Page 1

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR NR. 1 JAARGANG 133

JANUARI 2021

BOUWEN MET DE NATUUR HOE GAAN WE OM MET EEN VERANDEREND KLIMAAT?

P R O J E C T D R A G O N F LY

Nieuwe batterijen Beter, veiliger en goedkoper

|

VA C L AV S M I L

|

ELEKTRONISCHE NEUS

Charlotte Meerstadt: Vliegen kan veel duurzamer

|

GOLFENERGIE

De Vernufteling Stem op jouw favoriet


De Prins Friso Ingenieurspr캐s Woensdag 17 maart 2021

De Dag van de Ingenieur

@dagvandeingenieur #dvdi2021

Met de uitreiking van de Prins Friso Ingenieurspr캐s aan de Ingenieur van het Jaar wil het Koninkl캐k Instituut Van Ingenieurs (KIVI) excellente ingenieurs en hun werk voor het voetlicht brengen. K캐k voor de criteria en

verdere informatie op: www.kivi.nl/dagvandeingenieur. De winnaar wordt op de Dag van de Ingenieur op 17 maart 2021 bekend gemaakt.


Redactie Pancras Dijk (hoofdredacteur) Astrid van de Graaf (eindredacteur) Jim Heirbaut Dayinta Perrier

Vormgeving Eva Ooms

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 TEL. 06 46 61 86 14 E-MAIL sandra.broerse@kivi.nl

Technische eindredactie Martine Segers

Druk Bariet Ten Brink, Meppel

Vooraf

De Ingenieur verschijnt twaalf maal per jaar.

Pancras Dijk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

© Copyright 2021 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.

Om naar uit te kijken

ISSN 0020-1146 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)

De uitbater van het Amelandse terras waar ik in de herfst even was neergestreken bekeek het leven van de zonnige kant. ‘Gelukkig, er is weer veel mogelijk in dit onvergetelijke jaar’, had hij op de menukaart laten drukken. ‘We kunnen weer genieten van de mooie dingen in het leven.’ Maar we hadden ons drankje nog maar nauwelijks op, of het terras moest alweer dicht vanwege de tweede coronagolf. De medewerkers bleven er laconiek onder. Op de Wadden kent men het gevaar van de golven. Het gebrek aan vooruitzicht heb ik sinds de uitbraak van de pandemie het zwaarst gevonden. Het prikbord thuis in de keuken hangt inmiddels vol tickets voor afgelaste concerten, uitgestelde voorstellingen en afgeblazen vluchten. Wat is er nog over om naar uit te kijken? Deze maand zouden we elkaar normaal gesproken op het KIVIbureau in Den Haag de hand schudden, maar de vaste nieuwjaarsreceptie zal wel online plaatsvinden. Een van de leukste nieuwjaarsrecepties is steevast die bij Koninklijke NLingenieurs, want daar wordt De Vernufteling uitgereikt, de ingenieursonderscheiding van de branchevereniging samen met De Ingenieur. In dit nummer leest u alles over de twaalf projecten die meedingen: van een compacte vangrail tot een digitale toetshulp voor bouwers, van brandremmende balletjes voor de chemische industrie tot een 3D-geprinte brug van recyclebaar materiaal. Sommige vindingen zijn gerelateerd aan de coronapandemie. Laten we hopen dat die tot volle wasdom komen. We zullen ze nodig hebben, om dit jaar weer te kunnen genieten van de mooie dingen in het leven. Ik kijk er zeer naar uit en wens u een fijn 2021.

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 Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswijzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonnement en service’. 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 en leden die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, kunnen daarvoor terecht op de website: www.deingenieur.nl/pdf De Ingenieur verschijnt twaalf maal per jaar. 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.

Een prikbord vol tickets voor afgelaste concerten

Contributie 2021 Regulier lidmaatschap: € 137,50 30 jaar of jonger: € 40,-* Studentlidmaatschap: € 20,-* 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. * De Ingenieur digitaal 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 MAIL ledenadministratie@kivi.nl FOTO : ROBERT LAGENDIJK

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

1


NR. 1 JAARGANG 133

12

JANUARI 2021

foto : waterschap hunze en aa ’ s

Meebewegen met het klimaat Het klimaat verandert en daar moeten we rekening mee houden bij alles wat we bedenken en bouwen. Maar hoe ziet zo’n klimaatbestendige benadering eruit? Een kleirijperij in het noordoosten geeft het voorbeeld.

20 Drijvende toekomst Energie uit water is de grote afwezige in het Klimaatakkoord. Een gemiste kans wanneer je de inzet van gas en kolen wilt terugdringen, zeggen experts.

24 Het vernuft van Nederland Welk ingenieursbureau gaat er dit jaar met De Vernufteling vandoor? Niet alleen een professionele jury, maar ook het publiek kiest zijn favoriet uit de twaalf ingezonden topprojecten.

49 Elektronisch snuffelen Van kanker en diabetes tot covid-19: een ‘elektronische neus’ kan velerlei ziekten aan iemands adem aflezen, al in een vroeg stadium. Nederlandse partijen ontwikkelen een betaalbare, draagbare variant.

34 Betere batterijen Batterijen zijn dé manier om duurzame energie uit zon, wind en water op te slaan. Maar de huidige typen hebben de bovengrens van hun capaciteit wel bereikt. Hoe ziet de batterij van de toekomst eruit? W W W. D E I N G E N I E U R . N L

FA C E B O O K . C O M / D E I N G E N I E U R . N L

TWITTER: @DE_INGENIEUR

Klimaatverandering kunnen we het hoofd bieden door te leren bouwen met de natuur. beeld : water schap hunze en aa ’ s I N S TA G R A M . C O M / D E I N G E N I E U R _ K I V I


Rubrieken 4 Nieuws Ook de elektrische auto krijgt een pienter pookje.

‘Ik keek met bedrijven naar het verbeteren van machines met 0,5 of 1 procent. Die verbetering raakten we soms snel kwijt door handelingen van medewerkers.’ Topvrouw Dominique Hermans van Randstad Nederland, opgeleid in de techniek, vindt haar huidige functie leuker dan de ingenieursbaan die ze ooit had (AD).

‘Mars, here we come!!’

Elon Musk (SpaceX) viert de geslaagde proefvlucht van zijn Starship, hoewel het prototype bij de landing crashte (Twitter).

40 Eureka

Operatie Toiletbril

‘Een citaat van architect en ontwerper Buckminster Fuller ligt me na aan het hart: “Als ik aan een probleem werk, denk ik nooit na over schoonheid. Maar als ik klaar ben en de oplossing is niet mooi, weet ik dat het verkeerd is.”’

32 Zien & Doen

Ernö Rubik constateert in een interview dat het maken van kunst en het oplossen van problemen verrassend dicht bij elkaar liggen (NRC Handelsblad).

Een fietsambulance en andere productontwerpen van morgen

56 Media Lezen, luisteren, gamen en kijken

Columns 19 Möring

Superbus naar Nieuw-Vennep

33 Podium Felienne Hermans over kansenongelijkheid

39 Jims verwondering Late adopter

45 Rolf zag iets nieuws Appen met de chef-kok

55 Enith CO2-detector voor corona én klimaat

GEKNIPT

Persoonlijk 38 Van de vereniging Advies van de KIVI-coach

46 Doelen en drijfveren Charlotte Meerstadt wil elektrisch vliegen

59 Q&A Carlo van de Weijer en Maarten Steinbuch

62 Teamgeest

‘Johan van Veen, de ingenieur van het Deltaplan, zei het al: de beste ingenieur is moeder natuur.’ Dijkgraaf Jan Bonjer van Hollandse Delta vindt bouwen met de natuur een noodzakelijkheid: anders wordt veiligheid voor de Lage Landen onbetaalbaar (Ridderkerks Dagblad).

De DragonFly van Inholland

64 Vragenvuur Presentator Art Rooijakkers

En verder 39 Inbox Reacties van lezers

52 Quote Vaclav Smil: tech-hypes zijn niet relevant

60 Voorwaarts De stille lente van Rachel Carson foto : emergencybikes

‘Ik herinner me dat ik in de vroege jaren tachtig in New York een bekende componist over straat zag lopen met een walkman. Ik dacht: “Wat een stom idee. Wie wil er nou over straat lopen en niet de geluiden horen die daarbij passen?”’ Muziek-visionair Brian Eno zat er ook wel eens naast met een voorspelling (The New York Times).

