuren anders moeten inrichten.

‘Waterbescherming is in Nederland een gelaagd systeem; er zijn dui­ nen, deltawerken, sluizen, stormkeringen en dijken. Zo’n systeem van meerdere fail safes moet er ook op het vlak van cybersecurity komen.

Dan ben je serieus bezig met beveiliging.’

Een deltaplan voor cybersecurity dus. Voorlopig lijkt de overheid ech­ ter niet bijster gemotiveerd om zoiets te realiseren. En hoewel telecom­ bedrijven en banken hun beveiliging vaak goed op orde hebben, zijn veel andere sectoren kwetsbaar en weten ze niet waar ze moeten beginnen. Hoe dan ook zal het op orde brengen van onze cybersecu­ rity tijd, moeite en geld kosten, en wellicht is er een grote ramp voor nodig om iedereen wakker te schudden. Net als bij de Deltawerken, waarvan de constructie decennia duurde, zal de Cyberdelta niet in één dag uit de modder van het internet worden getrokken. | september 2019 | de ingenieur 9 | 19

KRUKKENMAKERS

E

MÖRING

rgens, in een B&B in Duitsland die verdacht veel leek op het wrakke zomerhuisje waar ik in 1978 een nacht doorbracht op wat men optimistisch ‘een slaapbank’ noemde, vroeg mijn dochter wat ik deed vóór het internet. ‘Hoe bedoel je, vóór het internet?’, zei ik ietwat grimmig, want ik had net ontdekt dat we vergeten waren wijn te kopen en dat de avond dus met thee en suikervrije cola zou worden doorgebracht. ‘Nou, gewoon, wat jullie deden’, zei mijn dochter.

Ik stond op het punt om te zeggen dat er leven was voor het internet, voor de telefoon, voor de verbrandingsmotor zelfs, toen ik mij realiseerde dat het internet net zoiets was geworden als koud en warm stromend water, elektriciteit en aardgas.

Ook voor mij.

Wat deden we? In dat zomerhuisje speelden mijn vrienden monopoly. Ik zat op die slaapbank en las een boek. Er werd stevig gedronken en de volgende dag gingen we katerig over het strand wandelen.

Ik wil er niet romantisch over doen, want dat was het niet. Ik kende niemand, behalve mijn beste vriendin, en verlangde ernaar om weer thuis te zijn.

‘Van alles’, zei ik tegen mijn dochter. ‘We deden van alles.’ Het leek me geen goed idee om dat spelletje monopoly en die strandwandeling aan te halen.

Ik moest denken aan een filosoof die een tijdje geleden een pleidooi had geschreven voor een politiek debat naar ‘de juiste mate van digitalisering’.

De zorg is natuurlijk dat we allemaal de hele dag niets anders doen dan een beetje naar een scherm turen, waardoor we de blik niet naar buiten, of naar binnen, richten en de ogen sluiten voor al het moois en waardevols dat de wereld te bieden heeft. Alsof we dat voor het internet wel deden. De suggestie dat de mens in predigitale tijden zijn dagen doorbracht met kunst, cultuur en diepe filosofische overpeinzingen lijkt mij onzin. Was het maar waar.

Marcel Möring is schrijver, bekend van romans als In Babylon (1997), Dis (2006), Louteringsberg (2011) en Eden (2017).

Ontwikkelingen in de techniek worden altijd begeleid door bezorgde kreten. Waar moet dat heen, hoe zal dat gaan? Dat werd geroepen toen de eerste stoomtrein reed en waarschijnlijk werd ook de uitvinding van het wiel met scepsis bekeken en heeft iemand destijds gezegd dat het helemaal niet nodig was dat alles sneller ging en dat dat wiel vooral zou leiden tot onheilspellende veranderingen in onze manier van leven.

20 | de ingenieur 9 | september 2019

Wat dat betreft was de uitspraak van een onderzoeker aan de University of Michigan aardig. Hij reageerde op de boude verklaring van Elon Musk dat zelfrijdende auto’s het niet van lidar moeten hebben. Lidar zou niet veel meer dan een soort kruk zijn, een hulpmiddel om voort te hobbelen, niet de steen der wijzen waar het gaat om auto’s die de wereld kunnen zien. ‘Eigenlijk’, zei die onderzoeker in antwoord op Musk, ‘zijn alle sensoren krukken.

Dat is wat we doen, als ingenieurs, als samenleving.

We maken krukken.’

‘Een spelletje’, zei ze. ‘Leuk.’

‘Nee’, zei ik. ‘Dat was niet leuk. Het heet niet voor niets mens-erger-je-niet’

Ik vind het wel een mooie gedachte. ‘Weet je wat we deden toen het internet er nog niet was?’, zei ik tegen mijn dochter, die alweer bezig was met het onderhouden van haar digitale contacten. Ze keek op van haar telefoon en wierp mij de blik toe die ik in petto had voor mijn ouders als ze weer eens begonnen over toen we nog geen centrale verwarming hadden en de postbode brieven rondbracht op een ezeltje. ‘Wat deden jullie?’, zei ze.

We hadden deze reis naar Duitsland en Frankrijk ­ondernomen met een stapel landkaarten, vertelde ik. Zij, of haar broer, had naast mij in de auto gezeten en aan de hand van zo’n kaart de weg gewezen.

‘En ’s avonds’, zei ik, ‘hadden we mens-erger-je-niet gespeeld. En als we naar bed gingen, had ik de reiswekker gepakt en die ingesteld.’ ‘Een spelletje’, zei ze. ‘Leuk.’ ‘Nee’, zei ik. ‘Dat was niet leuk. Het heet niet voor niets mens-erger-je-niet.’

Ik kon zien dat ik haar niet overtuigde. Misschien was er toch niet zoveel veranderd. Misschien krukten we gezellig digitaal voort, terwijl we nog steeds dezelfde mensen waren die samen een spelletje wilden spelen, gezellig in een B&B die leek op een zomerhuisje uit 1978.

foto Rijkswaterstaat

De nieuwe kolk van het sluis­complex bij Eefde ligt pal naast de oude hefsluis, ­volgens Ernst Rijsdijk van Rijkswaterstaat ‘een oude dame die dringend toe is aan een onderhouds­ beurt’.

SLUISCOMPLEX EEFDE KLAAR VOOR TOEKOMST

De poort naar oost Normaal gesproken gaat een sluisdeur opzij of naar boven als je hem opent. De nieuwe deur van het complex bij Eefde draait echter weg in de bodem – een unicum in Nederland. En dan wordt het geheel nog energieneutraal ook. tekst drs. Pancras Dijk

H

et Twentekanaal is van levensbelang voor de indus­ trie in Twente en de Achter­ hoek. De ruim 60 km lange waterweg, met een aftakking naar Almelo, is de enige scheepvaart­ verbinding van de regio met de rest van Nederland. Schepen die vanaf de ­IJssel via het kanaal naar Enschede varen, moeten wel meer dan 20 m klimmen. Daartoe zijn er in het kanaal drie schutsluizen aangelegd.

De meest stroomafwaartse van de drie, het ruim tachtig jaar oude sluis­ complex van Eefde, wordt nu voor­

zien van een tweede kolk – met een bijzondere deur.

De nieuwe kolk, die in april 2020 in gebruik wordt genomen en 40 miljoen euro kost, komt geen moment te vroeg, stelt ir. Ernst Rijsdijk, omgevings­ manager van Rijkswaterstaat. De oude sluis, die een hoogteverschil van 6 m overbrugt, is namelijk niet berekend op de grote aantallen schepen die in de nabije toekomst zijn te verwachten.

Momenteel varen jaarlijks 12.000 schepen bij Eefde de IJssel op en af, met bij elkaar 70.000 containers en 60 miljoen ton lading. Omdat vracht­

verkeer in toenemende mate over het water gaat – dat is beter voor het milieu dan over de weg – zal het aantal passerende binnenvaartschepen de komende jaren oplopen tot naar schat­ ting 20.000.

Bovendien is het monument uit 1933 dringend aan groot onderhoud toe. Dat betekent dat het voor alle scheepvaartverkeer moet worden gesloten. Bij een dergelijke stremming, door onderhoud of als gevolg van een calamiteit, is het hele achterland met alle industrie onbereikbaar voor de scheepvaart. Juist in Almelo, Hengelo september 2019 | de ingenieur 9 | 21

1

2

en Enschede zitten grote transportbedrijven, veel bulkindustrie en zandmaatschappijen. Die kunnen moeilijk van hun afzetmarkten worden afgesneden. Maar ligt er een splinternieuwe sluis naast, dan kan de oude rustig een tijdje dicht voor een grote opknapbeurt.

‘Dat zal dan ook meteen gebeuren als de bouw klaar is’, zegt Rijsdijk.

Zeshonderd panelen Het ontwerp en de bouw van de nieuwe sluis gunde Rijswaterstaat in november 2016 aan de combinatie Lock2Twente, waarin onder meer ingenieurs- en adviesbureau Croonwolter&dros en bouwbedrijf Mobilis zijn verenigd. Na twee jaar van voorbereidingen en bouwen werd deze zomer een mijlpaal bereikt met het inhangen van de sluis­ deur aan de kanaalzijde van de kolk. Deze innovatieve segmentdeur draait niet zoals bij sluizen gebruikelijk is om een verticale as, maar om een horizontale. Gaat de sluis open, dan draait de deur weg in de bodem, waarna het schip eroverheen vaart. Om de kolk te sluiten, wordt de deur vanuit de bodem 90° omhoog gedraaid.

De segmentdeur, 15 m breed en 5 m hoog, is gebouwd door Hollandia

NAT PAK Een segmentdeur zoals die in Eefde is nog niet eerder toegepast bij een Nederlandse sluis. Wel zijn dergelijke deuren ook toegepast in de Maeslantkering. Waar die echter hooguit eens per jaar sluit, daar zal de sluis bij Eefde de hele dag door open- en dichtgaan. Daarnaast is er nog een ander type segmentdeur dat al wel in een Nederlandse sluis wordt toegepast, in de parksluizen in Rotterdam. Maar dat type werkt toch anders, zegt ir. Jan Arends, secretaris van de Vereniging Historische Sluizen en Stuwen Nederland. ‘De segmentdeuren in Rotterdam draaien ook om een horizontale as, maar die bewegen zich naar boven, het water uit. Het schip vaart er vervolgens onderdoor.’ Dat heeft een nadeel dat de nieuwe deur niet heeft, weet Arends. ‘De schipper kan een nat pak krijgen.’

22 | de ingenieur 9 | september 2019

Infra in Krimpen aan den IJssel. Ondanks een gewicht van circa 50.000 kg – zo zwaar als acht­ tien olifanten, zegt Rijsdijk – is de gekromde, luchtdichte staal­c onstructie zelfdrijvend. Dank­ zij het relatief beperkte gewicht kun je met lich­ tere machines toe om het geheel in beweging te brengen. Aangezien de sluis tientallen keren per dag open- en dichtgaat, betekent dat een enorme energie­b esparing.

Het vermijden van CO2-uitstoot was een van de kernpunten van de tender waarmee Lock2­Twente de opdracht voor de bouw en het onderhoud van de sluis binnenhaalde. De nieuwe sluis wordt volledig energieneutraal, zegt ing. Mike Bleijswijk van Croonwolter&dros, verantwoordelijk voor de technische installaties op het sluiscomplex. ‘Volgens het contract met Rijkswaterstaat moet Lock2Twente de energie­ rekening van de sluis zelf betalen’, zegt hij. ‘Om die rekening zo laag mogelijk te houden, wekken we veel energie zelf op.’

Aan de zuidkant van de oude sluis wordt een zonnepark aangelegd met zeshonderd panelen.

Die leveren het leeuwendeel van de benodigde stroom. De energie die nodig is om de segment­ deur in beweging te brengen, wordt voor een deel teruggewonnen door die deur zelf, legt ­Bleijswijk uit. ‘De deur is volledig dichtgelast.

Druk je hem onder water, dan heeft hij met alle lucht erin de natuurlijke neiging te gaan drijven.

Gaat de deur vervolgens omhoog, dan komt er kinetische energie vrij. Die vangen we op.’

De opgewekte stroom wordt voor een deel gebruikt voor de oude of de nieuwe sluis, maar het complex is ook verbonden aan het netwerk van Alliander. Dat voorkomt dat de deuren op een bewolkte dag niet meer zijn te bedienen.

Bovendien kent een sluis geen stabiel energie­ verbruik. Steeds als er een sluis wordt bediend, is er een piekbelasting op het netwerk. ‘Binnen

foto Rijkswaterstaat

De segmentdeur sluit de sluis over de hele breedte af (1). In de deur bevindt zich een uitsparing. Bij het openen wordt de deur een kwartslag naar beneden gedraaid, waarna het water via een uitspa­ring de sluis in stroomt (2). Is de kolk genivelleerd (3), dan draait de sluisdeur verder omlaag en vaart het schip er overheen.

illustratie Rijkswaterstaat

3

een paar minuten moet de deur dicht zijn’, zegt Bleijswijk. ‘Dat is een grote belasting; het kost zoveel elektriciteit dat je die niet zelf op dat moment kunt opwekken. Daar heb je een buffer voor nodig.’ Staat de sluis stil, dan is het energieverbruik gering en levert het zonnepark stroom aan het netwerk. ‘Aan het einde van het jaar komen we op de nul uit’, stelt Bleijswijk.

Paraplustand Groot voordeel van een segmentdeur, legt Rijsdijk uit, is dat die dank­ zij zijn drijvende vermogen te allen tijde ook tegen de stroming in is te sluiten. Dat maakt het geheel een stuk veiliger en betrouwbaarder.

Stel dat er een schip vanuit Twente de sluis in vaart en de puntdeu­ ren aan de IJsselzijde ramt. Dan zou met het grote verval het Twente­ kanaal volledig kunnen leegstromen in de IJssel. En aan de kanaal­

zijde van de sluis zou de waterdruk dan zó hoog zijn dat puntdeuren er onmogelijk tegenin kun­ nen sluiten. Een segmentdeur draait echter ook tegen de stroom en tegen het hoge water in moeiteloos omhoog, verzekert ­Rijsdijk.

De segmentdeur is verder eenvoudig te onderhouden doordat hij naast open en dicht ook nog een ‘paraplustand’ kent. Dan draait de deur door tot hij boven water ligt, wat inspectie en even­tuele werkzaamheden een stuk eenvou­ diger maakt. Er hoeven geen duikers aan het werk, de kolk hoeft niet volledig te worden drooggelegd en de deuren hoeven er nooit uit voor renovatie. Dat betekent dat de sluis vrijwel altijd beschikbaar is. Ander pluspunt van dit type deur: het steekt niet boven het maaiveld uit, zodat het uitzicht op de oude hefsluis behou­ den blijft.

Aan de IJsselkant van de nieuwe kolk werd de sluisdeur eerder dit jaar al geplaatst. Dat is geen segmentdeur, maar een traditionele punt­ deur. ‘Aan de Twentekant houden we de water­ stand stabiel. Dat maakt deze kant geschikt voor een segmentdeur. Aan de IJsselkant fluctueert het peil juist’, stelt Rijsdijk. De naast­gelegen oude sluis is voorzien van weer een ander type deu­ ren. Dit zijn zogenoemde hef­deuren.

Een sluiscomplex dat deze drie verschillende deuren combineert, bestond nog niet, wat het allemaal extra bijzonder maakt. Twente zou er trots op mogen zijn – ware het niet dat de Poort van Twente zelf in de Achterhoek ligt. |

Het sluiscomplex in het Twentekanaal gezien vanuit het oosten, met rechts Eefde en in de verte Zutphen.

september 2019 | de ingenieur 9 | 23

foto NASA

Een kleine satelliet, uitge­zet vanuit het ruimte­station ISS.

Kleine satellieten worden groot Een decennium geleden kostte het nog jaren aan werk om een eigen satelliet te bouwen en te lanceren. Inmiddels is dat veel gemakkelijker geworden, waardoor de ruimte voor tal van bedrijven binnen bereik komt.

‘Een paar telefoontjes en je satelliet zit bij wijze van spreken al in een baan rond de aarde.’ tekst Tom Cassauwers MA MSc

T

waalfduizend. Zoveel kleine, wendbare satellieten wil Elon Musk de ruimte in sturen om de wereld van internet te voor­ zien. En met dit ambitieuze Starlink­initiatief staat SpaceX lang niet alleen.

We sturen steeds grotere aantallen kleine satellieten de ruimte in om de aarde te voorzien van data en connec­ tiviteit.

Tot enkele jaren geleden waren kleine satellieten of smallsats nog een

24 | de ingenieur 9 | september 2019

uitzondering. De ruimtevaart werd gedomineerd door grote, logge satellie­ ten in een geostationaire baan. Die zijn er vandaag de dag nog steeds, maar kleinere alternatieven halen ze in rap tempo in. Iedereen, van kleine startups tot grote giganten zoals SpaceX en Amazon, zet erop in. Die laatste bedrij­ ven willen zelfs grote zwermen of con­ stellaties de ruimte in sturen voor communicatiedoeleinden. En die push zorgt er weer voor dat het steeds mak­

kelijker wordt om iets in de ruimte te brengen.

Assemblagelijn Iemand die de hele geschiedenis van smallsats meemaakte, is ir. Jeroen ­Cappaert. De Belg is Chief Technology Officer en medeoprichter van Spire Global, dat momenteel 84 kleine satel­ lieten in een baan rond de aarde heeft vliegen. ‘De eerste golf van new-space-­ bedrijven vond plaats in de jaren 2011

foto Spire Global

SMALLSATS STEEDS MAKKELIJKER IN DE RUIMTE TE BRENGEN

In de cleanroom van Spire Global wordt gewerkt aan diverse kleine satellieten.

en 2012’, vertelt Cappaert. ‘Daar hoorden wij ook bij. We moesten alles nog zelf uitzoeken en flink investeren in technologie. Die eerste golf begint nu echt te commercialiseren en groot te worden.’

Spire is inmiddels de op een na grootste commerciële operator van smallsats ter wereld. Ook is het bedrijf een van de belangrijkste aan­ bieders van satellietdata. ‘Verzekeraars tracken bijvoorbeeld schepen met onze data, om te controleren of ze wel de juiste koers varen. En

’Niet iedereen hoeft een satelliet omhoog te schieten. Toegang tot satellietdata is ook al waardevol’ meteorologische diensten gebruiken onze satellieten om de nauw­ keurigheid van hun voorspellingen te verbeteren’, zegt Cappaert.

De technologie wordt nu volwassen, vervolgt de CTO. ‘Na zeven jaar sleutelen bouwen we satellieten alsof ze van een assemblagelijn rollen. We hoeven er niet meer al te veel over na te denken. Onze hui­ dige uitdaging is om interne business units op te richten die onze data

aan verschillende markten verkopen. Die vor­ men bijna start-ups binnen een start-up. Ze moe­ ten naar klanten luisteren om vervolgens heel snel hun aanbod daaraan aan te passen. We zijn nu op zoek naar de killer apps voor onze data.’

Internet of Things Ondertussen is er ook een nieuwe generatie van bedrijven die in de voetsporen treden van pio­ niers als Spire. Vaak gebruiken zij satellieten om communicatiefuncties te vervullen en hun ambi­ ties zijn enorm. Denk maar aan SpaceX, dat met Starlink duizenden satellieten de ruimte in wil sturen om zo afgelegen regio’s van de wereld te verbinden met internet.

Die trend brengt een aardverschuiving met zich mee voor kleine satellieten, stelt ir. Shagun Sachdeva van het onderzoeksbureau Northern Sky Research. ‘Aardobservatiebedrijven zoals Spire en Planet domineerden lang de smallsat­ sector. Maar nu komen er nieuwe spelers in de communicatieruimte op ons af, zoals OneWeb, Amazon en SpaceX. Dat betekent een gigantische verschuiving.’ september 2019 | de ingenieur 9 | 25

Een kleine satelliet wordt in een speciale ruimte getest op radio-interferentie.

De trend dringt ook door in de lage landen. Hiber is bijvoorbeeld een Nederlandse start-up die via kleine satellieten Internet of Things-­ apparaten (IoT) met het internet verbindt. ‘Er bestaat een enorme kans op het snijvlak van IoT en ruimtevaart’, stelt ir. Coen Janssen, medeop­ richter van Hiber. ‘IoT-apparaten vereisen namelijk een verbinding met weinig dataverkeer die ook weinig energie verbruikt. Kleine satellieten vervullen nu steeds meer dit soort taken. We verbinden wereldwijd sensoren op een goedkope manier en met een laag energieverbruik.’