FEBRUARI 2020 • DE INGENIEUR

3


xxxx p.22

xxxx p.23

xxxx p. 26

ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT

xxxxx p.18

REDACTIE@INGENIEUR.NL

Implantaat biedt blinde hoop Onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut hebben een implantaat ontwikkeld met liefst 1024 elektroden dat zicht mogelijk moet maken zonder het netvlies te gebruiken. Proefdieren herkennen er al letters, lijnen en stippen mee. Tekst: Jim Heirbaut

De 1024 elektroden worden in de visuele hersenschors verdeeld over zestien chips (zie foto). Daar maken ze verbinding met de hersencellen. Door op geselecteerde elektroden een elektrisch stroompje van ongeveer twintig microampère te zetten, worden de juiste hersencellen gestimuleerd, en ‘ziet’ de aap een vorm. ‘Denk aan een matrixbord boven de snelweg. Dat heeft ook maar een beperkte resolutie, maar je kunt er wel allerlei letters en cijfers op afbeelden’, zegt Pieter Roelfsema, onderzoeksleider bij het Nederlands Herseninstituut. Het is voor het eerst dat onderzoekers zoveel elektroden in een brein hebben geïmplanteerd, waardoor het opgewekte

beeld een ongekend aantal pixels heeft. Dit biedt uitzicht op een manier om blinden, bij wie zowel netvlies als oogzenuw is aangetast, toch weer redelijk te laten zien. Het toekomstbeeld is een bril met een kleine camera erop. Die legt grove beelden vast, die vervolgens direct met kleine stroompjes worden doorgegeven aan de visuele cortex. Mensen die volledig blind zijn, kunnen dan weer zelfstandig zien, voorwerpen herkennen en de weg vinden ineen onbekende omgeving. Voordat zo’n systeem er is, zijn er nog vele technische en medische horden te nemen. De elektroden die Roelfsema en collega’s nu gebruiken, worden na verloop van tijd ingekapseld door bindweefsel. ‘We vermoeden dat dit komt door wrijving tussen het weefsel en de elektrode. Daarom onderzoeken we nu flexibele polymeren als vervangend materiaal voor de elektroden.’ Ook moet het aantal elektroden voor een praktische toepassing nog verder omhoog. Roelfsema: ‘We denken dat we voor een bruikbare beeldkwaliteit zo’n tienduizend elektroden nodig hebben.’

Quantum In China hebben ingenieurs een quantumcomputer gebouwd die sneller rekent dan de klassieke computer. Volgens het team is dit het eerste voorbeeld waarbij de quantumcomputer daadwerkelijk berekeningen kan uitvoeren die voor de klassieke computer praktisch onhaalbaar zijn. De quantumcomputer Jiuzhang voerde binnen tweehonderd seconden een complexe berekening uit. Een gewone computer zou voor dezelfde berekening zo’n 2,5 miljard jaar nodig hebben. (DP)

Zonnewarmte Een bestaande woonwijk is aardgasvrij te maken met een zonnewarmtenet. Dat hebben onderzoekers onder leiding van de TU Delft aangetoond. Het systeem bestaat per huis uit een warmtepomp en PVT-dakpanelen, die zowel elektriciteit als warmte leveren. Alle huizen zijn gekoppeld aan een lagetemperatuurwarmtenet, dat water bevat van maximaal 25 graden Celsius. Het concept is zowel doorgerekend voor een bestaande wijk in Haarlem als getest met een proefopstelling in Delft. (DP)

Lees het laatste technieknieuws op www.deingenieur.nl

4

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

foto : nederlands herseninstituut


Een kijkje onder de motorkap van een elektrische Volkswagen Golf met een continu variabele transmissie. foto : bosch

Traploos schakelen maakt elektrische auto zuiniger Continu variabele transmissie (CVT), waarmee de versnelling traploos is in te stellen, kan ook elektrische auto’s zuiniger maken en de rijprestaties verbeteren. Dat blijkt uit onderzoek van Caiyang Wei van de TU Eindhoven en ingenieurs van Bosch. Tekst: Jim Heirbaut

Elektrische auto’s kunnen met een kleinere elektromotor toe als ze gebruikmaken van een continu variabele transmissie, een techniek die in benzine-auto’s al veel wordt gebruikt. Het accupakket kan dan ook kleiner en dat maakt de auto goedkoper. Het gaat hier om enkele procenten. ‘Dat lijkt misschien weinig, maar voor een autobouwer is het pure winst’, zegt Theo Hofman, universitair hoofddocent aan de faculteit Werktuigbouwkunde van de TU Eindhoven en promotor van onderzoeker Caiyang Wei. Bij de meeste elektrische auto’s brengt nu nog een vaste transmissie het vermogen van de elektromotor over op de wielen. Dit eenvoudige ontwerp is een compromis.

Bij lage snelheden moet het voertuig vlot kunnen optrekken, en bij een helling is daarvoor een groot koppel – twee krachten die samen iets laten ronddraaien – nodig. Dat leidt tot een groter en zwaarder ontwerp van de elektromotor, wat ten koste gaat van de rijprestaties. Een continu variabele transmissie (CVT) kan dit verhelpen, toont Wei aan in het onderzoek waarop hij afgelopen maand promoveerde. De variabele overbrenging past zich aan al naar gelang de auto vanuit stilstand optrekt, een helling oprijdt of op een bepaalde constante snelheid rijdt. ‘De variabele transmissie levert op elk moment het ideale koppel aan de wielen’, zegt Hofman. Kegelvorm

De CVT is bedacht door de gebroeders Van Doorne en werd bekend door de DAF. Hun systeem werkt met twee pulleys, conische katrollen van metaal, waar een duwband omheen loopt, eerst nog van rubber, veel later van metalen schakeltjes. ‘Die pulleys hebben een kegelvorm, een variabele diameter. Door ze in axiale richting wat te verplaatsen, is te regelen dat de duwband

over een andere diameter loopt. Zo is de overbrenging te variëren’, legt Hofman uit. Zo’n CVT zit tegenwoordig in behoorlijk wat gewone auto’s, met name in Azië. Het bedrijf van de Van Doornes in Tilburg ging lang geleden al op in het Duitse

‘De accu kan enkele procenten kleiner worden, en dat is pure winst’ bedrijf Bosch Transmission Technology, waarmee Wei samenwerkte. Op basis van data van Bosch modelleerde Wei de prestaties van verschillende componenten van de aandrijflijn. Met dat model berekende hij wat een CVT voor een elektrische auto aan winst kan opleveren. Het idee werd ook in de praktijk getest. Om te laten zien dat een CVT in een elektrische auto kan werken, bouwde Bosch Transmission Technology een elektrische Volkswagen Golf met een continu variabele transmissie erin. JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

5


NIEUWS

Streefcijfers percentage vrouwelijke hoogleraren nog niet in zicht

De TU Eindhoven en de Universiteit Twente hebben werk gemaakt van het aannemen van meer vrouwelijke hoogleraren in 2019. Beide universiteiten hadden eind van dat jaar ongeveer 3 procent meer vrouwelijke hoogleraren in dienst dan het jaar ervoor, blijkt uit een recent rapport van het Landelijk Netwerk Vrouwelijk Hoogleraren (LNVH). De TU Eindhoven is nu geen hekkensluiter meer als het om het percentage vrouwen op hoogleraarposities gaat. Voor het jaar 2019 valt de TU Delft die twijfelachtige eer ten deel. Op deze universiteit steeg het percentage vrouwelijke hoogleraren minder dan een procent tussen 2018 en 2019. Sowieso is het percentage mannen op hoogleraarposities nog steeds vele malen hoger op de technische universiteiten en staan ze samen nog steeds onderaan wat betreft het percentage vrouwelijke hoogleraren.

Vrouwen naar de top

Percentage vrouwelijke hoogleraren bij universiteiten 2019

29,7 29,3 16,9 18,5

15,4

18,3

lft De TU

nd TU

RU

Ei

Ni

16,1 16,9

n

W

UT

I LE

19,4

jm

eg

UM

en

16,4

ve

29,3 29,6

ho

29,7 30,1

UR

2018

UM = Universiteit van Maastricht RU Nijmegen = Radboud Universiteit Nijmegen LEI = Leiden Universiteit

Het glazen plafond doorbreken

De GPI voor vrouwen naar functieovergang per instelling in 2019 PROM/UD 1,3

UM RU Nijmegen

1,2

LEI

1,1

UT

1,1 1,4

WUR TU Eindhoven

1,0 1,0

TU Delft

UD/UHD

De Glazen Plafond Index (GPI) geeft de doorstroom van vrouwen naar een hogere functie weer. Is de index gelijk aan één, dan is de doorstroom gelijk aan die van mannen.

UHD/HGL

1,4

1,1

1,4

1,0

1,2

GPI > 1,0 belemmerde doorstroom GPI = 1,0 evenredige doorstroom GPI < 1,0 makkelijke doorstroom

1,4 1,7

0,9

1,2

PROM = promovendus UD = universitair docent UHD = universitair hoofddocent HGL = hoogleraar

1,7 2,0

1,6

0,8 1,1

De academische wereld in 2025

Percentage vrouwelijke hoogleraren bij universiteiten eind 2019 en de streefcijfers voor 2025 2019

2025

UM RU Nijmegen LEI

6

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

30,1 29,6 29,3

37,0 36,0 35,0

WUR

18,5

TU Eindhoven

18,3

TU Delft UT

16,9 19,4

30,0 25,0 25,0 25,0

infographic : ymke pas , bron : lnvh monitor 2020


De oprichters van Lilium, een Duitse startup die elektrisch aangedreven vliegtuigjes op de markt wil brengen. foto : lilium

‘Overheid moet meer doen voor groene startups’ Hoewel groene startups nuttige producten en diensten ontwikkelen om de CO2-uitstoot terug te dringen, hebben ze het vaak lastig. Dat blijkt uit een analyse van de Universiteit Utrecht. De overheid kan helpen door fiscale maatregelen te nemen en te zorgen voor gezonde marktcondities. Tekst: Jim Heirbaut

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht analyseerden 197 jonge bedrijven uit allerlei Europese landen, die allemaal een dienst of product hebben ontwikkeld om de CO2-uitstoot te verminderen. De resultaten staan beschreven in een recent artikel in het vaktijdschrift Business Strategy and the Environment. Wat de startups doen loopt nogal uiteen; hun producten en diensten variëren van software die de fluctuerende vraag en aanbod van groene stroom op elkaar afstemt tot het ontwikkelen van vertical farming en drones voor precisielandbouw. De wetenschappers hielden van deze bedrijven twee soorten prestaties tegen het licht: die op het gebied van het klimaat en hun bedrijfsprestaties. Uit de analyse volgde een aantal duidelijke conclusies. Zo kunnen startups die een tastbaar product of een technologie aanbieden over het algemeen een grotere bijdrage leveren aan

de duurzaamheidstransitie dan softwarestartups. ‘Die laatste groep groeit echter sneller en haalt meer omzet’, zegt hoofdonderzoeker en innovatiewetenschapper Jip Leendertse van de Universiteit Utrecht. Begrijpelijkerwijs kiezen veel groene ondernemers dan ook voor het opzetten van een software-startup. De eerste klant

Startups zijn dé manier om een nieuwe technologie naar de markt te brengen. Dit geldt zeker voor technologie die te maken heeft met klimaatverandering en verduurzaming. ‘Het gaat vaak om technologieën waarvoor grote bedrijven geen belangstelling hebben, omdat ze als te risicovol worden beschouwd of omdat ze niet binnen het portfolio van dat bedrijf zouden passen’, zegt Leendertse. Een startup kan meer risico nemen, er is immers minder te verliezen. Maar een startup loopt er wel vaak tegenaan dat de markt en het ecosysteem waarin het jonge bedrijf opereert nog onvoldoende zijn ontwikkeld. ‘Voor een startup is het vaak lastig om de eerste klanten te vinden. Er is nog te weinig vraag naar een technologische oplossing of het is in het begin nog te duur ’, zegt Leendertse. Daarom pleit hij samen met collega’s voor een actievere rol van de overheid. Die kan bijvoorbeeld fiscale maatregelen treffen om startups te helpen. ‘Denk aan een belastingvoordeel of het in het leven roepen van een investeringsfonds of een subsidie.’

De overheid kan nog andere dingen doen om startups over de drempel te helpen die ze in het begin ervaren. ‘Een overheid kan zelf de eerste klant zijn van een startup. Ook helpt het als er strengere regels worden opgelegd. Zo zijn er in Californië steeds strengere emissieregels voor auto’s. Die hebben daar de opkomst van de elektrische auto enorm bevorderd.’ Binnen Europa is Denemarken een voorbeeld van een land dat al jaren geleden een gunstig ecosysteem inrichtte voor jonge bedrijven op het gebied van windenergie. ‘Op het moment dat het land daarmee begon, was lang niet zeker dat dit zou lukken. Maar moet je nu eens kijken: het land is leidend op windenergie en uit dat ecosysteem is een gigant als Ørsted voortgekomen.’ Ørsted is inmiddels de wereldwijde marktleider op het gebied van offshore windparken. Hoewel veel groene startups in het begin worstelen, zijn er wel bedrijven die er goed in slagen investeringsgeld binnen te halen. Dat zijn vooral de bedrijven die de potentie hebben om fors bij te dragen aan het klimaatprobleem én die een technologie aanbieden die op hardware is gebaseerd, zo blijkt uit het Utrechtse onderzoek. Leendertse: ‘Buiten de EU is Tesla daar een schoolvoorbeeld van, met zijn hippe elektrische auto’s. Binnen de EU kun je denken aan het Duitse Lilium, dat elektrische vliegtuigjes ontwikkelt. Dat heeft veel geld opgehaald.’ JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

7


NIEUWS

Zeewind geeft Ankie vleugels Tekst: Jim Heirbaut

Het was al geprobeerd met ouder­ wetse zeilen, een grote vlieger en roterende cilinders. Nu leveren ook verticaal staande aluminium ‘vliegtuigvleugels’ van tien meter hoog een steuntje in de rug van vrachtschepen. Ze vangen wind en zetten de kracht om in een voor­ waartse beweging. De besparing op brandstof kan oplopen tot bijna 10 procent, heeft het Groningse bedrijf Econowind gemeten in de praktijk. Het commerciële vrachtschip Ankie vaart al rond met het systeem van Econowind, dat inmiddels aan een tweede project werkt. ‘Begin januari gaan we dat systeem installeren. Die zeilen worden ook tien meter hoog, en we bereiden een derde systeem voor van twintig meter hoog’, vertelt Frank Nieuwenhuis, medeoprichter van Econowind. Hoe langer de ‘vleugel’, hoe meer kracht hij levert. Het systeem is ooit bedacht door de beroemde zeeman, ontdekkingsreiziger en onderzoe­ ker Jacques Cousteau, die het Turbosail noemde. Met zijn Alcy­ one, een schip met deze windaan­ drijving en dieselmotoren, voer hij de wereld rond. ‘Zijn patent liep af in 2006’, vertelt Nieuwenhuis. Natuurlijk heeft zo’n staande vleugel niet altijd zin. Moet een schipper tegen de wind in dan zou hij alleen maar extra weer­ stand veroorzaken. Daarom is het systeem ook omlaag te klappen. ‘Hoeveel brandstof je bespaart, hangt helemaal af van de route die een schip vaart en de heersende winden. De totale besparing is pas na een jaar te bepalen, maar metin­ gen bij onze eerste klant laten zien dat 8 procent brandstofbesparing zeker haalbaar is, en waarschijnlijk nog iets meer.’ Met de huidige lage dieselprijzen zal een bedrijf de investering niet snel genoeg terugverdienen. ‘Je moet er nu anders naar kijken: het gaat om CO2­uitstoot.’ De verwachting is dat die emissie binnenkort realistisch beprijsd gaat worden en dat is de reden dat dit soort systemen snel populairder kan worden. 8

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

foto : econowind


JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

9


NIEUWS

Coatings op basis van biomassa Beschermende coatings voor tal van gebruiksvoorwerpen zijn te maken van biomassa in plaats van aardolie. Dat laten onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen zien.