Ruimtereisbureau Hiber doet dat nu met twee satellieten, maar uiteindelijk wil het be­­ drijfje een bescheiden constellatie van vijftig satellieten rond de aarde laten vliegen. ‘Alle aardse connectiviteitsoplossingen hebben samen ­een dekking van minder dan 10 % van het wereldoppervlak’, vertelt Jans­ sen. ‘Als we IoT op grote schaal willen implementeren, dan moeten we dat ook buiten die 10 % doen. IoT moet overal ter wereld bereik hebben.’

Ondertussen gaat het snel voor Hiber. Het bedrijf haalde al 15 mil­ joen euro in kapitaal op en is gegroeid naar veertig werknemers. Niet slecht voor een bedrijf dat werd opgericht in 2016. En voor die snelle groei kon Hiber profiteren van een ecosysteem voor kleine satellieten.

‘Bedrijven als Planet en Spire moesten nog hun eigen satellieten bou­ wen, wat hun jaren kostte’, vertelt Janssen. ‘Vandaag besteden we dat gewoon uit aan een externe dienstverlener. Dat gaat ook verder dan enkel het bouwen van satellieten. Normaliter is het erg moeilijk om iets de ruimte in te krijgen, omdat je contacten moet hebben met lanceer­ bedrijven of overheden, en erg complexe regelgeving moet volgen.

Maar tegenwoordig zit je met enkele telefoontjes al bijna in de ruimte, bij wijze van spreken. We gebruiken gewoon een bemiddelaar die regelt dat de satellieten op een raket van pakweg SpaceX terecht­komen.

Een reisbureau voor de ruimte dus.’

foto Spire Global

Jeroen Cappaert, Chief Technology Officer van Spire Global: ‘Na zeven jaar sleutelen bouwen we nu satellieten alsof ze van een assemblagelijn rollen.’

26 | de ingenieur 9 | september 2019

SCHOENENDOZEN Smallsats lopen danig uiteen in grootte. De Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA) rekent namelijk alle satellieten die minder dan 600 kg wegen tot deze categorie. Het gros van deze satellieten is vrij klein; ze hebben ongeveer de grootte van een schoenendoos. De populairste vorm is de CubeSat, een ­standaard waarbij één eenheid afmetingen heeft van 10 bij 10 bij 11,35 cm.

foto Spire Global

Zo’n reisbureau voor de ruimte is het Belgisch-Nederlandse ICE Cubes.

Dat bedrijf ontstond uit Space Applications Services, dat sinds de jaren negentig technologie ontwikkelt voor spelers zoals de Europese ruim­ tevaartorganisatie ESA. Met ICE Cubes besloot men om die expertise beschikbaar te maken voor anderen.

‘We willen dat iedereen toegang krijgt tot de ruimte’, vertelt dr.

Hilde Stenuit van ICE Cubes. ‘Bijvoorbeeld voor onderzoek, het testen van technologie of educatieve projecten. En we doen dat op een manier die snel en toegankelijk is, zodat we de ruimte democratiseren.’

Onder meer zorgde ICE Cubes ervoor dat biotechbedrijven hun expe­ rimenten op het ruimtestation ISS konden laten uitvoeren, waar ­bijvoorbeeld de stralingsniveaus anders zijn, maar ze bieden ook mogelijkheden voor het uitsturen van kleine satellieten.

Uberisatie ‘Heel wat partijen zouden voordeel kunnen halen uit ruimtevaart en smallsats, maar ze kennen de waarde van de ruimte nog niet’, zegt Stenuit. ‘Dat betekent niet dat iedereen een satelliet omhoog moet schieten. Ook toegang tot ruimtevaartdata is al heel waardevol.’ ­Sachdeva van Northern Sky Research noemt die trend de ‘uberisatie van de ruimte’. Daarbij verhuren bestaande ruimtevaartbedrijven hun infrastructuur om nieuwe spelers zoals start-ups naar boven te ­krijgen.

Cappaert van Spire spreekt dan weer van Space-as-a-Service, iets waar hun bedrijf ook aan doet. ‘Nieuwe bedrijven hebben geen zin om zoals wij vijf jaar lang infrastructuur op te bouwen. Zij willen dus

een turnkey service, waarbij ze bijvoorbeeld een sensor of zelfs een idee geven aan een bedrijf en enkele maanden later data terugkrijgen.’

Hoewel de drempel om in de ruimte te komen dus in snel tempo lager wordt, blijft er nog één groot probleem over: de lancering. Nu moeten kleine satellieten vaak nog ‘ridesharen’; ze zijn een extra lading op een raket met een andere lading, bijvoorbeeld een grote geostationaire satelliet. En dat is geen ideale situatie. ‘Momen­ teel zijn smallsats niet de voornaamste cargo van raketten’, vertelt Sachdeva. ‘Dat zorgt voor heel wat problemen. Je zit misschien niet in de beste baan rond de aarde of je moet erg lang wachten op de lancering.’

Daarom ontwerpen bedrijven als Rocket Lab en Virgin Galactic nu raketten puur voor kleine satellieten. Hun businessmodel is alleen niet zo duurzaam omdat er enorm veel concurrentie aankomt, stelt Sachdeva. ‘Bovendien zal ride­ sharing blijven bestaan en vaak goedkoper zijn.

Ik denk daarom niet dat alle lanceerders van kleine satellieten succesvol zullen blijken. Maar Smallsats openden voor veel bedrijven een deur naar de ruimte. We verwachten dan ook zeker dat de sector blijft groeien.’ | september 2019 | de ingenieur 9 | 27

TO DO

foto Avri

POLDERPLONZEN | 19 september

Met een oppervlakte van 12 ha is Zonnepark Avri het grootste zonnepark van ­Gelderland en een van de grootste van Nederland. Wilt u eens een wandeling ­maken tussen de 34.000 zonnepanelen, onder standaardomstandigheden goed voor 9,3 MW, dan kunt u op 24 september deelnemen aan een bedrijfsbezoek aan het park, georganiseerd door de KIVI-afdeling Duurzame Technologie en het ­netwerk voor milieuprofessionals VVM. Voorafgaand aan het bezoek is er een studiemiddag, met onder meer aandacht voor de financiering van het project. Daaraan konden ook inwoners van gemeentes in de regio deel­nemen, door minimaal 250 euro in te leggen. Met dit geld wordt nu de voor de aanleg van het park afgesloten lening versneld afgelost. ­Interessant is verder de ligging van het park: bovenop een oude afvalberg aan de A15. Ook het afdichten van deze stortplaats is onderwerp van een lezing. studiemiddag en bezoek Zonnepark Avri, Geldermalsen, dinsdag 24 september, 13.00-17.30 uur Opgeven via www.kivi.nl/dt

Wie heeft er in zijn jeugd nooit met stenen een dam gebouwd in een beekje? Wie die vaardigheid nog eens uit de mottenballen wil halen, kan zich opgeven voor de ­wedstrijd tijdelijke waterkeringen bouwen, ­georganiseerd door de KIVI-afdeling Bouwen Waterkunde. Na een korte presentatie op De Bouwcampus van de TU Delft gaan de deelnemers per bus naar de proefpolder Flood Proof Holland, ten zuiden van de Delftse campus. Daar bouwen ze in teams van zes à zeven personen hun eigen waterkeringen. Aan het eind van de middag wordt de beste prestatie in het zonnetje gezet. Deelname is gratis, laarzen en een setje droge kleren zijn een vereiste. Er is plek voor ­dertig deelnemers en honderdvijftig toeschouwers. wedstrijd Tijdelijke waterkeringen bou­ wen, Bouwcampus/FloodProof Holland, Delft, donderdag 19 september, 14.3018.00 uur Opgeven via www.kivi.nl/bw

INGENIEUZE INSPIRATIE | 6 oktober

foto Europees Octrooibureau

Het eerste weekeinde van oktober vindt weer het Weekend van de Wetenschap plaats. Overal in het land kunt u zich dan twee dagen lang onderdompelen in de ­wereld van wetenschap en techniek. Ook bij het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) in Den Haag wordt de rode loper voor

28 | de ingenieur 9 | september 2019

u uitgerold. Samen met de redactie van De Ingenieur houdt KIVI op zondag 6 oktober de vijfde editie van de bijeenkomst ­Inspirerende Ingenieurs.

Op dit evenement zal Ingenieur van het Jaar Maja Rudinac de door haar ­ontwikkelde zorg­robot Lea laten zien. Over robots gesproken: ook Wouter Kuijpers komt vertellen over zijn werk. Hij leidde het robot-voetbalelftal van de TU Eindhoven onlangs in Australië naar de wereldtitel.

Naast de Ingenieur van het Jaar is ook de Uitvinder van het Jaar aanwezig. Rik Breur (zie foto) stond nog in het julinummer van dit blad met zijn gepatenteerde vinding om schepen te behoeden voor algenaanslag. Daarnaast is Annemijn Jonkman een

van de inspirerende ingenieurs. Als ­klinisch technoloog is ze werkzaam op het snijvlak tussen geneeskunde en techniek. Dit jaar kreeg ze gedaan dat zij en haar collega’s een officiële BIG-registratie kregen – en daarmee meer medische ­bevoegdheden.

Van de Universiteit Twente komt David ­Fernandez Rivas, die een naaldloze manier van medicijnen injecteren ontwikkelde. En Kodo Sektani (Antea en TU Delft) vertelt over zijn onderzoek aan beweegbare bruggen. evenement Inspirerende Ingenieurs, KIVI-gebouw, Den Haag, 6 oktober.

10.00-15.00 uur Volledige sprekerslijst op kivi.nl/inspirerende-ingenieurs

tekst drs. Pancras Dijk en drs. Jean-Paul Keulen

foto Encontech

Labversie van de isobaric expansion engine van Encontech, een machine die restwarmte kan omzetten in beweging.

MACHINE GAAT VERSPILLING VAN RESTWARMTE TEGEN

Waarde uit warmte Bij allerlei industriële én natuurlijke processen ontstaat laagwaardige warmte, waar nu zelden iets mee gebeurt. Een machine uit Enschede kan deze warmte omzetten in beweging. Dat maakt bijvoorbeeld een waterpomp op zonnewarmte mogelijk. tekst ir. Jim Heirbaut

O

p allerlei plekken verdwijnt er warmte de lucht of het opper­ vlaktewater in. Warmte die we nog best ergens voor had­ den willen gebruiken, zeker in een tijd waarin energiebesparing steeds belang­ rijker wordt. Bij het bedrijfje Encontech in Enschede, voortgekomen uit de Uni­ versiteit Twente, hebben ze daar een oplossing voor bedacht: een warmte­ motor die een temperatuurverschil tus­ sen een warme en een koude bron gebruikt om beweging te genereren.

Die warmtebron kan van alles zijn: zonlicht dat een zonnecollector opwarmt of warm water dat met geo­ thermie uit de grond is gepompt. Of restwarmte van de industrie: heet gas of heet water waar een bedrijf niets meer mee kan, maar waar nog een hoop energie in zit. Zonde om die door de schoorsteen de atmosfeer in te jagen.

Haalbare kaart Twee uit Rusland afkomstige inge­ nieurs, dr.ir. Alexander Kronberg en

ir. Maxim Glushenkov, gingen bij Encontech aan de slag met een bestaand idee: de zogeheten isobaric expansion engine. Dit is een cilinder van metaal met een zuiger erin die extern wordt aangedreven. In de cilinder zit een vloeistof. Aan de bovenkant van de motor geeft de warmtebron zijn warmte af aan deze vloeistof, die daar­ door verdampt en enorm uitzet. Aan de koudere kant van de motor conden­ seert de damp. Verdamping en conden­ satie generen drukpulsen waardoor in september 2019 | de ingenieur 9 | 29

illustratie Encontech

Schematische weergave van de isobaric expansion engine. Links verschillende mogelijke warmtebronnen, rechts uiteenlopende toepassingen zoals een pomp, een compressor of een aandrijving.

de motor een deel van de vloeistof door de damp wordt verplaatst ten behoeve van arbeid. De zuiger gaat weer omhoog en het hele verhaal begint opnieuw. (Meer details in het kader ‘Zo werkt de isobaric expan­ sion engine’ op de pagina hiernaast.)

‘Warmtewisselaars waren dertig jaar geleden nog niet goed genoeg’ Dit principe is al decennialang bekend, maar de toepassing ervan is nu pas een haalbare kaart. ‘Een machine volgens dit principe aan de praat krijgen was pakweg dertig jaar geleden niet mogelijk geweest’, vertelt Glushenkov. ‘Een belangrijk probleem was de efficiëntie van warmte­ wisselaars, die lange tijd niet hoog genoeg was. Pas met de komst van nieuwe maaktechnieken, zoals geavanceerde vormen van lassen en 3D-printen, zijn er warmtewisselaars te vervaardigen met een hogere efficiëntie. We hebben dit soort innovatieve technieken dan ook hard nodig.’

Verhoogd rendement Bij een temperatuur van de werkvloeistof van 90 °C ligt de druk in de isobaric expansion engine rond de 60 bar. Bij hogere temperaturen kan deze oplopen tot honderden bars. Anders dan bij andere types 30 | de ingenieur 9 | september 2019

warmtemotoren maakt de machine van Encon­ tech maar één slag per 1 à 2 s. Dat is te danken aan het feit dat hij werkt met een vloeistof (waar bijvoorbeeld een stirlingmotor gas gebruikt) die steeds ongeveer dezelfde druk houdt; dat is let­ terlijk wat ‘isobaar’ betekent. Daardoor verricht de warmtemotor per slag veel meer arbeid dan andere warmtemotoren. Bij die motoren gaan de bewegende delen zo snel heen en weer dat ­wrijving en afdichting een rol spelen, zegt ­Glushenkov. En dat heeft allerlei nadelige gevol­ gen, zoals de noodzaak tot smering, slijtage en een korte levensduur. De Encontech-machine heeft daar geen last van.

In de isobaric expansion engine zijn verschil­ lende werkvloeistoffen te gebruiken, waarbij koolwaterstoffen de meest voor de hand liggende categorie vormen. ‘Denk aan propaan of butaan, of aan de koelmiddelen die in airco’s worden gebruikt’, zegt Glushenkov. ‘Wat je kiest, hangt een beetje af van de toepassing en dus van de gebruikte temperatuur en druk.’ In bijzondere gevallen kan de werkvloeistof zelfs dezelfde zijn als de vloeistof die je wilt verplaatsen door te pompen. ‘Dit maakt de machine goedkoper, want je hoeft in een dergelijk geval geen membraan

aan te brengen tussen de werkvloeistof en de vloeistof die je wilt verpompen.’

De warmtemotor past ook een truc toe om het rendement te verhogen: regeneratie. Dit betekent dat warmte die in de eerste stap is onttrokken aan de werkvloeistof kort wordt opgeslagen zodat hij in de volgende cyclus de werkvloeistof kan voorverwarmen. ‘Dat is te ver­gelijken met de nieuwere douches. Die hebben soms een systeem dat warmte terugwint uit het water dat door het doucheputje spoelt. Voorheen liep dat gewoon weg, nu dient het om het aanvoerwater deels op te warmen’, zegt drs. Patrick Bliek, business deve­ loper bij Encontech.

water door een membraan’, legt Bliek uit. ‘Zoet water blijft over, het zout blijft achter.’

Maar de warmtemotor kan ook warmte verplaatsen, wat de basis kan vormen voor een warmtepomp, airconditioner of koel- en vriesmachine. Binnenkort wordt bijvoorbeeld, eveneens in Qatar, onderzocht of op basis van de isobaric expansion engine een ‘koudenet’ is op te zetten; de verkoelende tegenhanger van een warmtenet.

Koudenet

Encontech heeft nu een kleine versie van de warmtemotor draaien in een laboratorium van de Universiteit Twente, waar het bedrijf ook zetelt. ‘Die machine is geschikt voor academisch onderzoek, maar we willen heel graag de stap maken naar een grotere versie, een industri­ ële demonstrator zogezegd, die we kunnen testen onder realistische omstandigheden’, zegt Bliek.

Daarvoor zoekt het bedrijf nu de samenwerking met andere, gro­ tere, bedrijven. Dat kunnen bedrijven zijn die er voor zichzelf een nut­ tige toepassing in zien, of fabrikanten van pompen of compressoren.

‘We hebben het hier niet over een miljoeneninvestering. Met een paar ton zijn we echt al een stap verder.’ |

De ingenieurs van Encontech hebben in de eerste plaats een machine ontwikkeld die op basis van een temperatuurverschil iets in beweging kan zetten; een pomp die draait op warmte dus. Een toepassing is bijvoorbeeld een waterpomp op zonnewarmte; handig op afgelegen locaties waar geen elektriciteitsnet is. Of denk aan het ont­ zilten van zeewater, een concreet proefproject in Qatar waar Encontech bij betrokken is. ‘Zonlicht drijft onze warmtemotor aan en die perst zee­

‘We willen heel graag de stap maken naar een grotere versie’

ZO WERKT DE ISOBARIC EXPANSION ENGINE De druk in de cilinder zakt in en daardoor stroomt alle vloeistof die zojuist arbeid heeft verricht terug de cilinder in. De hele cyclus begint weer opnieuw, waarbij de zuiger één slag per 1 à 2 s maakt. illustratie Encontech

Het Enschedese bedrijfje Encontech bouwde een nieuw type warmtemotor. Die bestaat uit een metalen cilinder waarin een zuiger op en neer kan bewegen. In de cilinder zit een vloeistof die een grote vermogensdichtheid heeft: hij kan veel energie ­bevatten, zeker in vergelijking met bijvoorbeeld een stirling­ motor, die met gas werkt. Dit zorgt ervoor dat de isobaric expansion engine uit de voeten kan met warmtebronnen die relatief lage temperaturen hebben: van 70 tot 100 °C. Een slag van de motor verloopt als volgt. De zuiger wordt extern aangedreven met een vaste frequentie. Wanneer hij naar beneden beweegt, duwt hij koele vloeistof door een koeler (C) en ­regenerator (R) naar het hete gedeelte (H). Door opwarming ­verdampt 5 tot 30 % van de vloeistof, waardoor het mengsel enorm uitzet. Hierdoor wordt een deel van de vloeistof uit de ­cilinder geperst (bij L). Dit deel kan mechanische arbeid verrichten; bijvoorbeeld een zuiger laten bewegen of een hydraulische motor aandrijven.

Vervolgens beweegt de zuiger weer omhoog en verplaatst de regene­rator de hete damp bovenin naar het koude gedeelte (C).

Tijdens deze tocht condenseert de damp weer tot een vloeistof.

Schematische weergave van de isobaric expansion engine: een cilinder met een zuiger erin. Van links naar rechts is te zien hoe de zuiger omlaag beweegt (een halve slag).

september 2019 | de ingenieur 9 | 31

Tijdens de hackathon Odyssey stortten 1500 deelnemers zich met kunstmatige intelligentie en blockchain op allerlei maatschappelijke problemen.

WAT LEVEREN HACKATHONS OP?

Opdracht: zoek een ­onverwachte oplossing Hackathons worden vaak vergeleken met een snelkookpan: je stopt allerlei mensen met verschillende achtergronden bij elkaar, geeft ze een opdracht, doet het deksel dicht en stookt het vuur flink op. De klok gaat tikken en een geldbedrag lonkt. Die manier van werken leidt echter lang niet altijd tot echte innovatie. tekst Ton Verheijen

D

e hackathon is hét instru­ ment om je bedrijf te veran­ deren, je producten of dien­ sten te verbeteren, of te leren om sneller te anticiperen op de wensen van de klant. Dat menen grote technische bedrijven als Damen Ship­ yards, Royal IHC, Nuon Vattenfall, KLM, Arcadis en met hen vele andere.

Met bijbehorende clichés zetten ze zichzelf in de etalage. Organisaties ‘springen in het diepe’, ‘vinden zichzelf opnieuw uit’, ‘treden buiten de gebaande paden’ of zoeken ‘de vraag achter de vraag’. Maar wat leveren hackathons in de praktijk op? En leidt de opbrengst ook daadwerkelijk tot vernieuwing?

Neem de scheepsbouw- en scheepvaart­ industrie. Op 9 en 10 november 2018 hield Netherlands Maritime Technology (NMT) in de drijvende evenementen­ locatie Undercurrent de Shipathon. Hier probeerden bedrijven als Bosch Rex­ roth, Damen Shipyards en Royal IHC, alsmede het ministerie van Infrastruc­ tuur en Waterstaat jongeren te trekken

DE SHIPATHON IN VIJF STAPPEN

1 Vooraf kregen de deelnemers te horen dat ze zich niet als compleet team konden aanmelden maar bij de start van de Shipathon een TeamUp Game moesten spelen.

Zo werden gevarieerde teams samengesteld, met strategische denkers en pragmatische doeners, mensen met overzicht en mensen met focus.

32 | de ingenieur 9 | september 2019

2 Voor het verkennen van de problemen waarmee de scheepvaartindustrie te maken heeft, werd Design Thinking gebruikt, een benadering die inzicht geeft in de wensen, behoeftes en gedeelde waardes van de eindgebruiker. In deze fase wordt ‘de vraag achter de vraag’ ontdekt.

3 Voor het bouwen van een prototype werd de lean-start-up-methode gebruikt.

Bouwen, valideren, leren en verbeteren: volgens die cyclus kun je in korte tijd tot de kleinste, meest effectieve en snelst te creëren versie van het prototype komen.

foto Shipathon

Hoe gaat een hackathon in zijn werk?

Als voorbeeld de scheepsbouw- en scheepvaarthackathon Shipathon, ­georganiseerd door Netherlands ­Maritime Technology.

foto Rutger van Zuidam

die bereid waren met een frisse blik tegen de sector aan te kijken.

‘Join us and be a gamechanger for 18 hours and 52 minutes’, lezen we op de website. Precies één nautische mijl (1852 m) in tijd kregen 120 studenten en young professionals om zeevarende schepen slimmer te maken.

Sanne de Vleeschhouwer MSc, innovatiemanager bij NMT, was nauw betrokken bij de Shipathon en vertelt waarom werd gekozen

De scheepsbouw- en scheepvaartindustrie liet jongeren met een frisse blik tegen hun sector aankijken tijdens de Shipathon.

4 In videopitches werden vervolgens de ideeën gepresenteerd. Het ging er vooral om het unique selling point te laten zien en met sterke argumenten aan te tonen dat het idee bijdraagt aan de oplossing van het probleem.

Onderling werd gestemd op de beste pitches; die gingen naar de finale.

5 Na 18 uur en 52 minuten presenteerden de finalisten hun idee voor een vakjury en de overige deelnemers. De jury keek naar creativiteit en innovatief vermogen, haalbaarheid en overtuigingskracht van de presentatie.

voor deze methode. ‘De digitalisering heeft een behoorlijke impact op ontwerp, productie en gebruik van schepen, en vraagt om nieuwe expertise bij onze bedrijven. Denk aan program­ meren en data-analyse. Maar ook aan de manier van werken: meer multidisciplinair en in nau­ were samenwerking met de eindklant. Daar ­hebben we de nieuwe generatie voor nodig.’

Belonen moet Onverwachte oplossingen kunnen dan ineens tevoorschijn komen. Zo ontwikkelde het Amster­ damse bureau HackathonFactory in 2015 voor de provincie Gelderland Mobihack om de ochtend­ spits in de Nijmeegse studentenwijk Heijendaal (‘de drukste hotspot van Gelderland’) minder druk te maken. Voor dit ‘snelkookpanevenement’ werd dertig uur uitgetrokken. Het winnende team Cortisol Solutions, een groep studenten Geo Media & Design van Hogeschool HAS, ontwik­ kelde een slimme applicatie waarin ov-informatie werd gekoppeld aan lesroosters van scholen.

Door bepaalde lessen van de Radboud Universi­ teit met vijftien minuten te vervroegen, werd al een groot deel van het probleem verholpen.

Cortisol Solutions ging niet met lege handen naar september 2019 | de ingenieur 9 | 33

foto Rutger van Zuidam

Twee essentiële ingrediënten van hackathons: laptops en Post-its.

huis: het team kreeg 2500 euro voor zijn presta­ tie. ‘Belonen moet’, zegt Samantha Mekić BBA van HackathonFactory. ‘IT’ers en hackers wor­ den platgespamd met uitnodigingen voor dit soort bijeenkomsten. Als je ze wilt lokken om creatieve ideeën te bedenken, pak dan uit met een geldbedrag, interessante sprekers en workshops waar ze iets van opsteken. Anders komen ze niet. Ze gaan een etmaal voor je aan de slag. Daar zul je iets tegenover moeten stellen.’

Compleet pakket Ingenieursbureau Arcadis ontdekte de hacka­ thon een klein jaar geleden. Thijs Pruijssers, ­Global Development Lead Analytics, was erbij op het internationale roboticasymposium ISARC, van 20 tot 25 juli 2018 in Berlijn. Arcadis had vijftig medewerkers, allemaal data-experts, van over de hele wereld ingevlogen om een nogal ambitieus thema aan te pakken: New York ­toekomstbestendig maken.

‘We hoefden niet naar New York, want veel data is online beschikbaar’, vertelt Pruijssers.

‘Onze aanpak? Eerst hebben we gekeken waar­ aan New York behoefte heeft. Vervolgens ­hebben we multidisciplinaire teams samen­ gesteld en allerlei data verzameld: publiek beschikbare data, data van taxidienst Uber, 34 | de ingenieur 9 | september 2019

c­ riminaliteitscijfers en data van demografische ontwikkelingen, ­vervoersstromen, weersomstandigheden en luchtkwaliteit.’

Na een paar dagen brainstormen, coderen en algoritmes bouwen, werden de oplossingen gepresenteerd op het afsluitende Science ­Festival. Naast enkele praktische apps voor burgers (‘die kunnen we ook in andere steden gebruiken’) kwamen deelnemers met een op­­ lossing voor optimale afvalverwerking. Pruijssers: ‘We waren erachter gekomen dat vuilniswagens in New York soms wel vijf keer per dag door dezelfde straat rijden. Daarvoor hebben we een oplossing ont­ wikkeld waarmee het aantal kilometers drastisch omlaag kan en de CO2-emissie met 60 % is te reduceren.’

‘Wij geloven in de hackathon voor gedragsverandering’ Voor Arcadis was de ISARC een mooie gelegenheid om te oefenen met dit tot dan toe onbekende instrument. Pruijssers: ‘Inderdaad: eerst leren, daarna doorpakken. Eind vorig jaar hebben we zelf een hacka­ thon georganiseerd rond het thema smart cities. En in de loop van 2019 organiseren we Code Orange, een hackathon die we ook als compleet pakket willen gaan leveren aan klanten. Waar dat evenement plaats­ vindt? Wat we gaan onderzoeken? Dat kan ik nog niet zeggen. Maar wij geloven in de hackathon voor gedragsverandering, persoonlijke ontwikkeling en nieuwe oplossingen van bedrijfsmatige problemen.’

48 UUR ZWETEN IN GRONINGEN

‘Ik denk gewoon dat dit een enorm groeimoment is’, zegt student Joeri van Loon van de Haagsche Hogeschool. Het is vrijdag 11 april. Van Loon kijkt om zich heen in de enorme hal van de Suikerfabriek in Groningen. Hier, in dit donkere, met graffiti bespoten hol, nemen vandaag honderd teams en zo’n 1500 creatieve­ lingen en developers deel aan Odyssey, ­ ’s werelds grootste hackathon voor ­blockchain en AI, met 200.000 euro aan beloningen. Voor Van Loon is dit the place to be.

Vanmiddag om één uur gaat de klok tikken. Van Loon en zijn team hebben precies twee etmalen de tijd om zich te verdiepen in nieuwe pensioenproducten. ‘Rethink ­retirement’ noemt de organisatie het thema. Dat past beter bij de jonge doelgroep die hier vandaag los gaat. Partners van het evenement zijn ministeries, universiteiten en grote bedrijven als KLM, Gasunie en

­ eloitte. Voor Van Loons team is pensioenD uitvoerder APG de opdracht­gever.

Van Loon besloot ‘puur uit interesse’ deel te nemen aan Odyssey. Hij zal het taaie thema pensioenen te lijf gaan met het wapen blockchain. Van Loon: ‘Blockchain spreekt mij aan omdat gewone mensen er baat bij hebben; niet de banken, niet de grote bedrijven. Het idee dat we dit weekend gaan uitwerken, is dat je straks op je 35ste zóveel hebt gespaard dat je met pensioen kunt. Deze nieuwe manier van leven willen we ontwikkelen voor de jonge generatie.’

Zwart gat Een volstrekt onhaalbaar idee. En daarom perfect passend in de filosofie van Odyssey. ‘Maak ruimte om het onverwachte plaats te laten vinden’, zegt organisator Rutger van Zuidam van DutchChain in zijn speech voorafgaand aan de spectaculaire openingsshow. ‘We zijn hier niet om de status quo te optimaliseren. We gaan voor verandering.’

Van Zuidam haalt zelfs de kort ervoor ­gepubliceerde foto van het zwarte gat in het sterrenstelsel M87 erbij om de ambities van Odyssey kracht bij te zetten.

‘Het zwarte gat is de perfecte metafoor voor wat we hier aan het doen zijn.’

Inmiddels is ook de balans opgemaakt van de ­Shipathon, de hackathon van de scheepsbouwen scheepvaartindustrie. Het evenement leverde geen slimmere schepen op. ‘Direct resultaat was ook niet het uitgangspunt; indirect resultaat wel’, zegt De Vleeschhouwer. ‘De mentoren en deel­ nemers zijn getraind in deze aanpak en er is een netwerk ontstaan van mensen die onze sector in de toekomst gaan innoveren.’

Engels is de voertaal. En dat is maar goed ook, want er zijn maar liefst twintig nationaliteiten vertegenwoordigd. Kasper Meilgaard BSc van het Blockchain Team van Leaseplan omschrijft zichzelf bijvoorbeeld als half Deens. Hij neemt deel aan Odyssey om andere mensen te leren kennen en om samen met zijn team een extreem goedkope wallet te bouwen; een digitale portemonnee voor geld en cryptomunten.

Die moet voor 5 euro op de markt komen, zodat het grootste deel van de wereld­ bevolking hem kan aanschaffen.

Het idealisme druipt er vanaf. Iedereen is vol verwachting, iedereen is er klaar voor.

Rauwe bluesmuziek dendert door de hal, maar de akoestiek is zó slecht dat de ­muziek nauwelijks als blues is te herkennen. Niemand maalt erom, want de wifi is fantastisch. Vandaag gaat het gebeuren.

Deze hackathon zal de samenleving ­veranderen.

Na 48 uur zweten worden de beste twintig teams gekozen. Zij zullen de komende maanden deelnemen aan een incubatieprogramma om hun prototype verder uit te werken. Bovendien worden ze in contact gebracht met relevante organisaties en eventuele investeerders. Het doel is helder: het prototype veranderen in een realiteit die bereikbaar is voor iedereen.

Naast technici, hackers en wetenschappers proberen we ook burgers, ambtenaren en studenten in de multidisciplinaire teams te krijgen.

Alleen dan vind je een volledig antwoord op inhoudelijke en stra­ tegische vraagstukken als ‘hoe wordt de organisatie toekomstbesten­ dig?’. Als mensen met verschillende profielen samenwerken, kan iets compleet nieuws ontstaan.’ |

foto Rutger van Zuidam

In april vond in Nederland ’s werelds grootste hackathon voor blockchain en AI plaats: Odyssey. Zo’n 1500 ‘hackers’ gingen aan de slag met gewichtige maatschappelijke thema’s, variërend van het eerlijker maken van voedsel­ ketens tot het managen van je eigen pensioenplan.

Iedereen is waardevol De Vleeschhouwer werd in de organisatie bijge­ staan door Mekić van HackathonFactory. Ook zij vindt direct resultaat niet zo belangrijk. ‘Je moet het breder zien. Organisaties willen zich positioneren op de arbeidsmarkt, netwerken met concullega’s, stakeholders informeren, naams­ bekendheid krijgen of ervaring opdoen met ­multidisciplinaire teams. Dat alles levert later rendement op.’

Creatievelingen samenbrengen: dat is waar het volgens Mekić in de eerste plaats om draait.

Ook dat moeten we breed zien. ‘Iedereen die praktisch en creatief kan denken, is waardevol.

Tijdens een hackathon tikt altijd de klok door op de achtergrond: binnen een afgesproken tijd moeten de teams met resultaten komen.

september 2019 | de ingenieur 9 | 35

KOERT VAN MENSVOORT PLEIT VOOR NIEUWE DEFINITIE NATUUR

‘We moeten ecologi De mensheid is met haar technologieën de aarde ­blijvend aan het veranderen. Om alle problemen die dit oplevert te kunnen aanpakken, moeten we volgens filosoof Koert van Mensvoort beter beseffen wat de relatie tussen natuur en technologie is.

QUOTE

H

tekst ir. Jim Heirbaut foto Nichon Glerum

oe natuurlijk is onze natuur? Het is een vraag die filosoof en kunstenaar dr.ir. Koert van Mensvoort blijft bezighouden. Aan de ene kant is de ‘natuur’ waar we in recreëren in ons land grotendeels door mensenhanden aangelegd. Aan de andere kant hebben we technologische systemen gebouwd waar we zo weinig controle meer over hebben – internet, financiële systemen – dat ze bijna lijken op autonome natuurkrachten. Aan ons de taak om deze ‘technosfeer’ in balans te brengen met de biosfeer op aarde, schrijft Van Mensvoort in het onlangs verschenen boek Next Nature, met als ­ondertitel Waarom technologie onze natuurlijke ­toekomst is.

De meeste mensen hebben een romantisch idee van natuur, schrijft u in uw nieuwe boek.

Waarom klopt dat idee niet?

‘Als kind groeien we op met een bepaald idee van wat natuur is. Prachtig, ongerept, harmonieus, ­eigenlijk een betere kracht in het leven dan de mens. Maar dat beeld klopt niet; de natuur is bikkelhard. In een vakantiepark zag ik eens hoe een zwaan strategisch allemaal jonge eendjes doodschudde – een voor een – om zijn eigen kroost meer kansen te geven. Die hardheid is ook onderdeel van de natuur. We mogen blij zijn dat wij mensen technologieën hebben ontwikkeld die ons emanciperen van die wilde natuurkrachten.’

Wat is het risico van ons naïeve natuurbeeld?

‘We staan nu voor belangrijke uitdagingen zoals ­klimaatverandering, een terugloop in biodiversiteit en de opkomst van artificiële intelligentie. Als we

36 | de ingenieur 9 | september 2019

dat alles in goede banen willen leiden, moeten we echt beter beseffen wat de relatie tussen natuur en technologie is. En ook hoe technologie niet alleen maar het tegenovergestelde van natuur is, maar dat wij met ons technologisch vermogen eigenlijk de natuur aan het transformeren zijn in een nieuwe natuur. Ik noem dat next nature.’

Hoe zouden we ons beeld van wat natuurlijk is dan moeten aanpassen?

‘Het belangrijkste is dat ons beeld van de natuur te statisch is. We moeten naar een dynamisch beeld van natuur. Neem bijvoorbeeld landbouw: hoe onze grootvaders landbouw bedreven, dat was natuurlijk in vergelijking met hoe we dat nu doen. Ooit was landbouw echter een uitvinding;

sch leren denken’ lijk vind ik het niet verstandig om altijd meteen een moreel oordeel als b ­ asis te nemen bij het uitwerken van een nieuwe kijk op de wereld. Dan is het volgens mij veel verstandiger om te zeggen: ‘Oké, ik parkeer even dat morele oordeel en ga eerst proberen te snappen wat hier nu precies aan de hand is.

Vaak is dat een beetje tricky en misschien wat ongemakkelijk; dat begrijp ik heel goed. Maar het is wel belangrijk, want als we het niet doen, dan lopen we het risico in dogma’s te vervallen.’

’Nieuwe technologieën brengen nieuwe gevaren met zich mee’ Hoe zou dat dogma hier luiden?

‘Dat alle plastic slecht zou zijn. Terwijl het ook een prachtig materiaal is, dat we voor allerlei nuttige dingen gebruiken.’

een technologie, zou je kunnen zeggen, die ons tot de moderne mens heeft gemaakt.’

Die moderne mens laat inmiddels wel duidelijk zijn sporen na op de aarde.

Het CO2-gehalte in de atmosfeer is de laatste decennia fors gestegen en in de oceanen kolken op bepaalde plekken grote hoeveelheden plastic in de rondte. Aan die plasticsoep wijdt Van Mensvoort een paragraaf van zijn boek. Hij filosofeert dat het plastic misschien niet alleen slecht is voor ­dieren en planten in de oceaan, maar misschien ook een voedingsbron kan worden voor een toekomstige plastic-etende bacterie.

In uw boek geeft u een positieve draai aan de plastic­vervuiling.

Begrijpt u dat mensen daar moeite mee hebben?

‘Ja hoor. Vooropgesteld: het is heel erg stom dat wij al dat plastic in die oceaan dumpen. Dat moeten we echt anders gaan inrichten. En ik vind het prachtig dat een jonge vent als Boyan Slat zich daarvoor inzet. Maar tege-

U wilt uitzoomen, schrijft u; het hele plaatje bekijken. Wat ziet u dan?

‘Nou, hoe je het ook wendt of keert, de kans is groot dat we het moeten doen met een aarde waar overal plastic in de oceanen zit. Ik ben benieuwd: hoe ziet dat er dan over duizend jaar uit? Zit er dan nog steeds plastic in de zeeën omdat het ons maar deels is gelukt om het op te ruimen? Dan is het misschien een resource geworden, een bron voor een nieuw organisme. Ik geef gelijk toe dat dit wel heel erg is uitgezoomd. Het is denken op de lange termijn en met een evolutionaire blik. Zo bekeken is het plastic wel enigszins te vergelijken met de aardolie die wij nu zo lustig oppompen uit de aardlagen. Dat zijn eigenlijk dode planten. Afval van miljoenen jaren geleden, dat wij tot een resource hebben gemaakt.

Op dezelfde manier kun je redeneren: zodra er een ­micro-organisme is dat heel goed kan leven van plastic, dan zit daar wel een evolutionaire niche.’

Dat extreme uitzoomen, wat brengt u dat?

‘Andere perspectieven, en dus andere benaderingen van problemen en andere oplossingen. Dat is september 2019 | de ingenieur 9 | 37

QUOTE

foto beeldbank.rws.nl/Rijkswaterstaat/Joop van Houdt

Bij de Zandmotor voor de Noordzee­ kust bij Den Haag is een grote hoeveel­ heid zand neerge­ legd. Zo gaat kust­ bescherming hand in hand met natuur­ behoud.

­ elangrijk, denk ik, omdat we alle oplossingen b ­moeten verkennen. Die rol pak ik graag, als filosoof.

En ik wil niet een filosoof zijn die aan de zijlijn staat, een probleem signaleert en zegt: ‘Succes jongens.’

Nee, ik wil ook door naar: wat gaan we eraan doen?

Hoe kunnen we uiteindelijk een pad vinden naar de toekomst dat bevredigend is, niet alleen voor de mens maar ook voor alle andere soorten en de ­aarde als geheel?’

Hoe moeten we met die risico’s omgaan?

‘Het wordt echt tijd dat we nu in de 21e eeuw onze ecologische ­intelligentie ontwikkelen. Want dat twintigste-eeuwse maakbaarheidsdenken – ik heb een plan, dat ga ik uitvoeren en dan gaat alles precies zoals ik had bedacht – werkt gewoon niet meer. Er zijn altijd onverwachte ­bij­effecten. We moeten niet meer lineair denken, maar ecologisch. Dat be­tekent van tevoren al bedenken wat het betekent voor een omgeving als ik er iets in plaats. Dat zijn wel lessen die we nu nog hard aan het ­leren zijn.’

Een soort ingenieursaanpak?

‘Ja, dat is ook wel de ingenieur die nog altijd in mij zit. (Van Mensvoort werd opgeleid aan de TU Eind­ hoven – red.) Het mooie van een ingenieur is dat die altijd mogelijkheden zoekt en niet bij de pakken neerzit. Die analyseert niet alleen, maar kan de plannen vervolgens ook praktisch uitwerken.’