Aardwarmte in huis

Op de meeste gebruiksvoorwerpen, van auto’s tot mobiele telefoons, zit een beschermlaagje. Die coating voorkomt krassen, slijtagesporen of weersinvloeden. Zo’n coating is vaak gemaakt van een acrylaat, een polymeer dat bestaat uit lange ketens aan elkaar ‘klikkende’ monomeren. In samenwerking met verfproducent AkzoNobel vervingen de Groningse onderzoekers deze bouwstenen door monomeren uit biomassa. ‘Niemand had nog bedacht dat deze monomeren te gebruiken zijn als basismateriaal voor coatings’, zegt promovendus George Hermens. De onderzoekers gebruikten furfural, een chemische basisstof die al op industriële schaal wordt gewonnen uit resthout. Hieruit maakten ze via een duurzame chemische reactie de benodigde monomeren om hun coatings te fabriceren. Hiervoor lieten ze de monomeren eerst reageren met verschillende alcoholen en

daarna polymeriseren onder invloed van uv-licht. Uit testen bij AkzoNobel blijkt dat de coatings op basis van biomassa even goed presteren als de traditionele coatings. Daarmee hebben de onderzoekers de potentie van deze monomeren als bouwstenen voor duurzame coatings aangetoond. Als volgende stap wil Hermens zich richten op het opschalen van de labopstelling. ‘Uiteindelijk hoop ik dit proces uit te werken tot een kleine proeffabriek die enkele kilogrammen per dag kan produceren. Dit is natuurlijk nog niets vergeleken met de hoeveelheden die de industrie nu produceert, maar het is een eerste stap in die richting.’ Hiervoor werkt hij veel samen met AkzoNobel, zodat naderhand de installatie makkelijker te vertalen is naar een industriële schaal. (DP)

GIESEN

Eind januari gaat Den Haag als eerste stad van ons land aard­ warmte grootschalig gebruiken voor het verwarmen van huizen. Ruim vijftienhonderd woningen gaan gebruikmaken van deze warmtebron van het consortium Haagse Aardwarmte. Geothermie vormt al langer een belofte als duurzame energiebron. Uit een diepe put wordt heet water van tachtig graden Celsius opgepompt dat zijn warmte afgeeft aan een warmtenet, waarop de huizen zijn aangesloten. Het afgekoelde water gaat terug de grond in. Op een paar plekken in Nederland wordt al aardwarmte gebruikt, bijvoorbeeld om kas­ sen te verwarmen in het West­ land, maar het aansluiten van zoveel woningen is nieuw. In de komende vier jaar wil Eneco, eigenaar van het warmtenet, het aantal te verwarmen huizen uitbreiden naar drie­ à vier­ duizend. (DP) 10

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

foto : george hermens; illustratie : matthias giesen


Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp. Deze maand: Jan Kadijk

Wood Valley: wie durft? We hebben in Nederland een forse bouwopgave van misschien wel een miljoen woningen. Wat voor woningen worden dat? Aannemer Joost mag het weten. Met de huidige prijs van bouwmaterialen en een traditionele bouwsector (waar innovatie meer evolutie dan revolutie is) worden de woningen vooral zo goedkoop mogelijk en on site met veel beton, veel CO2 en veel stikstof uit de grond gestampt. Natuurlijk zijn er berekeningen voor milieu-impact, energieprestatie en stikstofdepositie aan de orde voordat er mag worden gebouwd. Op papier worden die normen netjes gehaald. Maar deze papieren lat daagt onvoldoende uit om te doen wat écht nodig is. En er is heel veel nodig. Het wedstrijdje CO2-reductie is zonder overdrijven de belangrijkste wedstrijd van ons leven. We moeten dingen radicaal omgooien, ook in de bouw. Andere bouwmethoden, andere materialen, andere logistiek, andere processen op de bouwplaats. Over de CO2-vriendelijke eigenschappen van biobased materialen is al veel bekend en biomaterialen zijn vanuit CO2-oogpunt een veel betere optie dan de traditionele bouwwijze. Die kennis werkt nog niet op volle kracht door in bestaande duurzaamheidsmeetinstrumenten. Gelukkig wordt daar nu door velen een punt van gemaakt. Zodra de ecologische voetafdruk van CO2-uitstotend materiaal in de prijs doorwerkt – en dat zit er aan te komen – ontstaat er ook economisch een nieuw argument voor biomaterialen. Maar zo ver is het nu nog niet. Bouwen met biobased materialen is nog een tikje duurder. Dit vraagt om visie en overtuiging van de opdrachtgevers voor die duizenden woningen. In de huidige bouwmaterialenstroom zijn biomaterialen met één procent een minimale factor. Hier is het bekende kip-ei-vraagstuk aan de orde.

Zonder aanbod heeft vragen geen zin en zonder vraag komt er geen aanbod. Laten we daarom beginnen met het beter organiseren van de vraag. Overheden, corporaties en ontwikkelaars met een duurzame langetermijnvisie: verenigt u! Plan, tender en teken de woningen die zo hard nodig zijn, maar kies daarbij voor materialen die koolstof vastleggen in plaats van uitstoten. Denk en investeer mee in de hele keten die nodig is om dit van de grond te krijgen. Leg de kiem voor een nieuwe biobased bouwindustrie en trek de bijbehorende werkgelegenheid, kennis en innovatie je eigen bedrijf, je eigen regio binnen. Ronkende economische profilering à la Energy Valley (Groningen), Robo Valley (Delft) en Food Valley (Wageningen) blijkt vaak bevorderlijk bij het realiseren van ambities. Het is nu dus tijd voor een Wood Valley: een regio waarin productiebossen, verwerkende industrie, kennisontwikkeling, productinnovaties en biobased bouwen hand in hand gaan. De eerste tijd zullen we zijn aangewezen op importhout, maar op termijn kan dat natuurlijk best lokaal worden geoogst. Met andere biobased grondstoffen – bijvoorbeeld reststromen uit land- en tuinbouw – kunnen we morgen beginnen. Maar waar dan? Laten we die Wood Valley vanaf de Brabantse bossen maar doortrekken naar de Friese wouden. In die strook staan nu al de meeste bossen, er is minder ruimtedruk en het ligt ook nog eens boven NAP. Het begin is er, laten we nu doorpakken. Wood Valley: wie durft?

We moeten dingen radicaal omgooien, ook in de bouw

Jan Kadijk is kennis- en innovatiemanager van de Dutch Green Building Council (DGBC). JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

11


K L I M A ATA D A P TAT I E T E K S T: P A N C R A S D I J K

De kleirijperij in de kwelders ten oosten van Delfzijl beslaat tien vakken van een hectare groot. Slib uit de naastgelegen Eems rijpt er op verschillende manieren tot klei om de Dollarddijk te versterken. foto : waterschap hunze en aa ’ s

12

DE INGENIEUR • JANUARI 2021


Aanpassen aan morgen Zie het water niet als vijand, maar als partner

Om klimaatverandering het hoofd te bieden, moeten we ‘op elk niveau buffers inbouwen voor de toekomst’, stelt de Nederlandse watergezant Henk Ovink. De sleutel is om natuurlijke krachten niet langer tegen te werken, maar ze te gebruiken. Mooi voorbeeld van die werkwijze is de kleirijperij in het Eems-Dollardgebied. bedrijf Van Oord. Maar twee dagen in de week is hij programmamanager bij EcoShape, een consortium van aannemers, ingenieursbureaus, kennisinstellingen en ngo’s. In die hoedanigheid is hij een van de bedenkers en aanjagers van dit baanbrekende project in het EemsDollardgebied. ‘Ze noemen deze streek de Graanrepubliek’, zegt hij. ‘Vanwege de rijke kleigronden is hier zoveel ingepolderd.’

Tegen de strakblauwe lucht cirkelen buizerds laag over het uitgestrekte polderland. ‘Heel vruchtbaar, de kleigrond hier. Het zal er wemelen van de muizen’, zegt Erik van Eekelen. Via plaatsen als Hongerige Wolf en Ganzedijk zijn we naar de Carel Coenraadpolder gereden, de meest noordoostelijke polder van ons land. Inmiddels kijken we vanaf een lage dijk uit over de kwelders van het Eems-Dollardgebied. Oostwaarts, aan de overkant van de Eems, tekenen Duitse schoorstenen de horizon. Aan de westkant wordt het uitzicht begrensd door de hoge Dollarddijk die een kaarsrechte streep door het landschap trekt. Maar we zijn hier niet gekomen om roofvogels te bestuderen of van het uitzicht te genieten. Het is dat onopvallende dijkje zelf, waar de wind ons haast vanaf blaast, dat ons hierheen heeft gelokt.

Via op natuurlijke wijze ontstane geultjes in het drogende slib spoelt het regenwater weg, wat helpt bij de ontzilting van de toekomstige klei. FOTO : PANCRAS DIJK

Inpolderingen Beleidsmakers hebben al jaren de mond vol van grote thema’s als klimaatadaptatie en nature based-bouwen. Deze maand culmineren die gesprekken in de grote Klimaatadaptatietop, waar wereldleiders afspraken zullen maken over nieuwe beleidsagenda’s. Maar hoe ziet dat nieuwe, klimaatadaptieve bouwen er nu in de praktijk uit? Hoe zet je zo’n project op, hoe voer je het uit en hoe kun je ermee uiteindelijk nog een duurzaam verdienmodel opzetten ook? Dit dijkje, aangelegd met klei uit de aangrenzende kleirijperij, geeft het begin van een antwoord. Van Eekelen, van oorsprong vloeistofmechanicus en afgestudeerd op baggerpluimen, werkt bij baggerJANUARI 2021 • DE INGENIEUR

13


K L I M A ATA D A P TAT I E

Op een kleirijperij nabij Delfzijl is vegetatie ingezaaid op percelen met sediment uit de nabijgelegen havenmonding. De begroeiing moet helpen het slib snel te laten rijpen tot goede klei. FOTO : PANCRAS DIJK

14

Mondiale Klimaatcommissie In Groningen en Rotterdam is de Global Commission on Adaptation gevestigd. Dit mondiale samenwerkingsverband tussen overheden, instellingen en de particuliere sector, heeft acht actiepunten geformuleerd die de wereld weerbaarder moeten maken tegen de gevolgen van klimaatverandering. Meer leren over deze actiepunten? Ga naar deingenieur.nl/adaptatie voor een reeks minicolleges. 1 Voedselveiligheid en dorpsgemeenschappen Bescherm kleine boeren in ontwikkelingslanden tegen klimaatverandering.

5 Natuurlijke omgeving Kies vaker voor natuurlijke oplossingen in plaats van de natuurlijke systemen juist tegen te werken.

2 Financiën Doe meer onderzoek naar de economische gevolgen van klimaatverandering en -adaptatie en de mogelijke voordelen van tijdig investeren.

6 Lokale initiatieven Zorg voor microfinanciering van kleine, lokale adaptatie-initiatieven.

3 Steden Maak steden weerbaar voor de drastische gevolgen van klimaatverandering.

7 Water Regel een betere waterbeheersing, om de weerbaarheid van steden, agrarisch gebied en natuur te vergroten.

4 Infrastructuur Investeer alleen in klimaatbestendige, nieuwe infrastructuur.

8 Rampenbestrijding Voorkom dat risico’s kunnen uitgroeien tot grote rampen.

DE INGENIEUR • JANUARI 2021


EcoShape onderzoekt ook het creëren van zoutmoerassen met slib uit de Eems: Marconi Buitendijks. De aanleg van bijna dertig hectare moerasland moet de biodiversiteit ten goede komen en het overstromingsrisico verminderen. Hier worden de eerste gewassen ingezaaid. foto : carrie de wil de , uit building with nature (2020)

wijl we het sediment van de Eems-Dollard in Juist door al die inpolderingen, is het naJaarlijks de Noordzee dumpen? Beter kunnen we het tuurlijke systeem in de Eems-Dollard van sediment dat daar in het water in overvloed slag geraakt. Het areaal aan kwelders waar wordt een aanwezig is, hier gebruiken om deze dijk hier de rivier sediment kan afzetten, is door de miljoen ton te verhogen.’ inpolderingen veel kleiner geworden. Het slib aan Het is een manier van mét de natuur wergevolg is dat het sediment geen plek meer ken in plaats van ertegenin gaan. Niet meer heeft om te bezinken en in de waterkolom het water strijden tegen het water, maar het inzetten als blijft hangen. ‘Het water is veel te troebel’, onttrokken partner. Dat klinkt echter makkelijker dan zegt Van Eekelen. ‘Dat is niet goed voor de het is. Slib uit het rivierwater levert nameontwikkeling van het ecosysteem.’ lijk niet zomaar geschikte dijkklei op. Daar Om het water weer schoon te maken, moet je extreem veel geduld voor hebben. ‘Slib is te kunnen baggerschepen het sediment opzuigen, naar nat, te zout en het bevat te veel organisch materiaal. de Noordzee varen en het daar dumpen. Maar deze Langs natuurlijke weg duurt het wel dertig jaar eer het klassieke, beproefde methode is kostbaar en bepaald slib tot klei is gerijpt. Hier onderzoeken we hoe dat valt niet duurzaam. ‘Jaarlijks moet er een miljoen ton slib te versnellen.’ aan het water worden onttrokken om de waterkwaliteit De pilot begon vorig jaar en inmiddels is duidelijk dat in de Eems-Dollard te verbeteren. Wij hebben nu gehet rijpingsproces inderdaad een stuk vlotter kan. Door kozen voor een hedendaagse aanpak waarbij we naar het geleidelijk aan op te spuiten, door de korst die zich het hele systeem kijken en die bovendien circulair is.’ op de slibmassa vormt af en toe open te breken, door Van Eekelen wijst naar het noorden. Daar, negen geultjes te graven waaruit het water kan weglopen, en kilometer verderop, wordt sedimentrijk water opmisschien ook door het te beplanten. ‘Onze hypothese gezogen. Een pijplijn leidt het vervolgens naar deze was dat het in drie jaar zou kunnen, maar nu lijkt vijf kwelder net buiten de Dollardijk. In de kwelder zijn tien jaar realistischer’, zegt Van Eekelen. Nog altijd een forse vakken van elk een hectare groot aangelegd, waar het tijdwinst. water via inlaten het sediment inspuit: hetzij in één keer een enorme berg, hetzij laagje voor laagje. Vraagtekens Het onderzoek is veel breder dan alleen het versnellen Lokale klei van het rijpingsproces van het slib. Neem het zoutgehalte ‘Dat sediment is hetzelfde soort grond waarvan van van het sediment. Dat moet flink omlaag zodat uiteinoudsher de klei wordt gemaakt voor de dijken’, zegt delijk de dijk echt groen kan worden. ‘De Dollarddijk Van Eekelen. ‘De Dollarddijk moet in het kader van het behoort tot de primaire dijken en volgens de regels horen Hoogwaterbeschermingsprogramma worden versterkt. die te bestaan uit klei van erosieklasse 1, de sterkste Dan zou het toch raar zijn klei van elders te halen, ter-

t

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

15


K L I M A ATA D A P TAT I E

illustratie : ecoshape

categorie en erop moet bovendien gras kunnen groeien.’ Dat is op zoute klei lastig, meent de regelgever. Maar is dat wel zo? Volgens Van Eekelen is dat nader onderzoek waard. ‘Door de spray van zilt water uit de Eems is het gras dat hier op de dijk groeit allang zouttolerant ge­ worden. Het is dat de wetgever het voorschrijft, maar vanuit de functionele kant kun je bij zulke voorschriften vraagtekens zetten.’ Megaprobleem Hetzelfde geldt voor het organische materiaal in het slib. Dat moet er volgens de voorschriften uit voordat de klei is te gebruiken bij de aanleg van dijken. Door het slib bloot te stellen aan zuurstof breekt het orga­ nisch materiaal af. Dan voldoet de klei beter aan de eisen, maar de milieukosten zijn hoog. Bij de afbraak komen namelijk broeikasgassen vrij. ‘Dat is onwenselijk’, zegt Van Eekelen. ‘We onderzoeken nu of een versnel­ de rijping leidt tot een hogere emissie van broeikas­ 16