‘Vóór de Deltawerken was het nog gewoon: we zijn in een strijd met de zee verwikkeld’

Hoe bijvoorbeeld?

‘Door te selecteren op micro-organismen die plastic kunnen verteren. Of door ze genetisch zo te modificeren dat ze plastic kunnen opeten. Daarbij is het wel opletten geblazen, want technologische ingrepen kunnen onverwachte neveneffecten hebben.

Stel dat we plastic-etende microben loslaten op de wereld, dan gaan die het afval opeten, maar vormen ze tegelijk ook een gevaar voor alle voorwerpen van plastic die we gebruiken. Dan zouden we onze ­vingers branden aan onze eigen oplossing. Dat is ­eigenlijk precies de situatie waar we als mens in zitten. We bedenken steeds nieuwe technologieën die nieuwe dingen kunnen doen, maar die brengen ook nieuwe gevaren en nieuwe verantwoordelijkheden met zich mee. Het is keer op keer spelen met vuur.’

Wat is daarvan een voorbeeld?

‘Wat er in de afgelopen dertig jaar is veranderd rond kustversterking, dat is enorm. De Deltawerken, waar we supertrots op zijn, waren al een kantelpunt. Want daarvóór was het nog gewoon: we zijn in een strijd met de zee verwikkeld en dus leggen wij iets neer – baf, een dijk! – en dan kan de zee er niet meer door. Een deel van de Deltawerken kan open en dicht, want dan kunnen op de achtergrond de getijden nog een rol spelen.

En de afgelopen jaren zagen we het experiment met de Zandmotor voor de kust van Den Haag. Dat is zó’n andere mentaliteit. Dat vind ik een mooi voorbeeld van werken met het getij: we interveniëren in die bestaande ecologie op een manier die meebeweegt met de ecologie en daarmee wordt onze kust versterkt. Dat is zo’n andere manier van engineering dan gewoon graven en een dijk neerplempen. Het is veel geraffineerder en ­intelligenter.’ |

38 | de ingenieur 9 | september 2019

INBOX

Kom achter die bureaus vandaan!

foto Universiteit Twente

geloosd! Even voor uw idee: het gemaal bij Kinderdijk, een van de grootste van Europa, doet 25 m3/s. Dan schiet je dus met een mug op een olifant! Verder gaan we ervanuit dat niet alles tegelijk samenvalt, terwijl het de basis van het Hoogwaterbeschermingsprogramma is dat dit juist wél gebeurt. Dat is de kurk waar het hele programma op drijft!

De kern van de boodschap: op het kantoor van ons waterschap in Tiel kun je overdag als bezoeker bijna niet parkeren, doordat er een paar honderd auto’s staan van medewerkers die kennelijk achter bureaus hun werk

doen. (De buiteninspecteurs uiteraard niet, want die komen echt wel buiten; alleen zijn er dat steeds minder!) Ik zou zeggen: kom eens achter die bureaus vandaan. Rijd eens naar de kust als het echt stormt, kijk wat daar gebeurt en bezint vervolgens eer gij begint.

Het is ook tijd voor de nieuwe algemene besturen om zich eens achter de oren te krabben, want voorlopig zitten wij bij Rivierenland met een schuld van ruim 400 miljoen euro en betalen we meer aan rente dan we uitgeven aan dijkversterking en -onderhoud.

Ing. Herman de Jong, Papendrecht

foto Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed/CC BY-SA 4.0

Het wordt tijd om de waterschappen eens een halt toe te roepen. De laatste maanden wordt er steeds meer gesproken over de komende dijkverzwaringen, onder andere in de Alblasserwaard. Een paar meter omhoog hier, een paar meter daar. Herhaling is kennelijk nog steeds de toverkracht van de reclame.

Een paar weken geleden stond er bijvoorbeeld een stuk in het Algemeen Dagblad over de Rivierdijk-west in Sliedrecht, die 3,5 m omhoog moest vanwege verwachte golfoploop. Een golfoploop die er helemaal niet is, want de overheersende windrichting loopt daar evenwijdig aan de rivier. Voor een golfomloop heb je daarentegen minimaal een voorliggend water/windgebied van honderden meters nodig, loodrecht op de waterkering. Vervolgens tovert iemand van een ingehuurd bureau sommetjes tevoorschijn die al honderd jaar in de boeken staan en komt tot een andere conclusie: een verhoging van een centimeter of twintig is voldoende voor de Rivierdijk-west! Die hebben hun geld weer verdiend.

Mooiste voorbeeld was een bericht van de voorzitter van de Unie van Waterschappen tijdens de voorjaarstorm in januari 2018 en een beetje bovenwater: 8000 m3/s bij Lobith. De oplossing: we zetten de gemalen van de polders stil, zodat er minder op de rivier wordt

Het gemaal De Overwaard, met op de achtergrond het J.U. Smitgemaal.

Hoe nieuw is naaldloos?

In het meinummer van De Ingenieur staat een artikel over naaldloos injecteren, ‘Spuitje zonder prik’, waarin de suggestie wordt gewekt dat dit nieuw is. Ik begrijp dit niet, want meer dan 25 jaar geleden kreeg ik al een griepprik met een soort pistool door de huid toegediend waar geen naald aan te ­pas kwam. Het werkte snel en pijnloos.

Is wat er nu beschreven wordt iets totaal anders?

Jan Koning, Cartagena (Spanje)

Naschrift van de redactie: het klopt dat het principe van naaldloze injectie al decennia bestaat; vooral vanaf de jaren zestig wordt eraan gewerkt. Dit had duidelijker uit ons artikel naar voren mogen komen.

Wilt u reageren op een artikel in De Ingenieur? U kunt uw brief, bij voorkeur niet langer dan driehonderd woorden, mailen naar redactie@ingenieur.nl of sturen naar De Ingenieur, Postbus 30424, 2500 GK Den Haag. De redactie behoudt zich het recht voor brieven in te korten en te redigeren of te weigeren.

september 2019 | de ingenieur 9 | 39

illustraties Protean Electric

EUREKA

DE PRODUCTONTWERPEN VAN MORGEN

WENDBARE WEGGEBRUIKER

tekst ir. Jeroen Akkermans en ing. Paul Schilperoord

Steden staan onder druk om met steeds slimmere mobiliteitsoplossingen te komen. Openbaar vervoer moet veilig door drukke straten kunnen ­manoeuvreren, zonder uitstoot of geluidsoverlast.

Verder moeten OV-voertuigen optimaal toegang bieden aan onder meer ouderen, rolstoelgebruikers en mensen met kinderwagens. Het Britse bedrijf ­Protean Electric wil al deze uitdagingen het hoofd bieden. Niet met een kant-en-klaar voertuig, maar met een wielmodule die zorgt voor emissievrije aandrijving, ultieme wendbaarheid en volledige vrijheid bij het ontwerpen van het voertuig.

De wielmodule Protean 360+ is een bouwsteen waarmee allerlei soorten voertuigen zijn te rea­ liseren. De module is aan de carrosserie te beves­ tigen en herbergt de aandrijving, besturing, ­remmen en vering van het wiel. Het wiel wordt aangedreven door een elektrische naafmotor. Het bevestigingspunt waarmee de module op de car­ rosserie wordt vastgezet, ligt recht boven het wiel en bevat een verticaal draaipunt met ingebouwde elektromotor.

Zo ontstaat voor elk wiel een stuurhoek van ­ 360 graden. Hierdoor kan een personenbus met vier van deze wielmodules in elke richting be­ wegen en zelfs om zijn eigen as draaien. Op die manier kan het voertuig optimaal manoeuvre­ ren en ­obstakels vermijden. Dat maakt een openbaarvervoersverbinding volgens Protean Electric minder gevoelig voor ­vertragingen.

Ook kan het voertuig onder alle omstandig­ heden direct langs de stoep stoppen om passa­ giers in en uit te laten stappen. Dankzij een pneumatische schokbreker in de wielmodule kan het bovendien ‘knielen’, zodat de vloer op dezelfde hoogte komt als de stoeprand.

40 | de ingenieur 9 | september 2019

Door de wielmodules op de hoeken te monteren, is het voertuig verder geheel vrij te ontwerpen.

Zo kan de vloer, voorzien van een ingebouwd accu­ pakket, helemaal vlak zijn voor optimale toegan­ kelijkheid. De wielmodules worden via elektrische verbindingen aangedreven en zijn geschikt voor zowel autonome voertuigen als voertuigen met chauffeur. (PS)

foto Bioservo

HANDSCHOEN GEEFT KRACHT Voor wie weinig kracht in zijn vingers heeft, kan het oppakken van een boek al een probleem zijn. Laat staan een zware tas. Met een robothandschoen van het Zweedse Bioservo moeten zulke handelingen weer tot de dagelijkse routine gaan horen.

Met de zogeheten CarbonHand kun je zowel een zachtgekookt eitje als een flinke zak aardappels oppakken. De handschoen regelt namelijk automatisch de benodigde hoeveelheid grijpkracht, vertelt dr. Gerdienke Prange van Roessingh Research and Development, het Nederlandse onderzoeksinstituut dat de CarbonHand ­momenteel test. ‘De vingertoppen zijn uitgerust met druksensoren die meten hoeveel kracht de vingers uitoefenen. Zet je weinig kracht, zoals bij een eitje, dan trekken de motortjes de kabels die door de handschoen lopen niet zo hard aan en blijft het ei heel. Oefen je meer kracht uit, dan trekken de kabels harder aan, waardoor de vingers met meer kracht buigen.’ De extra kracht die erbij komt, gaat in hele kleine stapjes omhoog als je langzaam de handkracht opvoert, onder meer dankzij de gevoelige druksensoren. ‘Dat maakt het systeem heel intuïtief.’

In tegenstelling tot veel bestaande, ‘lompere’ systemen is de CarbonHand een modieus ogende en zacht aanvoelende

handschoen, afgezien van het dikke snoer dat uit een soort armband om de pols komt. In dit snoer zitten drie kabels die elk een vinger ondersteunen. Van daaruit loopt het snoer, eventueel via een bevestiging om de arm, naar een batterijkastje aan de broekriem. Hierin zitten ook de motoren die de kabels aantrekken.

Dat de CarbonHand maar drie vingers ondersteunt, heeft te ­maken met het behoud van de tastzin, licht Prange toe. ‘Proefpersonen hebben zowel een handschoen voor drie als voor vijf vingers getest. Hoewel wijsvingerondersteuning soms handig is, is het een nadeel dat dan de hele hand is ingepakt en mensen niets meer met hun vingers kunnen voelen. Daarom zijn pink en wijsvinger onbedekt gelaten.’

Momenteel testen 63 mensen met een verminderde hand­ functie de handschoen. Doel van het onderzoek is vast te stellen of de proefpersonen dankzij langdurig gebruik van de handschoen hun hand weer beter kunnen gebruiken. Dat is een enigszins paradoxaal effect waarvoor eerdere studies ­stevige aanwijzingen vonden. ‘Je verwacht eerder dat de handfunctie door dagelijkse ondersteuning vermindert dan dat hij verbetert.

We willen nu de toename in grijpkracht zonder handschoen nauwkeurig vaststellen.’ (JA) september 2019 | de ingenieur 9 | 41

foto’s DLR

EUREKA

KRACHTPATSER Steeds meer bedrijven experimenteren met drones om onder meer post­ pakketjes, pizza’s en medicijnen te bezorgen. Het draaggewicht van een drone is echter beperkt. Het Duitse nationale onderzoekscentrum voor lucht- en ruimtevaart DLR wil daarom een oplossing bieden voor het trans­ port van grotere en zwaardere objecten. Momenteel ontwikkelt DLR een onbemande, autonome gyrokopter met een draagvermogen van 200 kg.

De gyrokopter of autogiro bestaat al sinds de eerste decennia van de luchtvaart, maar brak nooit door. Deze kruising tussen een vliegtuig en een helikopter heeft een duwpropeller voor de aandrijving, een vleugel­ stuk en bovenop een rotor, die niet wordt aangedreven. Als de gyro­

42 | de ingenieur 9 | september 2019

kopter snelheid begint te maken, gaan de grote rotorbladen door de luchtstroming draaien, waar­ bij ze aerodynamische lift genereren. Zo kan de gyrokopter op een korte startbaan opstijgen en heeft hij nog minder ruimte nodig om te landen.

Een voordeel van de rotor is dat hij bij het uitvallen van de motor fungeert als een luchtrem. Daardoor kan een gyrokopter niet als een baksteen uit de lucht vallen zoals een drone. Wel zo fijn om waar­ devolle vracht te beschermen. De grote, rond­ draaiende wieken zijn echter niet bijzonder prak­ tisch in een dichtbebouwde omgeving. DLR richt zich dan ook op toepassingen in meer afgelegen gebieden. De gyrokopter is bijvoorbeeld in te zet­ ten voor het transport van hulpgoederen in crisis­ gebieden of van cruciale onderdelen voor militaire operaties of ­industriële installaties.

De compacte gyrokopter, die wordt ontwikkeld binnen het Automated Low Altitude Air Delivery-­ project (ALAADy) van DLR, weegt 450 kg. Om meer vracht mee te kunnen nemen, moest de piloot het veld ruimen. DLR richt zich op autonoom vervoer van vracht over afstanden van maximaal 500 km.

DLR heeft in Duitsland al succesvolle vliegtests ­uitgevoerd op hoogtes tot 150 m en over een ­afstand van 100 km. Daarbij werd de onbemande gyrokopter echter nog op afstand bestuurd. De ­volgende stap is om autonome systemen te ­ontwikkelen voor elk deel van de vlucht. (PS)

EUREKA

Wonden die niet dicht willen, zijn te behandelen met elektri­ sche pulsen die bacteriën doden en de celgroei bevorderen.

Nadeel is wel dat de patiënt hiervoor naar het ziekenhuis moet, waar hij wordt gekoppeld aan relatief forse apparatuur, waaronder een voedingsbron. De University of Wisconsin-­ Madison lijkt er nu in te zijn geslaagd het eigen lichaam te benutten als energiebron. De belofte: de patiënt kan op ­termijn een elektrische pleister ophalen bij de apotheek.

De onderzoekers gebruiken een dun lint met geminiaturiseer­ de piëzo-elektrische materialen, ook wel nanogeneratoren genoemd. Dat lint wordt om de borstkas gewikkeld en de ­ritmische beweging van de borstkas zorgt ervoor dat de ­materialen vervormen waardoor elektriciteit wordt opge­ wekt. ‘Het lint is gekoppeld aan het wondgaasje waarop twee elektroden zitten. Hiertussen ontstaan pulsen met een lage intensiteit’, zegt prof.dr. Xudong Wang, die met zijn team onderzoek doet naar nanogeneratoren. Aanvankelijk richtte Wang zich vooral op toepassingen voor de consumen­ ten­elektronica. ‘Maar we beseften dat nano­generatoren ­nuttiger zijn als ­medicijn.’

Het prototype is onlangs getest op tien ratten met wondjes.

Terwijl ze in- en uitademden, kregen de wondjes kleine elek­ trische schokjes. Een controlegroep met vergelijkbare wond­ jes werd niet behandeld. De verschillen bleken aanzienlijk: de wondjes die schokjes kregen, waren na drie dagen ­geheeld, die van de controlegroep pas na twee weken.

foto University of Wisconsin-Madison

E-PLEISTER

‘De snelle wondgenezing is een zeer verrassend resultaat’, ­aldus Wang. Zo verrassend, dat hij samen met artsen tot in detail ­wil onderzoeken wat er gebeurt. Mogelijk speelt de ­lage intensiteit van de pulsen een rol.

Binnenkort willen de onderzoekers de elektropleister testen op varkens. De huid van deze dieren lijkt erg op die van de mens. Daarnaast moeten de nanogeneratoren nog een paar stapjes gevoeliger worden. ‘We willen energie halen uit heel kleine bewegingen, zoals het stromen van het bloed of de hartslag.’ (JA)

ROLSTOELROBOTARM

foto Kinova

Mensen die vanwege een spierziekte, verlamming of amputatie hun armen niet of moeilijk kunnen gebruiken, worden sterk beperkt in het dagelijks leven.

De simpelste dingen, zoals een deur

open doen, je haar kammen of een kopje oppakken, zijn dan praktisch ­onmogelijk. In het ergste geval kunnen ze zelfs niet meer zelfstandig eten en drinken. Speciaal voor die doelgroep ontwikkelde het Canadese bedrijf Kinova een robotarm die op een rolstoel is te monteren en de gebruikers wat ­autonomie teruggeeft.

Robotarm Jaco is ontworpen om net zo te functioneren als een menselijke arm.

Het mechaniek heeft zes draaipunten die overeenkomen met de schouder, ­elleboog en pols, en kan in alle moge­ lijke richtingen bewegen. Aan het ­uiteinde van de arm zijn twee of drie ­vingers bevestigd om objecten mee vast te pakken. Daarbij zijn subtiele ­bewegingen en activiteiten mogelijk, zoals een glas of ijsje oppakken en naar de mond brengen, en zelfs mascara aanbrengen.

De lichtgewicht arm is opgebouwd uit onderdelen van met koolstofvezel versterkte kunststof en actuatoren van aluminium. De complete unit weegt rond de 5 kg. Om te besparen op ruimte en gewicht voor batterijen, wordt de Jaco aangesloten op de rolstoelaccu’s.

De ­gebruiker kan de robotarm bedienen met verschillende interfaces, waaronder een joystick, hoofdbewegingen, of een blaas- en zuigbediening met de mond.

De arm kan tot 90 cm ver reiken, zodat hij bijvoorbeeld iets van een toonbank kan pakken of deuren kan openen. De versie met twee vingers kan maximaal 1,8 kg o ­ ppakken. Voor de versie met drie ­vingers, die wat nauwkeuriger werkt, is dat 1,6 kg bij een half uitgestrekte en 1,3 kg bij een volledig uitgestrekte arm. De robotarm beweegt met een snelheid van maximaal 20 cm per seconde. (PS) september 2019 | de ingenieur 9 | 43

foto’s Hydraloop Systems

EUREKA

ZONDER FILTER Op termijn wordt elk nieuwbouwhuis in Nederland voorzien van een water­ recyclingsysteem, zo verwacht Hydraloop Systems. Dit Nederlandse bedrijf ontwikkelde daarom de Hydraloop, die water reinigt afkomstig uit het bad, de douche of de wasmachine. In tegenstelling tot reguliere waterrecyclingsystemen maakt het apparaat daarbij geen gebruik van filters, membranen of chemicaliën. Ook werkt het volledig automatisch en is het onderhoudsarm.

De Hydraloop is met afmetingen van 80 bij 34 bij 185 cm ongeveer zo groot als een koelkast en moet een even normaal apparaat in huis worden. Plaatsing is het eenvoudigst bij nieuwbouw, ­renovatie of verbouwing. De Hydraloop wordt aange­sloten op de waterleiding en de afvoer van bad-, douche- en wasmachine. Dit afvalwater wordt gerecycled en via uitgaande leidingen door­ gestuurd naar toiletten, de wasmachine 44 | de ingenieur 9 | september 2019

en eventueel de tuin of een zwembad.

De gepatenteerde reinigingstechnologie bestaat uit een combinatie van vijf principes om haren, zeepresten, vuil en andere deeltjes uit het water te verwijderen. Dat gaat in opeenvolgende stappen.

Eerst worden deeltjes afgescheiden door ze te laten bezinken of bovendrijven, en daarna op basis van verschil in bevochtigbaarheid door water. Als volgende stap blaast het systeem miljoenen luchtbelletjes in het water, waar vuildeeltjes zich aan binden zodat ze zijn af te voeren. Vervolgens worden op het water drijvende stoffen verwijderd en als laatste stap gaan micro-­organismen overgebleven organisch ­materiaal te lijf in de aerobe bioreactor. In een zesde, laatste stap desinfecteert uv-licht het water.

De technologie reinigt 95 % van het ­douche- en badwater en 50 % van het wasmachinewater. In totaal kan het ­apparaat het leidingwaterverbruik en

de hoeveelheid rioolwater verminderen met zo’n 45 %. Doordat het gerecyclede water warmer is dan leidingwater, helpt het systeem ook om via de wasmachine elektriciteit te besparen. Het gemiddeld stroomverbruik van de Hydraloop ligt per jaar rond de 200 kWh, maar het systeem levert een netto besparing op van circa 400 kWh. (PS)

‘Luuk! Niet met je stift op de menukaart krassen!’