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

gassen dan wanneer het slib op natuurlijke wijze rijpt.’ Wat de onderzoekers in ieder geval niet van plan zijn, is het toevoegen van extra zand of kalk aan het slib om het rijpingsproces te versnellen. Dat zou de drainage­ eigenschappen van de klei verbeteren, en dan voldoet het materiaal bovendien eerder aan de geldende eisen. Maar dat maakt de kostprijs te hoog, legt Van Eekelen uit. ‘Bij schaalvergroting horen de kosten te dalen. Voeg je er middelen aan toe, dan blijft de prijs te hoog.’ Intussen wandelen we over het eerste proefdijkje, aangelegd van snelgerijpt klei. Het voldoet vooralsnog prima. ‘Je kunt nog zoveel abstracte verhalen vertellen’, weet Van Eekelen. ‘Maar juist in zo’n pilot zit een enor­ me kracht. Hier kun je zien en beleven wat het betekent, bouwen met de natuur. Dit moet een visitekaartje zijn voor besluitvormers wereldwijd.’ Maar het is meer dan dat. De pilot móet ook gewoon slagen, zegt Van Eekelen. ‘In de zomer van 2022 hebben we zeventigduizend kuub gerijpte klei nodig om de dijk te verhogen. Lukt het niet


zoals we het hadden bedacht, dan bedenken we iets anders om het alsnog te laten lukken.’ Van Eekelen vindt een medestander in watergezant Henk Ovink. Nederland is zeker een proeftuin van klimaatadaptatie, zegt hij, en de kleirijperij is daarvan een mooi voorbeeld. ‘Fantastisch toch! Met zulke projecten laten we zien dat we het kunnen: afscheid nemen van bestaande praktijken en investeren in een klimaatbestendige toekomst.’ Steeds urgenter Klimaatadaptatie staat nu ineens hoog op de agenda, maar volgens Ovink is het bepaald geen hype. ‘Het is van alle tijden: de helft van de afspraken uit het klimaatverdrag van Parijs gaat erover en in Nederland doen we al eeuwen niet anders. Het wordt alleen steeds urgenter.’ De vrees dat het aanpassen van de systemen aan klimaatverandering, de strijd tegen die klimaatverandering zelf wellicht te veel wind uit de zeilen neemt, wijst Ovink resoluut van de hand. ‘We moeten de klimaatverandering een halt toeroepen’, benadrukt hij. ‘Daarop moet alle aandacht gevestigd blijven. Maar ook als we de verwachte temperatuurstijging onder die twee graden weten te houden, hebben we al een megaprobleem. De impact zal enorm zijn en die moeten we op een of andere manier dempen. Doen we dat niet, dan gaan we als samenleving ten onder.’ Die urgentie wordt inmiddels breed gevoeld. Ook bij EcoShape, dat voor de kleirijperij verantwoordelijk is. Het consortium ontstond in 2017 als initiatief van aannemers Boskalis en Van Oord, kennisinstellingen als Deltares en de Wageningen Universiteit, plus een aantal ingenieurs- en adviesbureaus, waaronder Royal HaskoningDHV, Arcadis en Witteveen+Bos. ‘EcoShape werd indertijd opgezet met het idee dat de hele industrie een negatieve blik had op het milieu’, zegt Van Eekelen. ‘Elke milieustudie werd als lastig ervaren; ecologische eisen zaten alleen maar het werk in de weg.’ Systeemdenken Aannemers, ingenieurs en bouwers waren indertijd zo hard bezig met alle negatieve aspecten dat ze misten dat werkzaamheden ook een positieve milieu-impact kunnen hebben, als je vanuit het systeem denkt. Maar hoe gaat dat dan, die systeemgerichte, holistische werkwijze? Van Eekelen verwijst naar een succesvoorbeeld van een paar jaar geleden, de versterking van de Hondsbossche Zeewering bij Petten. De kunstmatige zeedijk moest er worden versterkt. Men had er simpelweg nog wat stenen op kunnen gooien met een laag asfalt erover. Maar men heeft het bekeken vanuit het systeem. Hoe werkt de Nederlandse kust eigenlijk, van Hoek van Holland tot aan Den Helder? Met duinen en met natuurlijk zandtransport. Daarom is toen gekozen voor het opspuiten van miljoenen kubieke meter zand voor de kust. Op natuurlijke wijze zijn er nu nieuwe duinen ontstaan. De kustverdediging is weer op peil en de duinen zijn voor recreanten een stuk interessanter dan de asfaltwering van weleer. Dat is het nieuwe bouwen met de natuur. Een sterke kentering met wat voorheen gebruikelijk was.

En juist die kentering is hard nodig. We moeten afscheid nemen van bestaande praktijken, zegt ook Ovink, en investeren in een klimaatbestendige toekomst. ‘Het is niet de oude economie die banen genereert, maar de nieuwe’, zegt Ovink de Amerikaanse oud-president Barack Obama na. Adel verplicht: juist Nederland, met zijn eeuwenlange cultuur van leven met het water, moet zich profileren als proeftuin van de nieuwe, klimaatbestendige aanpak. Negen van de tien klimaatrampen hebben met water te maken, stelt Ovink. ‘Water is superbelangrijk, ook als hefboom voor klimaatactie.’ De oude garde moet daarvan nog worden overtuigd, stelt Ovink, en de klimaatadaptatietop zal daarbij zeker helpen. Jongere ingenieurs zijn zich allang bewust van de noodzaak om met de natuur te bouwen; om rekening te houden met en gebruik te maken van natuurlijke processen in plaats van daar tegenin te gaan. ‘Ik praat wel eens met studenten en dan leg ik ze uit dat bouwen met de natuur de grote revolutie is die nodig is voor een duurzame toekomst’, zegt Van Eekelen. Dan kijken de studenten hem glazig aan. ‘Maar dat is toch gewoon logisch?’, zeggen ze dan.

Het slib voor de kleirijperij wordt weggezogen uit de kwelders, waardoor daar een plas is ontstaan met een speciaal voor vogels ingericht eiland. Daar kunnen kluten en andere wadvogels veilig broeden. FOTO : GERTJAN VAN NOORD

Klimaatadaptatietop De Klimaatadaptatietop vindt plaats op 25 en 26 januari, met Nederland als uitvalsbasis voor een topontmoeting die zich vooral online zal afspelen en waaraan tal van wereldleiders zullen deelnemen. In de week daaraan

vooraf kan iedereen meedoen aan de Klimaatadaptatieweek Groningen. Conferenties, verdiepende lezingen, tentoonstellingen, films, jeugdactiviteiten: kijk op deingenieur.nl/ adaptatie voor het programma.

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

17


De voordelen van het KIVIlidmaatschap voor ingenieurs

Dalmec tilt uw werk naar een hoger niveau

De Ingenieur Ledenservices

Tiloplossingen op maat voor vrijwel elke tak van industrie. De Dalmec balancers kunnen producten tot 1500 kg opnemen en verplaatsen. Niet alleen om te tillen en te verplaatsen maar ook om te kantelen en te draaien tijdens de handeling. We hebben al meer dan 60.000 systemen gerealiseerd. Neem vrijblijvend contact met ons op voor meer informatie.

Betrouwbare vakinformatie en nieuws Communities in het werkveld Participatie in technisch maatschappelijke projecten Vergroot je netwerk Persoonlijke ontwikkeling

sterk in tilwerk Dalmec BV | Duurzaamheidsring 20 | 4231 EX Meerkerk tel. 0345 - 63 60 50 | info@dalmec.nl | www.dalmec.nl

Professionele registratie Deelname aan activiteiten Kijk voor meer informatie op www.kivi.nl

ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS vind je op www.deingenieur.nl

Alles wat je zoekt overzichtelijk bij elkaar Wat speelt er vandaag op technologiegebied?

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

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR


Möring

Marcel Möring is schrijver, bekend van romans als In Babylon (1997), Dis (2006), Eden (2017) en Amen (2019).

Operatie Toiletbril Het duurde even voor ze ’m zag. ‘Wat heb je nou gekocht?’ Ik probeerde de niets-bijzonders-methode, maar daar trapte ze niet in. ‘Een Dremel’, gaf ik uiteindelijk toe. ‘Waarom?’, zei ze. Het kwam er nu op aan op te sommen waarvoor ik dat ding allemaal kon gebruiken. Dat ik ’m al een leven lang wilde hebben, deed er niet toe. We willen allemaal wel dingen hebben, maar zo werkt dat niet, heeft mijn moeder me geleerd. Het bleef te lang stil. ‘Mannen en apparaten’, zei ze hoofdschuddend. ‘Om mijn pijpen te restaureren’, zei ik aarzelend, terwijl ik besefte dat het best mogelijk was dat ik inderdaad daarom lichtelijk opgewonden naar de Praxis was gereden om een Dremel te kopen én een enorme set hulpstukken. Ik rook mijn hele leven al pijp (ja, slecht, niet doen) en de pijpen in mijn collectie moeten worden onderhouden. Het mondstuk is vaak gemaakt van gevulkaniseerd rubber. Zwavel in dat materiaal reageert op licht en zuurstof en krijgt na verloop van tijd een onappetijtelijke, groenbruine kleur. Schuren en polijsten doet wonderen. Nog diezelfde middag kwam ze de kamer binnen en meldde dat de toiletbril kapot was. We gingen naar de Praxis, waar de verkoopster mij groette als een oude bekende, en kochten een nieuwe. Thuisgekomen ging ik die even monteren. De linkerkant was in een vloek en een zucht los, maar de rechterkant was een ander verhaal. De moer die het scharnier onder het porselein vastklemt was dol en, op mijn knieen tussen de muur en de toiletpot, had ik nauwelijks ruimte om te bewegen en kon ik niets zien. Er was geen ruimte voor een ijzerzaagje, laat staan voor de haakse slijper. Op dat moment herinnerde ik mij de Dremel. Ik liep triomfantelijk de kamer in om het apparaatje te halen, terwijl ik het probleem uit de doeken deed. En passant verklaarde ik dat het heel vooruitziend van mij was geweest om een Dremel te kopen. Dat was ze met mij eens, hoewel ik er niet zeker van ben of dat uit overtuiging was of omdat ze de kool het sop niet waard vond.

‘Operatie Toiletbril’ was al een half uur onderweg toen ik de dolle moer begon door te slijpen; geknield, hoofd naar beneden, lampje in de linkerhand, Dremel in de andere. Ik wilde dat ik niet de accuversie had gekocht, maar een die op netvoeding werkte. Een snoerloos apparaat is handig, maar accu’s raken leeg en de kracht is niet dezelfde als die van de bedrade versie. Er ging weer een half uur voorbij. Inmiddels had ik kramp in lichaamsdelen waarvan ik niet wist dat die daar last van konden hebben en had de dolle moer besloten zich tot het laatste moment te verzetten tegen mijn aanslag op zijn leefomgeving. Mijn geliefde, die in de woonkamer een onheilspellende mengeling van gierend zagen en gesmoorde krachttermen hoorde, kwam vragen of het ging. Ik zei dat het tegenzat, maar eigenlijk wilde ik schreeuwen dat ik die toiletpot er met een moker uit wilde rammen en dat we ons in het vervolg maar in het bos moesten ontlasten. ‘Terug naar de natuur! Is daar iets mis mee?’ Maar dat zei ik niet. Weer een half uur later meldde ik mij in de woonkamer met de mededeling dat de Dremel moest worden opgeladen. Ikzelf ook, maar daarover hield ik mijn mond. Na een kopje thee ging ik weer verder. Het woord ‘verbeten’ kan mijn gemoedstoestand tijdens het volgende uur niet beschrijven, maar uiteindelijk kon ik de bevestiging van de bril bevrijden. Ik stond even op het punt om de resten ritueel te verbranden, maar daarvan werd ik weerhouden door mijn geliefde die niet zuinig was met haar bewondering voor mijn heldendaad. ‘Waarom heet zo’n ding eigenlijk bril?’, zei ik, toen we naar de nieuwe stonden te kijken. ‘Monocle, dat begrijp ik. Maar bril?’ ‘Misschien omdat je ’m op en af kunt zetten, omhoog en omlaag?’ ‘Dat kun je met een hoed ook’, zei ik. ‘Of een pet. Toiletpet zou een veel beter woord zijn.’ ‘Dan liever hoed’, zei ze. ‘En nu we het er toch over hebben: vergeet je niet de hoed af te zetten als je gaat plassen?’

Ik wilde dat ik niet de accuversie had gekocht, maar een die op netvoeding werkte

foto : harry cock

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

19


ENERGIETRANSITIE T E K S T: T O N V E R H E I J E N

Eén ‘zeeboerderij’ met golfslaggeneratoren volstaat voor heel Texel

Kansen voor golfenergie Energie uit water is de grote afwezige in het Klimaatakkoord. Een gemiste kans, zeggen sommige experts. Zij hebben hun hoop gevestigd op de Routekaart voor Energie uit Water in 2030, waaraan de regering momenteel de laatste hand legt.

De Groningse spinoff Ocean Grazer heeft een golfslaggenerator ontwikkeld die bestaat uit een deken van drijvende boeien. illustratie : ocean grazer

20

Wie zich bevindt in de Kooyhaven in Den Helder, kan de Slow Mill onmogelijk over het hoofd zien. De kanarie­ gele koker van verzinkt staal heeft een lengte van acht meter en een doorsnede van twee meter. Nietsvermoe­ dende passanten zien er misschien een ruimteschip in of een mislukte onderzeeër. In werkelijkheid is het een golfslaggenerator ofwel wave energy converter (WEC). De gele koker is een drijver waaraan gekromde bladen van composiet zijn bevestigd, die zijn verbonden met een betonnen anker op de zeebodem. Met elke golf wordt de drijver opgetild en vooruitgestuwd. De bladen bewegen mee en trekken een hydraulische zuiger omhoog waar­ door energie wordt opgewekt.

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Uitvinder Erwin Croughs werkt al zes jaar aan zijn Slow Mill. In die tijd werden de schaalmodellen steeds groter en de testen steeds veelbelovender, ook al was er altijd geldgebrek. Inmiddels is de Slow Mill bijna klaar voor de vuurdoop. Afgelopen najaar is het schaalmodel (1:2,5) verscheept naar open zee, vier kilometer voor de kust van Texel. Daar gaat het eerst op kleine schaal stroom opwekken, later misschien voor huishoudens, offshore platforms en elektrische schepen. Croughs is een idealist met een missie: hij wil energie uit golven halen. De grote vraag was hoe je die energie eruit krijgt. Hoe bouw je een systeem dat bestand is tegen de oerkracht van de golven en de vraatzucht van zout water?


De vijf schaalmodellen van de Slow Mill worden getest bij Deltares. Uitvinder Erwin Croughs is te herkennen aan de zwarte jas. foto : deltares

Bijvangst In Den Helder, waar Croughs en zijn collega Erwin Meijboom onlangs de laatste hand legden aan hun prototype, geeft Croughs een rondleidinh binnenin de Slow Mill. ‘Kijk, hier zie je twee hydraulische accumulatoren met een zuiger die de schokken van de golven opvangen. Hierdoor wordt onder hoge druk olie door het systeem gepompt, wat een generator aandrijft voor de opwekking van stroom. Het systeem bestaat verder uit twee accu’s van twaalf volt voor het controlesysteem.’ De Slow Mill moet gaan scoren op meerdere onderdelen. Allereerst moet het systeem efficiënt stroom opwekken uit de bewegingen van de drijver en het bladsysteem dat onder het wateroppervlak hangt. Dit bladsysteem is via een hydraulische pomp verbonden met een betonnen anker van vijftigduizend kilogram, dat in 2019 al is afgezonken op dertien meter diepte. Croughs verwacht dat netto 18 tot 20 procent van de golfenergie als stroom naar het