‘Maar het is een doolhof, papa!’ Ik trek de gelamineerde lijst met varianten op ‘patat met iets’ uit zijn handen. Inderdaad: een doolhof, een woordzoeker en een rebus: het is een hele verzameling aan kinderbezighouddingen op een gelamineerd vel A3-papier.

Ik dacht dat ze de kleurplaat vergeten waren toen de bediening bij binnenkomst in het lunchcafé direct een emmer stiften op tafel zette, maar de menukaart is de kleurplaat. Omdat de plaat is gelamineerd, veeg je de stiftstrepen er met een doekje in één keer weer af. Ik veeg met mijn vinger het laatste stukje van Luuks doolhofoplossing uit zodat hij wat langer bezig is en geef de kaart terug.

DIGIFYSIO Wie te lang in een verkeerde houding achter de computer zit, kan last krijgen van beknelde zenuwen in armen of handen. Langdurige spierspanningen in het lijf zouden hiervan de oorzaak zijn.

Omdat veel van zijn patiënten bleven tobben met dit soort kwalen, kwam de Deense fysiotherapeut Søren Würtz op het idee van een brace die mensen een seintje geeft als het uit de hand loopt met de spierspanning.

De zogeheten MLI Elbow, ontworpen binnen het door Würtz opgerichte ­PRECURE, is een steunband voor de ­elleboog waar elektroden in zitten. Die meten de elektrische activiteit van de spieren en sturen de data via bluetooth naar een app op de smartphone. Deze app stuurt de gegevens vervolgens door naar de cloud, waar algoritmes ze analyseren. Als de spierspanningen dreigen te ontsporen, laat de app een alarmsignaal horen of trilt de steun­ band een beetje. Op het smartphone­ scherm is dan te zien waar de spannin­ gen zitten en hoe hoog die zijn. Ook krijgen de dragers advies om de spier­ stress af te laten nemen. Er is overigens alleen nog maar anekdotisch bewijs voor de positieve werking van deze ­digitale therapeut.

De slimme brace staat tot eind septem­ ber op Kickstarter om geld op te halen voor massaproductie. Als dat lukt, komt hij waarschijnlijk begin volgend jaar op de markt. (JA)

Dat placemats in eetgelegenheden waar veel kinderen komen vaak ook dienstdoen als kleurplaat, had ik in de zes jaar sinds Luuks geboorte al verschillende keren ­gezien. Vraag voor de horecaondernemer is dan natuurlijk: hoeveel van die papieren placemats laat je drukken? Je verandert minstens een keer per jaar je menu, dus je moet voorspellen hoeveel kinderen je verwacht.

Dan kun je alles in één keer bestellen: lekker veel ­korting, maar ergens in je toch al volle zaak ligt wel een flinke stapel papier. Aan het einde van het jaar zit je bovendien geheid met een stapel overgebleven placemats, of je moet er last minute voor relatief veel geld een aantal bijbestellen. En na het eten moet je al die vieze placemats opruimen en afvoeren, wat bijdraagt aan de toch al aanzienlijke afvalhoop en weer een extra handeling is voor de bediening.

Door de placemats te lamineren, los je al die problemen in één keer op. Je hebt er maximaal zo veel nodig als er kinderen in je zaak passen. En je medewerkers, die toch met een doekje de tafel afnemen als een klant is vertrokken, halen datzelfde doekje even over de placemat heen en hij kan worden hergebruikt.

Ik betwijfel of het een ingenieur was die als eerste dacht: ‘Een gelamineerde kleurplaat werkt als een soort whiteboard voor viltstiften.’ De kans is groot dat het ­iemand was die in de bediening werkte en een kind op een gelamineerde menukaart zag krassen.

Ondertussen is het eten gearriveerd. ‘Haha! Papa moet zijn handen wassen!’ Mijn vingers zien inderdaad groen van de stiftinkt en Luuks handen zijn net een regenboog. ‘Jij ook, kerel!’ De gelamineerde menukaart-­ kleurplaat lost een probleem op, maar creëert ook een nieuw. En voor stiften die mooi op gelamineerd ­papier tekenen, maar niet aan je handen gaan zitten: daar hebben we, vermoed ik, toch echt ingenieurs voor ­nodig.

ROLF ZAG EEN DING

foto PRECURE

MENUKAART

Dr.ir. Rolf Hut is universitair docent aan de TU Delft, maker, spreker en schrij­ver. In zijn column kijkt hij naar dingen die misschien geen hoogwaardig inge­nieurs­werk uitstralen, maar wel getuigen van denken als een ingenieur.

september 2019 | de ingenieur 9 | 45

WELKE MANIER VAN RIJDEN IS HET DUURZAAMST?

Batterijen versus wa Elektrische auto’s op batterijen zouden klimaatvriendelijk rijden, maar er zijn ook onderzoeken die claimen dat ze helemaal niet zo duurzaam zijn als ze lijken. Kunnen we dan maar beter wachten op wagens die hun energie uit waterstof halen? tekst Marc Seijlhouwer MSc

V

foto M93

urige debatten over de beste brandstof voor je auto waren al lang voor de energietransi­ tie aan de orde van de dag.

Wat is beter: diesel, benzine of gas?

Maar de laatste jaren gaat de discussie verder en is hij feller. Batterijauto’s zoals de Tesla en waterstofauto’s zoals de Toyota Mirai laten zien dat andere, potentieel duurzame vervoersmidde­ len mogelijk zijn. Maar welke is het groenst?

Dat lijkt een debat zonder einde, dat zo nu en dan oplaait. Zo was er onlangs

46 | de ingenieur 9 | september 2019

consternatie na een studie van het Duitse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, die liet zien dat water­ stof over de hele life cycle genomen beter uit de bus komt dan batterijen, en dat zelfs fossiele brandstof niet veel minder duurzaam is dan batterijen. De redenen? Bij de accuproductie komt veel CO2 vrij en de elektriciteit komt nog te vaak van niet-duurzame bron­ nen zoals bruinkool.

Drs. Auke Hoekstra, onderzoeker aan de TU Eindhoven, ontkrachtte de studie echter vakkundig. Hoekstra is

een voorstander van batterijgedreven elektrische auto’s en kent het wereldje goed. Hij ziet regelmatig dezelfde argu­ menten langskomen. ‘Zo is de uitstoot van accuproductie gebaseerd op oude cijfers, van pilotfabrieken. Nu er in de VS en China op grotere schaal batte­ rijen worden gemaakt, is het proces veel efficiënter. En in de Fraunhofer­ studie gingen de onder­zoekers er bij­ voorbeeld ook van uit dat waterstof duurzamere elektriciteit gebruikt dan batterijen.’ In een eerdere publicatie in het tijdschrift Joule beschreef Hoek­

terstof

WATERSTOF

BATTERIJEN

Tanken kost een paar minuten Veel energieverlies bij productie

Opladen kost een halfuur Batterijproductie is vervuilender dan ­brandstofcelproductie Slim laden nodig om het net te ontzien Snelle verbetering van consumententechniek Veel laadpunten Thuis opladen mogelijk, maar niet voor ­iedereen

Gasinfrastructuur bruikbaar voor transport Minder volwassen techniek Beperkt aantal tankstations Geschikter voor lange afstanden

stra al zes ‘trucs’ die veel voorkomen in onderzoek waarin batterij­ auto’s worden vergeleken met waterstofwagens. Het Fraunhofer­ onderzoek bevat ze alle zes.

Naast elkaar Kwade opzet van de onderzoekers vermoedt Hoekstra niet. ‘Toch zou­ den er institutionele krachten aan het werk kunnen zijn die het hui­ dige, fossiele systeem in stand willen houden. Zeker in Duitsland, waar veel auto­fabrikanten zitten die een achterstand hebben op het gebied van elektrische auto’s. En waterstof ‘tank’ je op dezelfde manier als benzine, zodat tankstations voorlopig niet hoeven worden ontman­ teld.’

‘Dat Duitsland achterloopt qua oplaadpalen en batterijauto’s klopt’, zegt waterstofhoogleraar prof.dr. Ad van Wijk (TU Delft). ‘Maar dat bete­ kent niet dat ze er tegen duurzaamheid zijn. Het is een groter land, waar veel wordt gereden. Daarom willen ze daar liever verduurzamen met waterstof. Daarmee kun je verder rijden op één tank.’

Hoekstra heeft ook niets tegen waterstof. ‘Waterstof en batterijen kunnen prima naast elkaar bestaan. Maar ik vind het niet goed als waterstof wordt gepromoot om oude businessmodellen in stand te houden. Het biedt een langetermijnperspectief dat voorlopig nog niet is te realiseren en dat vertrouwd voelt voor de fossiele industrie. En zo’n studie als die van het Fraunhoferinstituut is olie op het vuur. Dan roepen een hoop mensen: ‘Zie je wel: we moeten wachten op water­ stof.’ Maar dat is niet zo; we moeten batterijen ook verder ontwikkelen.’

Van Wijk is het met dat laatste eens: de tegenstel­ ling tussen batterijen of waterstofcellen in auto’s is een onzinnige. ‘Uiteindelijk maakt het niet veel uit of je op waterstof of batterijen rijdt. Wat be­­ langrijk is: waar komt de energie vandaan voor de brandstof?’

In Van Wijks visie komt duurzame elektrici­ teit namelijk niet alleen uit Nederland. Warmere oorden als de Sahara en Australië kunnen met zonnepanelen genoeg energie produceren voor de wereld. Die is echter alleen efficiënt te ver­ voeren als vloeibare waterstof. En doordat de waterstof in grote hoeveelheden wordt opge­ wekt, is het een goedkope brandstof. ‘Dan ligt 5 cent per km in het verschiet’, schat Van Wijk in.

Slim laden Om die waterstof te produceren, zijn wel grote elektrolyzers nodig, die water met duurzame stroom omzetten in waterstof en zuurstof. ‘Zulke apparaten zijn er al voor chloorproductie. Die ombouwen tot waterstoffaciliteit is eenvoudig.’

Als die apparaten massaal worden geproduceerd, zullen de kosten omlaag gaan, denkt Van Wijk.

Hoekstra: ‘Als waterstof echt zo goedkoop kan,

foto Vauxford

Welke is duurzamer: een waterstofauto zoals de Toyota Mirai (wit) of een elektrische supercar zoals de Tesla Model S (rood)?

september 2019 | de ingenieur 9 | 47

foto Fastned

Een snellaadstation van het bedrijf Fastned.

Hier ben je binnen een halfuur klaar met het opladen van je auto.

wordt het wel aantrekkelijk. Maar dat vereist enorme investeringen in verre landen én een hele infrastructuur om de energie in waterstof om te zetten.’ Voor Hoekstra is dat nog toekomst­ muziek, terwijl batterijwagens nu al beschikbaar zijn. ‘Daarvoor moet de landelijke elektriciteits­ mix wel groener worden, maar dat gaat ook gebeuren; daar zijn al afspraken over gemaakt.’

En hoe zit het dan met de gewraakte productie van accu’s? Tegenstanders van batterijen noemen die vaak als bottleneck; daardoor komen batterij­ gedreven elektrische auto’s vaak slechter uit de bus dan andere auto’s als je naar de hele levens­ cyclus kijkt. ‘Brandstofcellen voor waterstof zijn inderdaad milieuvriendelijker te maken’, geeft Hoekstra toe. ‘Maar omdat je bij het omzetten van duurzame stroom naar waterstof zo de helft van de energie verliest, ben je dat voordeel ook snel weer kwijt.’

In Van Wijks scenario maakt dat niet uit. ‘Een zonnepaneel levert in de Sahara drie keer zoveel op als in een Nederlands weiland. Dus zelfs als je meer dan de helft kwijtraakt aan omzetting en transport, is een Saharapaneel nog efficiënter.’

Iets vergelijkbaars geldt voor offshore windturbi­ nes die verder uit de kust komen. Transport van elektriciteit naar land zorgt voor verliezen en vraagt om dure kabels op de zeebodem. Een gas vervoeren in een pijpleiding is makkelijker en goedkoper. Bovendien liggen er soms al pijplei­ dingen voor aardgaswinning.

Elektriciteitskabels kunnen ook op het vaste­ land nog weleens bottlenecks voor elektrische auto’s blijken te zijn. Het net zit aan zijn grenzen, en netverzwaring is duur en kost veel tijd. Van Wijk: ‘De capaciteit van het stroomnet is nu tien keer zo laag als die van de gasinfrastructuur. Als je de capaciteit van het gasnet nuttig kunt gebrui­ ken, bijvoorbeeld door auto’s op waterstof te laten rijden terwijl de extra netcapaciteit naar huizen gaat, is dat de moeite waard. Dat versnelt de energietransitie.’

Hoekstra relativeert het probleem van het over­ 48 | de ingenieur 9 | september 2019

belaste stroomnet. ‘Als we allemaal tegelijk zouden gaan laden, heeft Van Wijk helemaal gelijk. Maar we gaan slim laden, op momenten dat de stroom zowel goedkoop als duurzaam is. De bijvangst is dat je het elektriciteitsnet ook kunt helpen door er stroom aan toe te voegen.’

Snellere brandstof En wat is het beste voor de consument? Elektrische auto’s kun je vaak voor de deur opladen. Nu de batterijen beter worden, neemt het bereik van de auto’s toe en hoef je voor woon-werkverkeer vaak maar eens in de week aan de laadpaal.

Van Wijk merkt echter op dat lang niet iedereen de beschikking heeft over zo’n laadpaal. ‘Dat is makkelijk als je een vrijstaand huis in een dure wijk hebt. Maar Jan met de pet die in een flatje driehoog ach­ ter woont, zal niet altijd een laadpaal hebben. En als hij van klant naar klant gaat, kan hij tussendoor ook niet opladen.’ En opladen langs de snelweg is best lastig, zeker als er meer elektrische auto’s zijn. Van Wijk: ‘Je kunt maximaal drie auto’s per laadpaal servicen per uur, ter­ wijl een waterstofpomp makkelijk vijftien mensen per uur helpt.’

Daar staat tegenover dat er al honderden snelladers en tienduizen­ den publieke laadpalen zijn in Nederland, tegen slechts drie waterstof­ tankstations. Hoekstra ziet waterstof die achterstand niet snel inhalen.

‘Stel dat Essent de studie had ge­sponsord, was het dan wel goed?’

‘Er moet nog zoveel gebeuren, terwijl de ontwikkeling van batterijen intussen niet stilstaat. Die worden steeds goedkoper, kunnen een auto steeds verder laten rijden en kunnen steeds sneller laden.’ Hoekstra denkt dus dat batterijen ‘winnen’ doordat de rijtechniek verder is. Van Wijk denkt dat waterstof een kans maakt doordat het spul zelf zo goedkoop wordt dat auto’s en tankstations massaal zullen overstappen.

Beide wetenschappers zijn het over één ding roerend eens: er moet zo snel mogelijk worden gestopt met fossiele brandstof in auto’s. Het stoort Hoekstra daarom dat de uitkomsten van de Fraunhoferstudie sponsoren hebben als Shell en diverse autofabrikanten. Van Wijk zegt echter: ‘Als Essent de studie had gesponsord, was het dan wel goed geweest? Dat energiebedrijf heeft ook vervuilende kolencentrales.

De realiteit is dat er voor de energietransitie enorme bergen geld nodig zijn en die zitten bij de fossiele industrie.’ |

CARLO VAN DE WEIJER

VANESSA EVERS

FELIENNE HERMANS

PETER-PAUL VERBEEK

PODIUM

BÈTATECHNIEK: DIT GELD MOET JE NIET WILLEN

Prof.dr.ir. Peter-Paul Verbeek is hoogleraar Filosofie van Mens en Techniek aan de Universiteit Twente.

Het hoger onderwijs is het collegejaar onstuimig begonnen. Na de lerarenstakingen in het basisonderwijs is ook op universiteiten een tijd van actievoeren aangebroken.

Uit protest tegen het overheidsbeleid heeft de actiegroep WOinActie een ‘ware opening van het Academisch Jaar’ georganiseerd, met een oproep aan alle universiteits­ bestuurders om hun eigen openingen af te gelasten.

En dit lijkt nog maar het begin.

Dit tumult heeft alles te maken met de technische vakgebieden. De druppel die de emmer deed overlopen, is namelijk het recente advies van de Commissie-Van Rijn om een flinke som geld over te hevelen van de alfa-, ­gamma- en medische wetenschappen naar bèta en techniek. Daarmee geeft commissievoorzitter Martin van Rijn gehoor aan de aanhoudende financiële noodkreten van de technische universiteiten, maar negeert hij de alarmsignalen van andere vakgebieden. Door een enorme groei van de ­studentenaantallen en sterk achterblijvende financiering is er in veel alfa- en gammavakgebieden nauwelijks tijd over voor het doen van onderzoek. Inmiddels wordt het bovendien steeds moeilijker om onderwijs van voldoende kwaliteit te geven, met zo weinig staf per student.

Opmerkelijk is dat het protest juist ook van de bèta’s komt. De Jonge Akademie, waarin de top van de nieuwe generatie wetenschappers is verenigd, heeft een petitie opgesteld die door meer dan driehonderd bètawetenschappers is getekend, onder het motto: ‘Er moet geld bij voor bètatechniek, maar niet over de rug van andere wetenschappen.’ Dat lijkt me een heel belangrijk signaal.

Willen wij ingenieurs dat geld wel, als het is weggehaald bij vakgebieden die het minstens zo hard nodig hebben?

Wie dit geld aanneemt, onderschrijft een heel beperkte

analyse van de maatschappelijke betekenis van wetenschap. Zeker, technisch onderwijs en onderzoek zijn van groot belang voor de toekomst van technologie en innovatie, en daarmee voor onze economie. Maar het maatschappelijk belang van de alfa- en gammawetenschappen is minstens zo groot. Een land is meer dan zijn economie.

Zonder taal, cultuur, recht, geschiedenis en religie is economische groei weinig waard. En het begrijpen van menselijk gedrag en sociale processen is van cruciaal belang voor het functioneren van de samenleving – om over het belang van de geneeskunde nog maar te zwijgen. Bovendien zijn er veel niet-technische vakgebieden die economisch direct relevant zijn en veel bètavakgebieden die dat niet zijn.

Het advies van Van Rijn miskent vooral dat alfa, bèta en gamma elkaar nodig hebben in onze technologische samenleving. Wetenschap en technologie hebben een enorme invloed op mens en maatschappij, en dat vergt zowel kritische analyse vanuit de sociale wetenschappen als verantwoord ontwerp vanuit de b ­ ètawetenschappen.

Kijk alleen al naar het maatschappelijke debat over ­klimaatverandering, kunstmatige intelligentie en privacy in de digitale wereld. Als je eenzijdig inzet op bèta, neem je de sociale impact van technologie niet serieus.

De problemen van de bètawetenschappen zijn niet op te lossen met een onderlinge herverdeling. De alfa- en gammawetenschappen hebben de bodem bereikt en zijn er op sommige plekken al doorheen gezakt. We mogen er trots op zijn dat ons land hoger onderwijs bereikbaar maakt voor zoveel mogelijk studenten, maar dan moeten er wel voldoende middelen voor zijn. Meer geld voor ­bètatechniek heeft pas zin als de andere vakgebieden ­kunnen meegroeien.

TO DO

POOLPLATEN | t/m 5 januari Munneke en bewerkt door kunstenaar Suzette Bousema. Daarnaast fotografeerde Bousema een aantal ijskernen die Kuipers Munneke op Antarctica omhoog

foto Suzette Bousema

Dat extreem weer indrukwekkende schilderijen kan opleveren, zal niemand verbazen. Storm op zee, noodweer, ­dijkdoorbraken... De tentoonstelling Weer en wind. Avercamp tot Willink van het museum Singer Laren laat ze allemaal zien. Parallel aan de tentoonstelling is bovendien een kleinere opstelling te bekijken over het zuidpoolonderzoek van experimenteel natuurkundige en polair meteoroloog Peter Kuipers Munneke.

Langs één lange wand hangen enkele tientallen foto’s, gemaakt door Kuipers

haalde, om uit de luchtbellen in dit ijs informatie over het klimaat te halen.

Wie van muziek houdt, moet de datum ­ 3 november markeren. Dan geeft Kuipers Munneke namelijk een lezing over zijn reizen naar de Zuidpool, Groenland en Spitsbergen, die pianist Ralph de Raat zal omlijsten met ‘muziek vol sneeuw, zwevende sneeuwkristallen en noorderlicht’. tentoonstelling Antarctica. Peter Kuipers Munneke op onderzoek, Singer Laren, ­Laren, t/m 5 januari 2020

tekst drs. Jean-Paul Keulen

september 2019 | de ingenieur 9 | 49

Er zijn talloze vaardigheden waarover beginnende ingenieurs moeten beschikken.

Maar misschien wel het belangrijkste instrument in hun gereedschapskist is de Nederlandse taal. ‘Als vliegtuigbouwers niet heel precies kunnen formuleren, vallen de toestellen uit de lucht.’ tekst drs. Pancras Dijk

ZORGEN OVER TAALVERMOGEN JONGE TECHNICI

‘Elke student moet ver Nederlands krijgen’

D

it voorjaar luidden bijna tweehonderd hoogleraren, schrijvers en andere promi­ nenten de noodklok. Het is ‘code rood’ voor de Nederlandse taal­ vaardigheid op universiteiten en hoge­ scholen, nu er steeds vaker wordt gekozen voor Engels als voertaal, zo luidde de boodschap. Alleen wanneer er ‘op korte termijn een zinnige balans’ wordt gevonden tussen het gebruik van Nederlands en Engels in colleges en lessen, is ‘de teloorgang van het Nederlands in het hoger onderwijs’ een halt toe te roepen.

Aan de techniekopleidingen ging de petitie tamelijk geruisloos voorbij, maar ir. Francisca Wagenmakers, docent Nederlands bij de technische opleidingen van hogeschool Saxion in Enschede, aarzelde niet om er haar handtekening onder te zetten. Ze maakt zich al langer zorgen over de vaak erbarmelijke taalvaardigheid van de gemiddelde hedendaagse techniek­ student.

Ook andere hogescholen en univer­ siteiten worstelen daarmee. Een lande­ lijke werkgroep van taaldocenten uit zowel het hbo als het wo werkt

ONVEILIGHEID DOOR LAAGGELETTERDHEID Volgens officiële cijfers hebben in Nederland 2,5 miljoen mensen van zestien jaar of ouder moeite met lezen of schrijven. In een proefschrift toonde dr.ing. Paul Lindhout in 2010 aan dat taalproblemen op de werkvloer on­ veilige situaties kunnen veroorzaken. Ook de overheid ziet het belang van goede taalvaardigheid in. Dit jaar stelt de regering 7 miljoen euro beschikbaar voor projecten die erop zijn gericht laaggeletterdheid te bestrijden. Door op de werkvloer meer aandacht te besteden aan taal, wordt er niet alleen veiliger gewerkt, maar neemt ook het ziekteverzuim af, worden er minder fouten gemaakt en gaan de productiviteit en de kwaliteit omhoog, is het idee.

50 | de ingenieur 9 | september 2019

daarom aan strategieën om er iets aan te doen, maar het probleem is voorals­ nog hardnekkig. ‘Uit onderzoek blijkt telkens weer dat goed kunnen lezen en schrijven cruciaal is voor het succesvol volgen van een opleiding’, zegt Wagen­ makers. ‘Maar in werkelijkheid is het er droevig mee gesteld. Het vocabulaire van studenten is zeer gering en de ­taalvaardigheid ook.’

Twee kanten Studenten die aan een hogeschool aan een technische opleiding beginnen, moeten een taaltoets afleggen. Drie kwart haalt het noodzakelijke niveau niet. Laat staan dat het taalgebruik een jaar later van academisch instap­niveau is, wat in theorie de eis is. De gevolgen zijn groot. ‘Sommige studenten zijn te taalzwak om de opleiding te volgen’, zegt Wagenmakers. ‘De ergste gevallen stro­ men in de regel af, maar ook in teksten van de gemiddelde student struikel je over de kromme zinnen, en die haalt het einde van zijn studie wél.’

Het komt voor dat een afstudeer­ scriptie op het gebied van bijvoorbeeld werktuigbouwkunde, elektrotechniek of mechatronica niet is te beoordelen

foto Depositphotos

plicht omdat die in onbegrijpelijk Nederlands is opgeschre­ ven. De vakdocent kan er dan niet uit opmaken wat de student precies heeft gedaan. Wagenma­ kers begeleidt deze studenten zodat ze een lees­ bare tekst kunnen schrijven. ‘Liever zouden we ze laten slagen met een betere taalvaardigheid, maar dan moet er op alle onderwijsniveaus meer aan Nederlandse taal worden gedaan.’

Wagenmakers hoort het ook van haar collega-docenten van wiskunde en de tech­ nische vakken. ‘En dan heb ik het niet eens over het schrijven van een goed gestructureerd verslag of rapport. Het gaat al mis in de basis. Veel studenten denken dat ze teksten snappen, maar bij doorvragen blijkt dat het ze niet lukt om er informatie uit te halen.’

Vlekkeloos Juist voor technici is nauwkeurig formuleren belangrijk, stelt de ­taaldocent. ‘Grote bedrijven benadrukken dat ook telkens weer: in de wereld van de techniek moet je héél precies kunnen lezen, luisteren, schrijven en spreken. Als je dat niet doet, vallen de ­vlieg­tuigen uit de lucht.’

Wagenmakers probeert haar studenten bij te brengen dat taal en denken eigenlijk twee kanten van dezelfde medaille zijn. ‘Ons intellect is gebouwd op taal.’ Als dat fundament niet stevig is, dan is het lastig daar inhoudelijke kennis op te bouwen.

Maar als de Nederlandse taalbeheersing toch al zo matig is ont­ wikkeld, kunnen we dan niet beter direct volledig op het Engels over­

stappen? Wagenmakers vindt van niet. ‘Het leren van een tweede taal is sterk afhankelijk van het niveau waarop je je moedertaal be­­ heerst. Elke student zou juist verplicht ­Nederlands moeten krijgen.’

Zelf behaalde Wagenmakers haar ingenieurs­ titel in Wageningen. ‘Ik kom uit een ingenieurs­ familie. Mijn vader, een Friese postbodezoon, ging in 1945 in Delft studeren. Zijn taalbeheer­ sing was vlekkeloos. Dat moet voor de studenten van nu toch ook haalbaar zijn?’ | september 2019 | de ingenieur 9 | 51

INSPIRERENDE INGENIEURS Ingenieurs vertellen over hun

bijzondere projecten • Rik Breur (European Inventor Award 2019) over zijn folie die de ­aangroei van mossels en algen op schepen voorkomt • Maja Rudinac (Ingenieur van het Jaar) over haar intelligente rollator die mensen aan het lopen houdt • Wouter Kuijpers van het team dat wereldkampioen robotvoetbal werd • Kodo Sektani over de levensduur van onze bruggen • David Fernandez Rivas over het zetten van tattoos zonder naald • Gijsje Koenderink over de machinerie van de cel host Daniël Poolen

Meer informatie en aanmelden via www.kivi.nl/inspirerende-ingenieurs

Zondag 6 oktober, 10.00-15.00 uur KIVI-gebouw, Prinsessegracht 23, Den Haag

foto Inge van Mill

Met dit jaar onder meer:

Zorgtechnologie kan meer betekenen voor de patiënt wanneer zorgverleners en patiënten ­betrokken zijn bij het hele proces als het gaat om technologische innovaties. Dat stelt trauma­ chirurg en hoogleraar Maarten van der Elst.

‘GEEF DE PATIËNT EEN STEM’ deel. Objectieve, wetenschappelijk onderlegde vakgenoten moeten beschikbaar zijn om de nieuwe producten kritisch te beoordelen en te becommentariëren. Dat is ook van belang omdat zowel technologische instituten als zorginstellingen hun geld maar eenmaal kunnen u ­ itgeven. De tijdige, kritische beoor­deling van ervaren zorgprofessionals kan ervoor zorgen dat er wordt geïnvesteerd in de meest kansrijke projecten.

Veel innovaties in de zorg worden door individuele professionals geïnitieerd, wat risicovol is. Ontwikkeling van zorgtechnologie zou moeten zijn gebaseerd op gezamenlijk wetenschappelijk onderzoek en het gezamenlijk opleiden van technologen en zorg­ professionals. Daarbij is het de taak van professionals om erop toe te zien dat wetenschappelijk ­onderzoek naar zorgtechnologie en het testen van technologie in de zorgpraktijk op een ethisch professionele wijze gebeurt. Als belangenbehartiger van de kwetsbare patiënt dient de zorgprofessional die verantwoordelijkheid naar de patiënt, de instelling en de samen­leving te bewaken. Op empathische wijze komt de zorgverlener op voor zijn patiënt en grijpt in als het de verkeerde kant op dreigt te gaan.

Technologische innovatie? Graag, de zorg wordt er beter van. Maar alleen in innige samenwerking met zorgprofessional en patiënt.

illustratie Joost Stokhof

PUNT

Er lijkt een haat-liefdeverhouding te bestaan tussen de wereld van de zorg en die van de technologie.

De zorg is afhankelijk geworden van robots, lasers en röntgenapparaten, maar tegelijkertijd kunnen zorgverleners al die apparatuur hartgrondig vervloeken wanneer ze op een belangrijk moment hapert.

Daarnaast is niet voor alle nieuwe technologie de meerwaarde evident. Hoe kan het beter?

Ik pleit er voor dat zowel zorgverleners als patiënten een rol krijgen in het ­hele proces van technologische innovatie in de zorg. Het doel van nieuwe technologie moet steevast zijn om de zorg voor de indivi­ duele patiënt te verbeteren.

Niet altijd heeft de patiënt behoefte aan wat techno­logen hebben verzonnen. Veel ontwikkelaars van technologie zijn enthousiast over hun idee of product. Ook worden veel zorgprofessionals blij van nieuwe apparatuur of beeldvorming met nog betere resoluties. Maar de zorgprofessional moet in samenspraak met de patiënt beoordelen of deze nieuwe technologie echt een verbetering betekent op het gebied van comfort, prognose of kwaliteit van leven.

Verder zetten medischetechnologiebedrijven het liefst een kant-en-klaar product op de markt en ­zoeken ze daarbij vooraanstaande professionals als sponsor of uithangbord. De vraag is of deze professionals nog wel voldoende kritisch zijn in hun oor-

Prof.dr. Maarten van der Elst is traumachirurg en bekleedt de leerstoel technologie ter verbetering van de zorg die de TU Delft en het Reinier de Graaf Gasthuis onlangs in het leven riepen.

september 2019 | de ingenieur 9 | 53

TNO

#HETKANWEL De gebouwde omgeving moet vanaf 2050 volledig energieneutraal zijn, zo heeft Nederland in Europees verband afgesproken. Maar ons land staat er niet goed voor. Het energieverbruik is te hoog en we wekken te weinig duurzame energie op. Een hopeloze missie? Allerminst, leert het thema van de Dutch Green Building Week die deze maand plaatsvindt: het kan wel!

N

ederland bungelt ergens on­ der aan de energieneutrale ladder van Europa. Er is dus flink wat werk aan de winkel om de doelstelling van 2050 te halen.

Maar TNO wil zelfs nog een stap verder gaan. Het instituut werkt aan energie­ positieve gebouwen: gebouwen die energie produceren.

‘Die stap extra zetten we met een ­reden’, zegt ir. Huub Keizers, die binnen TNO het programma Energie in de ge­ bouwde omgeving leidt. ‘Het risico bij bouwen met een energiedoel van pre­ cies nul is dat je te laag uitkomt. Ont­

wikkel je naar een positieve energie­ productie, dan is de kans veel groter dat je je doel daadwerkelijk haalt.’

De energie die extra wordt geprodu­ ceerd, is vervolgens te gebruiken voor andere gebouwen, die bijvoorbeeld ­ongunstig georiënteerd staan om zelf veel energie op te wekken. Of je kunt die extra energie inzetten op wijk­ niveau, bijvoorbeeld om elektrische vervoermiddelen mee op te laden.

‘Enerzijds zeggen we energiepositief om een wijk in zijn geheel energie­ neutraal te krijgen, omdat sommige woningen of kantoren dat nu eenmaal

Missie De onafhankelijke onderzoeksorganisatie TNO verbindt mensen en kennis om innovaties te creëren die de concurrentiekracht van bedrijven en het welzijn van de samenleving duurzaam versterken.

Daarvoor zetten de professionals van TNO al meer dan tachtig jaar hun kennis en ervaring in. TNO speelt een voortrekkersrol in de ontwikkeling en toepassing van nieuwe technologieën en werkt, samen met partners, gericht aan transities in negen maatschappelijke domeinen die het samen met de stakeholders heeft geïden­ tificeerd: Bouw, maritiem & infra, Milieu, Defensie & veiligheid, Energie, Gezond leven, Industrie, Informatie & communicatie­ techno­logie, Mobiliteit & logistiek en Strategische analyses & ­beleid. Doelgericht innoveren, dat is waar TNO voor staat, waarbij de kennis niet een doel op zich is, maar de praktische toepassing centraal staat. Hoofdkantoor Den Haag Vestigingen Circa veertig in binnen- en buitenland Werknemers Ruim 3200 www.tno.nl/nl/career/tno-als-werkgever

54 | de ingenieur 7 | juli 2019 | advertorial

niet zelf kunnen’, vertelt Keizers over de filosofie erachter. ‘Anderzijds kun je, als je écht energiepositief bouwt, ook een positief effect creëren op het transport of zelfs op de industrie in de buurt.’

Een schaal omhoog

Het belang van duurzame energie in de gebouwde omgeving wordt in de spot­ lights gezet tijdens de negende editie van de Dutch Green Building Week (23 tot en met 27 september). Het the­ ma #HETKANWEL overtuigt en geeft tegenwicht aan het doemdenken, zegt Keizers. ‘Tegelijkertijd is de bood­ schap: ja het kan, áls we maar nu gaan opschalen.’

Veel technologieën zijn nu nog vol­ op in ontwikkeling en niet rijp voor grootschalige toepassing. Maar naar­ mate ze verder zijn uitgewerkt, kunnen ze op grotere schaal worden geprodu­ ceerd. 2050 lijkt ver weg, maar de hui­ dige snelheid van de energietransitie in de bouw is in ieder geval ontoereikend: het tempo moet omhoog. ‘Stel je voor dat je de komende vijf jaar gebruikt om bepaalde technieken compleet te ont­ wikkelen, dan heb je nog 25 jaar om de doelstelling te halen’, zegt Keizers. ‘Dat is goed te doen, maar we moeten over die eerste drempel heen.’

Technieken die nog in ontwikkeling zijn, gaan er niet hetzelfde uitzien als de technieken die we nu gebruiken.

foto TNO

ENGINEERING WORKS

In het NeroZero-huis in Heerhugowaard worden technieken toegepast om tot vrijwel nul energiegebruik te komen.

Daarvoor moeten we ruim denken en vooral heel veel experi­ menteren. Dat gebeurt onder andere in het ­NeroZero-huis in Heerhugowaard. Op deze pilotlocatie zijn technieken toege­ past om tot vrijwel nul energiegebruik te komen. De focus ligt daarbij ook op het creëren van een gezond binnenmilieu, op de auto­matisering van de klimaatregeling en op het be­ taalbaar houden van de producten. Keizers: ‘Uiteindelijk gaat het om het totaalplaatje van duurzaam wonen.’

De doorontwikkeling van het NeroZero-project draait om de opschaling. ‘Hoe kun je dit op wijkniveau verder uitrollen?

Daarbij kijken we bijvoorbeeld naar nieuwe digitale technie­ ken.’ Vanuit die ene woning is goed te zien wat wel werkt en wat niet. ‘Het gaat er uiteindelijk om dat je hele wijken tege­ lijk kunt gaan aanpakken.’

50% techniek, 50% sociaal

Om de energietransitie te versnellen, is een sterke samen­ werking nodig tussen álle betrokken partijen. Daar komt het Bouw en Techniek Innovatie Centrum (BTIC) om de hoek ­kijken. Deze publiek-private samenwerking vormt een ver­ bindend netwerk voor de deelnemende partijen, zoals TNO, 4TUBouw, de Vereniging Hogescholen, Bouwend Nederland, Techniek Nederland, Koninklijke NLIngenieurs, en diverse overheden en bedrijven.

Het BTIC legt niet alleen de nadruk op energie. De integrale energietransitie voor de bestaande bouw en de versnelling daarvan is slechts een van de grote maatschappelijke op­ gaven. Ook centraal staan het langer operationeel houden van de grootschalige infrastructuur, zoals wegen en bruggen, evenals circulair bouwen, klimaatadaptatie en de digitalise­ ring van data en werkprocessen.

‘In de beginfase ligt wel de meeste focus op de energie­ transitie, om die zo snel mogelijk op weg te helpen’, zegt Kei­ zer. Alle betrokken partijen moeten het samen doen, licht hij toe. Want het gaat net zozeer om het sociale gedeelte als om de techniek. Het gaat om hoe je de mensen meekrijgt, maar ook om hoe je tussen bedrijven, over de verschillende sectoren en als opdracht­gever en opdrachtnemer met elkaar samenwerkt, aldus Keizers. BTIC bundelt de krachten van kennisinstellingen, marktpartijen en overheden, en vormt zo het vliegwiel voor kennis en innovatie binnen de bouw- en technieksector.

Met #hetkanwel wil TNO vooral het grote publiek laten zien wat er nu al mogelijk is. ‘Als je het op de goede manier doet, lost verduurzamen ook nadelen op die we nu soms nog ervaren. We zorgen ervoor dat er straks oplossingen zijn die zo prettig en zo mooi zijn dat het vanzelfsprekend wordt dat je mee gaat doen.’ advertorial | juli 2019 | de ingenieur 7 | 55

CREATIVITEIT MET EEN GROTE C Een creatieve computer: is dat onzin of een ­nabij toekomstbeeld? Het laatste, denkt ­historicus en filosoof Arthur Miller, en in zijn nieuwe boek probeert hij dat te bewijzen.

MEDIA

De DeepDream-module van Google baarde een paar jaar geleden veel opzien. Normale plaatjes van de lucht of een bos worden bizarre, hallucinogene vista’s met spiralende honden of ijshoorntjes, in sur­realistische kleurenspectra en schijnbaar zonder enige logica. Keken we hier in het brein van een kunst­matig intelligente computer?

Dat zou goed kunnen, meent Arthur Miller, emeritus hoogleraar geschiedenis en filosofie aan het University College London. DeepDream is volgens hem een mooi voorbeeld van een creatieve computer. En hij kan het weten, zou je zeggen, want hij is expert op het gebied van creativiteit.

Honderdduizend dialogen In zijn nieuwe boek The Artist in the Machine legt Miller eerst in detail uit wat creativiteit precies is.

Voor hem zijn er zeven criteria waar iemand (of iets) aan moet voldoen om creatief te kunnen zijn, waaronder introspectie, zelfkennis en samenwerking.

Ook noemt hij twee tekenen van genialiteit; eigenschappen die creatieve grootheden als Einstein en Picasso hadden, twee mensen over wie hij in vorige boeken ook al hoog opgaf.

Vervolgens loodst Miller ons door de wereld van de ‘creatieve’ computer. Een uitputtende en leerzame reis, waaruit blijkt hoeveel computers al kunnen.

Iedereen weet wat een stad is, maar wie snapt nu precies hoe een stad werkt? En stel dat je een stad ‘slim’ wil maken: wat precies maken we dan slimmer? Waarop passen we technologie toe en welke effecten kunnen we verwachten? Die vragen vormen het uitgangspunt van De stad is een boek, met als onder­ titel Over slimme steden, technologie en literatuur.

Pieter Ballon, hoogleraar communicatiewetenschap aan de Vrije Universiteit Brussel, gaat in drie uitge-

56 | de ingenieur 9 | september 2019

Trucjes De parade van creativiteit waar Miller ons langs voert, blinkt dus eerder uit in kwantiteit dan kwaliteit. Toch ziet Miller deze parade als onomstotelijk bewijs dat computers ‘creatief met een kleine c’ kunnen zijn. Daarmee bedoelt hij dagelijkse, ­persoonlijke creativiteit, zoals een kleuter die ­vingerverft of een volwassene die potten kleit.

‘Creativiteit met een grote C’ is een ander verhaal,

SLIM EN BEZIELD

Literatuur kan ons helpen om steden beter te b ­ egrijpen, stelt de Brusselse hoogleraar Pieter Ballon in De stad is een boek.

onder redactie van drs. Jean-Paul Keulen m.m.v. drs. Pancras Dijk, Marc Seijlhouwer MSc en drs Enith Vlooswijk

In elke tak van kunst – schilderen, dichten, muziek enzovoort – is wel een algoritme te vinden dat de menselijke creativiteit in deze vlakken evenaart.

Althans, zo lijkt het soms als Miller het in zijn boek beschrijft. De vraag is echter of er niet eigenlijk iets anders gebeurt; dat slimme en soms uiterst creatieve programmeurs originele ideeën ­hebben om AI creatief te laten líjken. Sommige van de tientallen programmeurs en wetenschappers die ­Miller spreekt, geven dat ook ruiterlijk toe. Een onder­ zoeker die een comedyrobot bouwde, zegt bij­ voorbeeld: ‘De creativiteit van de machine is mijn ­crea­tiviteit; ik koos de dataset, ik schreef de ­algoritmes.’

Ook blijken algoritmes vaak nog ontoereikend. Een robot die speelt in een improvisatiekomedie doet bijvoorbeeld weinig grappigs. Hij kent honderdduizend filmdialogen en probeert de juiste zinssnede bij de situatie te vinden. ‘Veel van de comedy die hiervan komt, is toevallig, en het vraagt een menselijke tegenspeler om de scenes succesvol te maken’, aldus de tegenspeler van de robot.

breide essays op zoek naar de ‘ongrijpbare, ondefinieerbare essentie van de stad en hoe toekomstige technologieën die dreigen aan te tasten of juist kunnen versterken’.

Ballon benadert het onderwerp nu eens niet vanuit wetenschappelijk analytisch perspectief, maar zoekt zijn heil in de letteren, ‘bij al die schrijvers die de stad hebben bezongen en vervloekt’. Literatuur heeft immers het voordeel om ‘vage gevoelens en onrijpe gedachten’ in een bezield verband te plaatsen, betoogt Ballon.

Waar de stad zich in het verleden altijd van het dorp onderscheidde door in de kern onkenbaar en onbeheersbaar te zijn, daar is de stad van de toekomst

INTIEM SPEKTAKEL Het openluchttheaterstuk Robot van gezelschap Vis à Vis, nog tot eind september te zien op het Almeerder­strand, is huiveringwekkend en hartverwarmend tegelijk.

Aad en Betty zijn gelukkig samen. Hun leven speelt zich volledig af op een vervallen tankstation dat zo uit een Amerikaanse road movie lijkt te zijn gekopieerd. Aad ­verkoopt af en toe wat druppels water, een schaars en kostbaar goed. Echtgenote Betty verzorgt de tuin. Dat valt nog niet mee vanuit een rolstoel, maar Aad heeft veel voor zijn vrouw over. Met een hijskraan tilt hij Betty dan een flink stuk op, zodat ze overal bij kan. Ze hebben genoeg aan elkaar en aan hun tankstation.

Maar dat kleine, menselijke geluk is dus helemaal niet de bedoeling in de nabije toekomst waarin het openlucht­ theaterspektakel Robot speelt. De androïde inspecteur van Human Care komt langs – en dan weet je het wel. Betty moet direct een peperdure zorgrobot aanschaffen, anders wordt ze in een verzorgingstehuis geplaatst.

De wereld van Betty en Aad komt op zijn kop te staan, zeker wanneer er ook nog eens projectontwikkelaars ver­ schijnen. Het tankstation zal tegen de vlakte moeten; in de verte komt de grote stad al steeds dichterbij.

Het toekomstbeeld dat theatergroep Vis-à-vis schetst, is aanvankelijk vooral huiveringwekkend. De door de zorg­ androïde zo luidkeels bezongen ‘triomf der techniek’ krij­ gen Aad en Betty ongevraagd door de strot geduwd. Daar­ mee dwingen de makers het publiek om stil te staan bij belangrijke vragen, zonder die expliciet te stellen. Wat moet je wanneer een kunstmatig intelligent systeem je namens de maatschappij komt vertellen wat je te doen staat? Wie luistert er nog naar je grieven? En wat moet je als de zorgrobot die je in je leven hebt geaccepteerd een splijtzwam in je relatie wordt?

Het is een dystopisch schrikbeeld dat de makers laten zien, maar ze doen dat in de vorm van een bij vlagen hila­ rische komedie. De acteurs en zeker ook de mensen van de techniek halen alles uit de kast om te imponeren, maar toch voelt de voorstelling heel intiem. Sterker: wie niet af en toe naast een schaterlach ook een brok in de keel voelt opkomen, moet haast wel een androïde zijn. (PD)

Voorbeelden van ‘creatieve’ kunst­matige intelligentie, die bijvoorbeeld van een paard een zebra maakt.

maar Miller weet één onderzoeker te vinden, een neuroloog, die denkt dat het bouwen van een robot met bewustzijn – het begin van al het menselijk denken, dus ook van echte creativiteit – theoretisch gezien eenvoudig is.

Picasso Daarbij geeft Miller toe dat heel veel andere wetenschappers het niet eens willen hebben over een computer met bewustzijn. Niet onterecht; mensen weten nauwelijks wat bewustzijn is, laat staan hoe je het zou moeten ‘bouwen’ of opwekken in een computer.

Maar Miller wil te graag dat een bewuste computer bestaat, zodat een écht creatieve computer ook kan bestaan. De realiteit is dat een heleboel computercreativiteit bestaat uit trucjes. Die kunnen af en toe wel degelijk indrukwekkende resultaten opleveren. Maar kunst zoals die van Picasso, Bach of een van de vele andere grote artiesten die de aarde bewandelden? Miller hoopt vurig dat computers die ook kunnen gaan produceren, maar levert weinig bewijs voor zo’n toekomst.

The Artist in the Machine verschijnt op 29 oktober. (MS) THE ARTIST IN THE MACHINE | 367 Blz. | circa € 27,-

ROBOT | Speellijst op visavis.nl

foto Anna van Kooij

dankzij allerlei slimme camera’s, sensoren enzovoort niet langer doof en blind. Op de vraag of dat al dan niet wenselijk is, geeft Ballon een opvallend antwoord: ja. Maar dan moeten we wel voldoen aan drie ontwerpprincipes, geïnspireerd door schrijvers als Alexander Döblin, Victor Hugo en Aldous Huxley. De anonimiteit van de stadsbewoners moet gewaarborgd blijven door regelgeving en inzet van technologische hulpmiddelen. De stad moet zo worden ingericht dat serendipiteit – de kans op gelukkig toeval – zo groot mogelijk is. Daarnaast moet de stad van de toekomst ook vergetelheid bieden. Want vrijheid vereist ver­ geten, schrijft Ballon Thomas Mann na.

Wie zich zorgen maakt over de leefbaarheid in een van technologie vergeven slimme stad, kan veel van Ballon leren. Wie zo’n stad hoopt te gaan bouwen zeker ook. (PD)

Betty en Shiny, een zorgrobot die steeds meer men­ selijke trekjes krijgt.

DE STAD IS EEN BOEK | 96 Blz. | € 19,99

september 2019 | de ingenieur 9 | 57

MEDIA

ONGEWONE OPLOSSINGEN In Hoe dan? laat internetcartoonist Randall ­Munroe zijn bizarre hersenkronkels los op allerlei ogenschijnlijk simpele vraagstukken.

Onder bèta’s was hij al jarenlang een beroemdheid: Randall Munroe, die onder het pseudoniem XKCD sinds 2005 ontzettend simpel getekende nerdy en geeky cartoons online publiceert. In 2014 brak hij echter door als auteur met Wat als?, een in XKCDstijl geïllustreerd boek waarin hij allerlei hypothetische scenario’s tot in het bizarre doordacht. Het werd een internationale bestseller, waardoor het geen verrassing mag heten dat er nu een vervolg is: Hoe dan?

Munroe’s nieuwe boek heeft meer een inge­nieurs­ insteek gekregen: deze keer gaat het er in elk

Bij zijn antwoord op de vraag ‘Hoe spring je echt hoog?’ rekt Randall Munroe het concept ‘sportkleding’ op tot het uiterste.

hoofdstuk om hoe je een bepaalde klus zou kunnen klaren. Zo’n klus kan aanvankelijk weinig opmerkelijk of uitdagend klinken: ‘Hoe graaf je een kuil?’, ‘Hoe verhuis je?’, ‘Hoe speel je voetbal?’...

Wie echter doorleest, komt erachter dat Munroe’s hersenkronkels nog net zo vreemd en vergezocht zijn als in Wat als? Als hij bijvoorbeeld een zwembad moet vullen, schrikt hij er niet voor terug om een enorm ijsveld aan de andere kant van de aarde te laten smelten. Want: dan stijgt hier de zeespiegel en is het makkelijker om zeewater via een kanaal het zwembad in te laten stromen.

Voor de lol Het moge duidelijk zijn: voor serieuze oplossingen van grote problemen moet je niet bij Hoe dan? zijn.

Je leest dit boek voor de lol, al komt de humor in vertaalde vorm wel wat minder tot zijn recht. Maar en passant leert Munroe zijn miljoenen lezers wel hoe ze eenvoudige natuurkundige berekeningen en technische principes kunnen loslaten op de meest uiteenlopende vraagstukken. En dat is natuurlijk geen slechte zaak. (JPK)

illustraties Randall Munroe

HOE DAN? | 320 Blz. | € 17,50

Randall Munroe berekent onder meer hoe breed de rand van een zwembad moet zijn als je die van gruyèrekaas maakt.

Het spel tikkertje, weergegeven als stroomschema.

58 | de ingenieur 9 | september 2019

Bij het antwoord op de vraag ‘Hoe graaf je een kuil?’ hoort ook een kostenbatenanalyse: soms is een schat het opgraven simpelweg niet waard.

MEDIA

WEDSTRIJD IN GULHEID foto KittyPlays/YouTube

Gamer Kirsten Michaela (‘KittyPlays’) verdiende duizenden dollars dankzij een zogenoemde donation battle.

Natuurlijk, we zijn allemaal trots op onze kinderen, dus delen we hun mooie momenten ook graag online. Toch moeten we daar terughoudend in zijn, betoogt ­jurist Leah Plunkett.

SHARENTHOOD | 240 Blz. | circa € 21,-

Een oude ceremonie van oorspronke­ lijke bewoners van Noord-Amerika heeft een evenknie gekregen onder online gamers, constateert Enith Vlooswijk.

Aan het begin van de vorige eeuw zaten de Britse overheersers in hun maag met de potlatch, een geschenk­ ceremonie van inheemse gemeen­ schappen in Noord-Amerika. Tijdens zo’n potlatch deelde de leider van een vooraanstaande clan grote hoeveel­ heden voedsel en geschenken uit. Om gezichtsverlies te voorkomen, moesten rivaliserende leiders minstens zo gul zijn tijdens hún potlatch. Wie het meest kon geven, won daarmee aan aanzien en macht. De ceremonie was een manier om welvaart te verdelen en maatschappelijke verbanden te verste­ vigen. Toch verbood de Britse overheid de potlatch vanwege de ‘verspillende’ en ‘antichristelijke’ aard.

Mijn vijftienjarige zoon vertelde me onlangs over de culturele mores van Twitch, een streamingplatform voor gamers waarmee je anderen live kunt laten meegenieten van je spelvaardig­ heid. Wie veel bekijks heeft, kan over­ wegen om een donation button aan zijn streamingpagina toe te voegen.

Fans kunnen daarmee geld doneren, waarna hun naam even op de pagina blijft hangen, ter meerdere eer en glo­ rie van beide partijen. In ruil voor de donatie krijgen de gulle gevers vaak

ook een emoticon, die ze kunnen gebruiken tijdens de live chat die ergens rechts in de pagina is te zien.

De live sessies verschijnen later weer als video’s op YouTube, wat gamers en kijkers de mogelijkheid geeft om hun moment of fame te delen en te her­ beleven. Zo toonde mijn zoon me de video waarin is te zien hoe hij het tij­ dens een potje Stormbound opnam tegen een streamende bekendheid.

‘Kijk, nu zie je dat ik van hem win.’ Kij­ ken en bekeken worden, je eigen status bepalen in de arena van een online spelletje: daar draait het eigenlijk om.

Rinkelende kassa’s De donaties zijn meestal bescheiden; denk aan een paar cent. Sommige streamers worden echter het mikpunt van een donation battle. Twee of drie donateurs geven daarbij om beurten steeds meer geld, tot er één ‘winnaar’ overblijft. Op YouTube zijn filmpjes te zien van geëmotioneerde streamers, gillend van verbazing en verrukking, omdat ze plotseling tienduizenden ­dollars hebben ontvangen. Deze film­ pjes scoren op hun beurt weer grote aantallen kijkers, waardoor de kassa’s van YouTube én de donateur nog lang blijven rinkelen.

Antropologen hebben de potlatch tal­ loze keren beschreven en geanalyseerd.

Het wordt hoog tijd dat ze zich ook eens buigen over de exotische ceremonies van de hedendaagse digital natives.

Je kunt met je technische ken­ nis proberen de wereld te verbeteren óf er spectaculaire practical ­jokes mee uithalen. Dat laat­ ste gebeurt in deze serie, gepresen­ teerd door The Big Bang Theory-acteur Johnny Galecki.

SCI-JINKS | Discovery Science | vanaf 17 sep­ tember, 18.30 uur

In deze mix van fictie en non-­ fictie nemen een ­regenboogoctopus, een sneeuwluipaard, een arend en een varaan de lezer mee op hun zoektocht naar duurzaamheid.

PLANEET B | 152 Blz. | € 29,99

Wat ge­ beurt er achter de schermen bij de NS om trein­ reizigers tevreden te houden? Dat is het onderwerp van deze documen­ taire, te zien tijdens het Nederlands Film Festival (27 september tot en met 5 oktober).

MISSIE NS | 83 minuten

Als stad krijg je te maken met allerlei tijdelijke bewoners: van vluch­ telingen tot e ­ xpats, van gast­arbeiders tot toeristen. Dit boek bundelt essays over de invloed van zul­ ke migranten op zes Europese steden, waaronder Amsterdam.

CITY OF COMINGS AND GOINGS | 410 Blz. |

Technologiejournalist drs. Enith Vlooswijk schrijft in De Ingenieur elke maand over wat haar opvalt op internet.

€ 39,95

september 2019 | de ingenieur 9 | 59

VOORWAARTS

RAKETPIONIER SPECULEERDE OVER ‘ÜBERLICHTGESCHWINDIGKEIT’

Dankzij licht sneller dan het licht?

Eugen Sänger was niet alleen een gerenommeerd luchtvaart- en ruimtevaart­ pionier, ook droomde hij over een supersnelle fotonenraket. Een raket die de verste ­uithoeken van ons ­universum binnen bereik zou brengen. tekst Fanta Voogd

A

ls 16-jarige jongeling was Eugen Sänger (1905-1964) diep onder de indruk van het boek Auf zwei Planeten (1897) van Kurd Laßwitz. Hierin landen vredelie­ vende Marsbewoners op de Noordpool en nemen ze poolreizigers mee naar hun eigen planeet. Na het lezen van deze archetypische Duitse science­ fictionroman droomde Sänger van interplanetaire reizen – een droom die hij later met zijn fotonenraket werke­ lijkheid zou proberen te maken.

In eerste instantie leek er echter geen carrière in de ruimtevaart te zijn weggelegd voor Sänger. Toen hij in 1928 aan de Technische Hochschule in Wenen wilde promoveren op een dissertatie over raketaandrijving, kreeg hij van zijn hoogleraar te horen dat hij waarschijnlijk pas een doctors­ titel over ruimtevaart zou behalen als hij ‘een oude man met een baard’ was geworden. Sänger koos er toen maar voor te promoveren op een wat ­conventioneler onderwerp: vleugel­ ontwerp in de luchtvaart.

Technologische voorspellingen uit het ­ver­leden zijn soms griezelig accuraat; een andere keer slaan ze de plank op vermakelijke wijze mis. De rubriek Voorwaarts ­verdiept zich in de geschie­ denis van de toekomst.

60 | de ingenieur 9 | september 2019

In 1932 – voor Hitlers machtsover­ name en ruim voor de Duitse annexa­ tie van Oostenrijk – sloot Sänger zich aan bij de NSDAP en de SS. Een jaar later publiceerde hij alsnog over een raketvliegtuig dat vanaf een hoogte van 100 km in een duikvlucht tien keer de snelheid van het geluid moest bereiken. In 1936 kon hij in opdracht van de Luftwaffe deze Silbervogel verder ontwikkelen, samen met zijn toekomstige echtgenote Irene Bredt.

Het moest een langeafstandstoestel worden waarmee Duitsland de VS kon aanvallen. De Silbervogel kwam nooit van de tekentafel, maar is wel te zien als de wegbereider van het latere Ame­ rikaanse experimentele raketvliegtuig X-15 (1959-1968) en uiteindelijk van de spaceshuttle (1981-2011).

Snelheidsduivel Noch de westerse geallieerden, noch de Sovjet-Unie stelden na de Tweede Wereldoorlog al te moeilijke vragen aan naziwetenschappers en -ingeni­ eurs die van pas konden komen in de strijd tegen de nieuwe vijand. Raket­ geleerde Wernher von Braun, wel­ beschouwd een oorlogsmisdadiger, kon met ­126 andere Duitse ingenieurs in de Verenigde Staten zijn onderzoek naar rakettechnologie zonder noemens­ waardig oponthoud voortzetten.

Sänger en Bredt traden in dienst van de Franse luchtmacht. Een poging van Stalins geheime dienst om het bruik­ bare echtpaar te ontvoeren, kon wor­ den verijdeld. In 1951 was Sänger medeoprichter en de eerste voorzitter van de Fédération Internationale d’Astronautique (IAF). Terug in Duits­ land werd hij directeur van het Insti­ tut für Physik und Strahlantriebe aan de Universität Stuttgart.

Tussen 1953 en 1959 werkte Sänger aan zijn concept van een raket met fotonenaandrijving. Lichtdeeltjes, oftewel fotonen, hebben stuwkracht.

Een auto die zijn lichten heeft inge­ schakeld, ervaart bijvoorbeeld door het uitstralen van fotonen een minus­ cule terugslag, en met die terugslag wilde Sänger een raket aandrijven.

Daarbij hield hij verschillende opties open. Voor de meest geavan­ ceerde methode wilde hij elektronen laten botsen op hun antideeltjes, de zogenoemde positronen. Bij die botsingen verdwijnen de deeltjes en ontstaan fotonen, die de raket vervolgens zouden moeten voort­ stuwen. Door het bijna volledig ­ontbreken van zwaartekracht en wrijving in de ruimte zou het in the­ orie mogelijk zijn dat een dergelijke raket geleidelijk aan de snelheid van het licht benadert.

VOORWAARTS

illustratie Klaus Bürgle

‘J

azeker, u hebt het goed gehoord. We zullen ons met een snelheid door de ruimte bewegen die groter is dan die van het licht! In ons ruimteschip zal de tijd gaandeweg almaar verlangzamen en tenslotte bijna stilstaan. Hoe sneller we gaan, hoe langzamer onze uren zullen verstrijken. Als we dan onze snelheid berekenen, zullen we vaststellen, dat we ons met een veelvoud van de lichtsnelheid bewegen.’

Ruimtevaartingenieur Eugen Sänger in het tijdschrift ‘Hobby. Das Magazin der Technik’ van mei 1956.

Illustratie van Eugen Sängers fotonenraket in het Duitse techniektijdschrift Hobby.

Maar dan komt het. Deze bijna-­ lichtsnelheid biedt volgens Sänger mogelijkheden om de verste uithoeken van het universum binnen de duur van een mensenleven te bereiken. Bij benadering van de lichtsnelheid vindt volgens Einsteins speciale relativiteits­ theorie namelijk een ‘tijddilatatie’ plaats; een uitrekking van de tijd. De tijd verstrijkt daardoor voor de snel­ heidsduivel veel langzamer dan voor de achterblijver.

Sänger werkte zijn ideeën voor een fotonenraket uit in een reeks weten­ schappelijke publicaties, maar hij ­presenteerde ze ook aan een breder publiek. Onder meer in het Duitse populairwetenschappelijke blad Hobby. Dit Magazin der Technik laat Sänger uitgebreid aan het woord over de vergaande consequenties van het reizen met de bijna-lichtsnelheid: ‘Als we dan onze snelheid berekenen, dan zullen we vaststellen dat we ons met de veelvoudige snelheid van het licht bewegen. Tijdens een tocht naar het centrum van de Melkweg – dat is een afstand van rond de 30.000 lichtjaren – overschrijden we tijdelijk de tienvou­ dige lichtsnelheid: we leggen dan 3 miljoen kilometer per seconde af. We zullen voor deze reis niet 30.000 jaar nodig hebben, zoals het licht, maar 19 jaar en 8 maanden.’ Vervolgens

rekent Sänger voor dat de verste uit­ hoek van het universum in 42 jaar is te bereiken. Bij thuiskomst zal het evenwel de vraag zijn of de aarde nog bestaat, want hier zullen dan intussen vele miljarden jaren zijn verstreken.

Zonnezeil Inmiddels is al decennialang duidelijk dat het theoretische effect van tijd­ dilatatie zich in de praktijk ook werke­ lijk voordoet. De scepsis over Sängers ideeën betreft dan ook vooral de prak­ tische haalbaarheid. De benodigde positronen moeten bijvoorbeeld op aarde worden gemaakt. Dat kost een kolossale hoeveelheid energie en is tot dusver slechts op heel kleine schaal gelukt. Die positronen verdwijnen vervolgens zodra ze in contact komen met elektronen. Daardoor zijn ze alleen te vervoeren in een zogeheten val; een vacuüm getrokken koker waarin de positronen met magneti­ sche velden bij de wanden vandaan worden gehouden. Tot nu toe is het echter niet gelukt om antimaterie op die manier veel langer dan een kwar­ tier op te slaan. De opgewekte fotonen, die de vorm hebben van hoogenerge­ tische gammastraling, zouden vervol­ gens moeten worden geprojecteerd op een spiegel die de lichtdeeltjes zo goed als volmaakt reflecteert. Zo’n spiegel

bestaat nog niet. En dan hebben we het nog niet gehad over de gevaren van de gammastraling die zo’n raket zou uitstoten.

Toch moeten we ons hoeden voor een al te schampere benadering van ­Sängers droom. Zijn idee om fotonen in te zetten als middel van voortstu­ wing in de ruimtevaart is nog springlevend. Momenteel wordt Lightsail 2 getest, dat op 25 juni in de ruimte is gebracht. Lightsail 2 bestaat uit drie opeengestapelde CubeSats: goedkope satellietjes van 10 bij 10 bij 10 cm. Binnenin bevindt zich een uitvouwbaar zonnezeil met een oppervlakte van 32 m2. Dit zeil is gemaakt van Mylar, een zilverkleu­ rige en reflecterende folie die ook wordt gebruikt voor reddingsdekens.

Het project is een initiatief van de door Carl Sagan opgerichte Planetary Society. Het is niet gericht op de hoogst mogelijke snelheid, maar op een zo efficiënt mogelijke wijze van ruimtereizen. Wanneer fotonen tegen het zeil botsen, geven ze het ruimte­ schip een zetje. Dat duwtje is miniem, maar in het luchtledige genoeg om een lichtgewicht satelliet voort te stuwen. Een zachtzinnige erfgenaam van het nucleaire fotonengeweld dat Eugen Sänger 65 jaar geleden voor ogen had. | september 2019 | de ingenieur 9 | 61

HELPT HET OM SAMEN PLASTIC AFVAL TE VERZAMELEN?

Aan de lopende band presenteren bedrijven en organisaties initiatieven die het milieu moeten sparen. In deze rubriek zoekt De Ingenieur uit of die maatregelen echt zoden aan de dijk zetten. Deze keer: op 21 september is het World Cleanup Day. Maar hebben zulke opruim­ acties wel zin?

Z

werfafval is een grote ergernis. Alleen al in Nederland belandt jaarlijks naar schatting maar liefst 50 miljoen kg rommel op straat of in de natuur. Dat komt neer op 1,5 % van ons totale afval. Vooral plastic is een probleem.

Het vergaat nauwelijks en kan – al dan niet in verkruimelde vorm - via de rivieren en de kustlijn in zee belanden, waar de afgelopen decennia een plasticsoep is ontstaan, met alle schadelijke gevol­ gen voor het zeeleven van dien.

Om de planeet een ‘grote schoonmaakbeurt’ te geven, vindt op 21 september weer de World ­Cleanup Day plaats. In meer dan 160 landen gaan dan vrijwilligers de straat of het strand op, om gewapend met vuilniszak en prikstok de ergste rotzooi op te ruimen. Vorig jaar werd wereldwijd naar schatting 88 miljoen kg afval opgeruimd, meldt de Plastic Soup Foundation, die de schoon­ maakactie in Nederland coördineert. In ons land werden op één dag 35.524 stuks rommel geteld.

Sigarettenpeuken, blikjes en flesjes vormden de

top drie van meest gevonden items, maar overall ging het vooral om plastic: 61 % van het verzamelde afval be­­stond uit kunststof.

World Cleanup Day is niet de enige dag waarop we worden aangemoedigd om vuil op te ruimen.

Voor de Boskalis Beach Cleanup Tour, georgani­ seerd door Stichting De Noordzee, gingen begin augustus 2568 vrijwilligers het strand op. Van Cad­ zand in Zeeuws-­Vlaanderen tot aan Schiermonnik­ oog verzamelden ze 10.991 kg afval; net iets meer dan een jaar eerder. Bij een ­vergelijkbare actie van National Geographic werd in 2018 ruim 3000 kg afval opgeruimd. En vrij­willigers van Care Neder­ land vonden afgelopen najaar binnen een uur 80 kg zwerfafval op het strand bij Zandvoort.

Zwerfinator Maar zetten dergelijke acties nu werkelijk zoden aan de dijk? Immers: als één containerschip ten noorden van de Waddeneilanden in de problemen raakt en een deel van zijn lading verliest, drijft er

illustratie Dirk Groot

GROENE BEDOELINGEN

Grote schoonmaak

tekst drs. Pancras Dijk

62 | de ingenieur 9 | september 2019

‘Zwerfinator’ Dirk Groot houdt exact bij waar in Purmerend hij welk en hoeveel afval vindt.

foto Depositphotos

Op zaterdag 21 sep­ tember gaan in meer dan 160 landen vrij­ willigers de strijd aan tegen zwerfafval.

een halfjaar later nog altijd 300 ton van de lading rond. Daar valt al nau­ welijks tegenop te rapen, laat staan tegen de enorme hoeveelheid afval die we met zijn allen jaarlijks achteloos op de grond gooien.

Dr. Erik van Sebille, als oceanograaf en klimaatwetenschapper ver­ bonden aan de Universiteit Utrecht, doet al langer onderzoek naar ­plasticstromen. Als er dan toch een opruimactie plaatsvindt, dan is het strand daarvoor inderdaad de beste plek, zegt hij. Niet alleen is de kustlijn eenvoudiger bereikbaar dan de Noordelijke Pacific waar zich de plasticsoep ophoopt, maar aan de kust heeft het plastic ook de meeste impact: juist vlakbij de kust leven de meeste zeedieren.

En er is nog een reden waardoor het strand een geschikte opruimplek is. ‘Stukken zwerfplastic fragmenteren in micro- of nanoplastic. Aanvan­ kelijk dachten we dat dat vooral kwam door zonlicht en golven. Maar recente labstudies wijzen uit dat een flesje dat voortdurend heen en weer schuurt over het strand ook snel verkruimelt.’ En is het kunststof een­ maal uiteengevallen in micro- of nanoplastic, dan is het nauwelijks meer op te ruimen – in ieder geval niet door vrijwilligers op het strand.

Natuurlijk is het goed om met zijn allen rommel op te ruimen, zegt ook Dirk Groot alias de Zwerfinator, de bekendste afvalopruimer van Neder­ land. Maar een oplossing is het niet. Het idee dat mensen minder gauw geneigd zijn rommel weg te gooien op plekken waar het schoon is, gaat volgens hem niet op. ‘Ik ruim al jaren dezelfde straat op en altijd ligt er evenveel troep.’ Wat wel zou helpen: het aantal verpakkingen reduceren en statiegeld invoeren voor blikjes en flesjes. ‘Produceren we minder plas­ tic, dan belandt er ook minder op straat. En gooit iemand een statiegeld­ flesje weg, dan is er altijd wel iemand anders die het opraapt en inlevert.’

Nette mensen Met de opruimactie werkt de Plastic Soup Foundation ook aan een ander, minder zichtbaar doel: ‘Het verkrijgen van meer waardevolle informatie over het soort afval dat op straat en in het milieu ligt en de herkomst ervan.’ Dergelijke informatie zou onmisbaar zijn bij het vinden van structurele oplossingen.

Voor onderzoekers zijn zulke data echter nauwelijks bruikbaar, stelt Van Sebille. ‘Ik moedig het verzamelen van informatie aan, maar voor een wetenschapper zijn gegevens pas bruikbaar als ze op basis van een

vast protocol tot stand zijn gekomen’, zegt hij. ‘Voor een grote groep vrijwilligers is het lastig uit te leg­ gen dat ze een gebied van 100 bij 100 m moeten opruimen, maar een flesje even verderop moeten laten liggen.’

Apps als Litterati, waarmee gebruikers elk stukje opgeruimd zwerfvuil fotograferen en geo­ taggen, bieden wel een vast protocol, maar hebben weer een ander nadeel. ‘Apps die enkel triggeren om een melding te doen wanneer er vuil ligt, leve­ ren gekleurde resultaten op. Wij hebben net zo goed meldingen nodig van plekken waar niets wordt gevonden.’

Wel wijst psychologisch onderzoek uit dat deel­ nemen aan een schoonmaakactie op het strand heilzaam is voor de geest. Wandelaars die rommel oppikken, voelen zich beter dan wandelaars die dat niet doen, zegt Van Sebille. De kans dat de schoonmakers het ooit nog in hun hoofd zullen halen om rommel op het strand achter te laten, is vermoedelijk ook een stuk kleiner geworden. Al plaatst de Zwerfinator daar wel een kanttekening bij. ‘90 % van de mensen is al vrij netjes. De groep die rommel op straat gooit, is niet zo groot. Al jaren wordt geprobeerd die groep te bereiken, maar dat blijkt heel lastig. Ook met zo’n schoonmaakactie zal dat niet lukken.’ |

Claim: schonere stranden door World Cleanup Day Van: Plastic Soup Foundation Oordeel: lost het afvalprobleem niet op, maar elk stuk plastic dat niet in zee belandt, is pure winst. september 2019 | de ingenieur 9 | 63

PASSIE

Brouwen in de schuur

F

otograaf Elmer en ik bezochten microbrouwerij De Gebalde Vuist te Hank. Brouwer Laurens Groenenberg zat in de woonkeuken van zijn nieuwe woning zijn zelf gebrouwen bier te drinken met zijn vrouw en ‘huisvriend’ Matthijs, die ook een T-shirt van de brouwerij aan had. Het smaakte lekker.

We kregen ook een fles. En nog een.

Wat Laurens betrof, bleef het bij maximaal 100 liter per maand. Hij had geen zin in een kantoor, een showroom en ­marketing, want zijn baan als timmerman ging voor.

Zijn vrouw, die liever anoniem als ‘vrouw van Laurens’ werd vermeld: ‘Het is een hobby, het is een hobby, het is een hobby en het blijft een hobby...’ Laurens: ‘Maar wel een belangrijke hobby.’

Maar is bierbrouwen ook een téchnische hobby? Ze vonden allemaal van wel. ‘Ga dan maar eens in de schuur kijken.’ Wij in optocht naar de schuur.

Bijzonder wel: Laurens en zijn vrouw woonden nog niet zo lang in dit huis, binnen was nog lang niet alles woonklaar, maar de minibrouwerij was al in gebruik. Laurens: ‘Prioriteiten, hè?’

Matthijs: ‘Logisch wel.’ De vrouw van Laurens: ‘Jammer.’

Matthijs vertelde dat de brouwerij naar hem was vernoemd.

‘Ik sta altijd met gebalde vuist bier te drinken. Zo sta ik bekend in Nieuwendijk.’ (De brouwerij bevond zich eerst in Nieuwendijk, dat naast Hank ligt.)

64 | de ingenieur 9 | september 2019

We keken met z’n allen naar een vat en kregen een heel verhaal te horen over het gistingsproces, de afstelling van de juiste hoeveelheid hop en wat je daaraan toevoegt. Jammer voor ­deze rubriek dat dat allemaal geheim is.

Laurens maakt voorlopig vier soorten bier. ‘Dat is ook wel genoeg.’

Twee flesjes bier later ging het opeens over zijn neef, schrijver Jan van Mersbergen, die nog niet zo lang geleden met een heel voetbalelftal bier kwam proeven. ‘Ja, dat ging erin als koek bij die jongens’, zei Laurens. ‘Toen dacht ik wel: dit is een van de redenen waarom ik ben gaan brouwen. Wat gezellig. En ze vonden het bier allemaal lekker.’

Huisvriend Matthijs: ‘Je krijgt er ook geen hoofdpijn van, ­tenminste, ik nooit.’ De vrouw van Laurens: ‘Wij ook niet, wij ook niet.’ Laurens: ‘Niemand niet.’

We hadden het nog even over de rust die een hobby een man kan brengen. ‘Heerlijk in je eentje in de schuur, een beetje roeren, een beetje stoeien met ingrediënten, op jezelf terug­ geworpen zijn, trots zijn op het resultaat en dat dan in gezinsverband vieren.’ |

tekst Marcel van Roosmalen foto Elmer van der Marel

ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS vind je op www.deingenieur.nl

Alles wat je zoekt overzichtelijk bij elkaar Wat speelt er vandaag op techno­ logiegebied? Je leest het op de website van De Ingenieur. Elke dag nieuwe berichten met beeld, filmpjes en links.

www.deingenieur.nl

Ook op onze site: • Activiteiten op techniekgebied in een overzichtelijke agenda • Dossiers over onderwerpen als de quantumcomputer en kunstmatige intelligentie • De interessantste vacatures voor ­ingenieurs

ENGINEER YOUR CAREER KIVI helpt je verder in je carrière. Als beroepsvereniging van ingenieurs biedt KIVI carrièreservices. Leden kunnen onder meer gratis gebruikmaken van een cv-check, sollicitatietraining en loopbaancoaching. Ook brengt KIVI aantrekkelijke vacatures onder de aandacht.

BREDA

NEDERLAND

SENIOR PROCESS ENGINEER

WWF EN KIVI ZOEKEN PLASTIC EXPERTS

In deze zelfstandige rol bedenk jij, samen met de klant (bv ­Unilever, ­Heineken, DSM, Suikerunie, etc) innovatieve oplossingen met de ­nieuwste technieken op het gebied van complexe procesinstallaties in de liquid food markt.

Naar schatting komt 80 % van al het plastic in de oceaan van land en woont 55 % van de mensen wereldwijd in stedelijk gebied. De prognose is dat dit groeit naar 68 % in 2050. Daarom wil het Wereld Natuur Fonds (WWF) zich samen met steden en partners over de hele wereld inspannen om plastic vervuiling te voorkomen met het wereldwijde Plastic­ Smart Cities initiatief.

Dit ga je doen als Sr Process Engineer Je ontwerpt en dimensioneert procesinstallaties, optimaliseert bestaande processen en signaleert en biedt oplossingen voor complexe procesvraagstukken. Hierbij ben je continu in gesprek met de klant, intern of op locatie. Je bent in teamverband (mechanisch/process/software) verantwoordelijk voor kleine tot heel grote (> € 3 mln) projecten. Voor je collega’s fungeer je als technische vraagbaak.

Dit zegt je collega Koen over deze functie: “Je ziet het resultaat van je werk dagelijks in de supermarkt voorbij­ komen, dat maakt het tastbaar. We bieden totaaloplossingen (van bouw van de fabriek tot eindproduct/functioneel+mechanisch), waarbij we gebruikmaken van de nieuwste technieken en innovaties.”

Dit zijn wij In 2013 zijn wij met z’n vijven gestart met D&S. Inmiddels zitten wij in Breda met zo’n 25 mensen en in Warschau (werkplaats > 1300 m2) met zo’n 35 men­sen. Deze groei gaat door en is mede te danken aan het feit dat wij een uniek concept hebben: wij bieden een totaaloplossing voor onze klant: van het bedenken en bouwen van de fabriek tot en met de engineering en oplevering van complexe, turn-key procesinstallaties.

WWF en KIVI bundelen hun krachten om de beste plastic experts in Nederland bijeen te brengen in een reviewgroep. Samen met andere experts bekijk jij oplossingen om plasticvervuiling tegen te gaan. De oplossingen worden gepubliceerd op het PlasticSmart Cities online kennisplatform www.plasticsmartcities.org. Dit stelt steden in staat om toegang te krijgen tot de beste oplossingen van hoge kwaliteit, geconsolideerd en peer reviewed door ‘s wereld beste experts. Wij hechten bij de samenstelling van de reviewgroep waarde aan diversiteit.

Wij zijn op zoek naar experts met: • Technische expertise voor technische en materiaalbeheer • Organisatorische expertise voor bewustwording en kennisdeling • Beleidsexpertise voor plastic preventie en reductie Wij vragen van jou: • Jaarlijks 10-15 best practice factsheets (2-5 pagina’s per factsheet) te bekijken • Tot 4 keer per jaar te vergaderen met de reviewgroep • Op te treden als ambassadeur • Deel te nemen op vrijwillige basis

Dit zegt Unilever over de samenwerking met D&S: “D&S denkt echt met ons mee en geeft ons onderbouwde keuzemogelijk­ heden en oplossingen voor onze machinelijnen. Ze schakelen snel en leveren wat ze beloven: we kunnen altijd op ze vertrouwen. In Breda zit een jong en kundig team, waar ook altijd ruimte is voor een informeel praatje. Wij zijn al jaren supertevreden over de samenwerking!”

Jouw voordelen: • Aangesloten zijn bij een erkende wereldwijde NGO en bijdragen aan een goed doel • Kennis opdoen en ervaring uitwisselen met andere experts • Aanbevolen worden als expert op www.plasticsmartcities.org

Word jij onze nieuwe collega?

Dan is solliciteren je eerstvolgende stap! Dat kan via de onderstaande link. https://vacatures.irecruit.nl/o/sr-process-­ engineer-bij-ds-in-breda

Ben jij geïnteresseerd en de expert die wij zoeken? Stuur dan je CV en een korte motivatie (max. 300 woorden) naar projectcoördinator duurzaamheid Daniel Poolen: daniel.poolen@kivi.nl Reageren kan tot 1 oktober.

HAARLEM

HARDWARE DEVELOPER SENSORTECHNIEK SPORTS TIMING EQUIPMENT Onze klant, MYLAPS (150 fte), werkt al 30 jaar als wereldmarktleider aan eigen productontwikkeling van sportgerelateerde tijdregistratieapparatuur.

Hightech elektronica meet onder robuuste omstandigheden met de hoogste nauwkeurigheid de prestaties van de sporter. Dat varieert van hardloper tot autocoureur, waarbij de belangen navenant zijn.

Samen met een team van circa 10 collega-developers werk je aan nieuwe toepassingen met de nieuwste technologieën. Je ontwerpt, bouwt en test onder meer PCB’s, antennes en batterij-units, om prototypes of upgrades van bestaande modellen te realiseren.

Je hebt een allround elektronicaprofiel (hbo) met ruime ervaring in product­ontwikkeling van hightech apparaten. Bij voorkeur heb je ervaring met sensor, RF en batterijtoepassingen. Je kan werken met ontwikkelmethodes en tools zoals Nordic, ARM MCU en je bent bekend met Xilinx FPGA chips.

Nieuwsgierig? www.buildingcareers.nl / Robrecht Bakker / 06 4641 8829 BuildingCareers werving en selectie voor ­ingenieurs in de industrie.

Ook uw vacature op deze pagina? Neem contact op met Sandra Broerse via 06 46 61 86 14 of sandra.broerse@kivi.nl