vasteland van Texel kan worden getransporteerd. Best een goed resultaat, vindt hij. ‘Concurrenten als Coppe, Pelamis, Wello, Oyster, OPT en AWS leveren net zoveel energie, maar moeten daarvoor wel de oceaan op. Wij halen het hier vlakbij uit de Noordzee.’ Volgens schattingen van het maritiem onderzoeksinstituut MARIN zou een dubbele rij Slow Mills langs een kwart van de kust van Texel genoeg elektriciteit voor het hele eiland kunnen leveren. Met vijftig tot zeventig full-scale Slow Mills kunnen vijfduizend huishoudens van stroom worden voorzien. En dan is er nog de bijvangst. De Slow Mill gaat volgens Croughs een enorme boost geven aan de biodiversiteit. Het anker trekt namelijk vissen, krabben en mossels aan. Van horizonvervuiling is geen sprake. De Slow Mill is niet te zien vanaf het vasteland. Tot slot kan de Slow Mill een positieve bijdrage leveren aan het beschermen van windparken op zee. Het klinkt eigenlijk te mooi om waar te zijn. Is er dan helemaal niets op het systeem aan te merken? ‘Ik heb tegenstanders gezocht maar niet gevonden’, zegt Croughs. Zelfs VisNed, de spreekbuis van de Nederlandse kottervissers, maakte het hem niet lastig. Ze kwamen op bezoek in Den Helder en ontdekten dat het systeem zo gek nog niet is. Aan de andere kant van het land, op de campus van de Rijksuniversiteit Groningen, werken Marijn van Rooij en Frits Bliek van spinoff Ocean Grazer aan hun product de Ocean Power. Dit is ook een WEC die golfenergie omzet in elektriciteit. ‘Elke golf is uniek’, legt Bliek uit. ‘Golven variëren in hoogte van één tot twaalf meter, in lengte

t

Het is al eeuwen een duivels dilemma. Het eerste bekende patent dateert uit 1799 en werd in Parijs ingediend door ingenieur en wiskundige Pierre-Simon Girard. De hefboom die Girard bedacht om energie uit oceaangolven te halen, had een mooie basis geweest kunnen zijn om snel spijkers met koppen te slaan. Maar het liep anders. Ruim twee eeuwen later zijn we nog steeds zoekende naar efficiënte en betaalbare technologie. Bovenop de technische uitdagingen heeft de huidige generatie uitvinders ook nog eens te maken met complexe beperkingen door zaken als kustbescherming, biodiversiteit en horizonvervuiling.

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

21


ENERGIETRANSITIE

Het installatiedek voor het schaalmodel van de Slow Mill werd in december te water gelaten. De testen gaan in 2021 van start. FOTO : YOUTUBESTILL

van vijftig tot driehonderd meter en komen aan binnen vier tot twintig seconden. Ons systeem kan die variatie aan, maar werkt het best op open zee. Daar zijn de golven gelijkmatig.’ De Ocean Power bestaat uit een deken van drijvende boeien. De deken heeft een doorsnede van zestig meter. De boeien zijn stuk voor stuk verbonden met de Ocean Battery, een energieopslagsysteem dat op de zeebodem kan worden geplaatst. Elke boei volgt de beweging van de golven, drijft een zuigerpomp aan en bedient lineaire hydraulische zuigers om werkvloeistof, die circuleert tussen twee reservoirs, via een turbine in elektriciteit om te zetten. De omvang van één enkele Ocean Batteryunit is acht megawattuur. Daarmee kan elektriciteit uit golven, maar ook uit wind en zon worden opgeslagen. Sinds 2018 testen Bliek en Van Rooij het systeem in hun laboratorium dat vol staat met proefopstellingen en schaalmodellen. Met hun Ocean Battery wonnen ze vorig jaar de Offshore Wind Challenge van Startup in Residence. Sindsdien ligt de focus meer op de Ocean Battery dan op de Ocean Power. Een prototype van het energieopslagsysteem wordt begin dit jaar getest in de Eemshaven. Bliek en Van Rooij verwachten dat het binnen drie tot vijf jaar marktrijp is. Langer moet het ook niet duren want dan wordt de financiering een lastig verhaal. Van Rooij: ‘We moeten concurrerend zijn, want op veel subsidie hoeven we niet te rekenen. De EU kijkt vooral hoeveel energie ze krijgt per geïnvesteerde euro of per vierkante kilometer. Wind en zon zijn nu eenmaal effectiever op dit moment. Daarom stranden er zoveel goedbedoelde initiatieven. Ze halen de performance niet, lopen vast in te hoge onderhoudskosten, of kunnen 22

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

de concurrentie met zon en wind niet aan. En daarmee wordt de overheid alleen maar nóg terughoudender.’ Voor een CO2-vrij elektriciteitssysteem in 2050 zet het kabinet vol in op zon en wind. Een vermelding van energie uit water is in het Klimaatakkoord niet te vinden. Volgens ceo Britta Schaffmeister van Dutch Marine Energy Center (DMEC) is dat een gemiste kans vanwege bewezen praktijkvoorbeelden in het buitenland. Wereldwijd zijn zo’n 250 bedrijven actief bezig met golfenergie. Zij laten zien dat energie uit water concurrerend is, zo stellen Schaffmeister en medeauteur Peter Scheijgrond in een position paper uit 2019. Koppelkansen met windparken Ook in Nederland zijn er mogelijkheden, niet in de laatste plaats door het toenemende aantal windmolens op de Noordzee. Die ontwikkeling biedt interessante ‘koppelkansen’ voor bedrijven als Slow Mill en Ocean Grazer. Ook de vernieuwing van stuwen, dijken en dammen zal zorgen voor nieuwe mogelijkheden om substantieel energie uit water te gaan leveren. Ingenieursbureau Witteveen+Bos en onderzoeksbureau CE Delft schatten in dat elektriciteit uit water kan voorzien in ruim 10 procent van de landelijke elektriciteitsvraag in 2050, zo valt te lezen in hun onderzoeksrapport Perspectieven Elektriciteit uit Water. DMEC en branchevereniging Energie uit Water (EWA) stellen dat opschaling van praktijkvoorbeelden in Nederland tegen 2030 een vermogen kan opleveren van driehonderd megawatt, ofwel duurzame stroom voor 350.000 huishoudens. Daarmee is energie uit water een perfecte kandidaat om de inzet van gas en kolen terug te dringen en de inzet van dure opslagvormen te beperken. Volgens


Elektriciteit uit water kan voorzien in ruim 10 procent van de landelijke elektriciteitsvraag in 2050

Schaffmeister moet de overheid heldere targets in het beleid opnemen en praktijkdemonstraties beter faciliteren. Met nieuwe showcases, en de opschaling van bestaande praktijkvoorbeelden, zou een prachtig portfolio voor de export kunnen worden opgebouwd. De genoemde onderzoeken hebben minister Eric Wiebes van Economische Zaken en Klimaat met de neus op de feiten gedrukt. Hij laat een routekaart opstellen voor energie uit water in 2030. Die zal in het eerste kwartaal van dit jaar klaar zijn. Behalve voor golfenergie is hierin ook aandacht voor getijdenenergie en energie uit verschillen in oceaantemperaturen of tussen zoet en zout water. Met de juiste maatregelen kan Nederland nieuwe exportmarkten aansnijden, innovatie aanwakkeren en de energietransitie versnellen. Daarmee komt het Nederlandse beleid meer in lijn met Europese initiatieven. De Europese Unie heeft op 20 november vorig jaar haar strategie voor hernieuwbare offshore-energie gepubliceerd, een uitwerking van de Green Deal en een belangrijk onderdeel van een breder pakket aan maatregelen waarmee de Europese economie na de coronacrisis met 750 miljard euro moet worden gestimuleerd. Liefde voor de golven ‘De condities in het Nederlandse deel van de Noordzee zijn niet heel gunstig voor golfenergie’, stelt golfspecialist Jan Kramer van onderzoeksinstituut Deltares. ‘Goede condities vinden we wel op de Atlantische Oceaan en het noordelijke deel van de Noordzee.’ Dat heeft te maken met het energiepotentie van de golven, het vermogen per strekkende meter in de lengterichting van de golf. ‘De ondergrens voor haalbare systemen ligt rond vijftien à twintig kilowatt per meter. Langs de Nederlandse kustlijn vinden we gemiddeld acht tot elf kilowatt per meter.’ Kramer en zijn collega Jacco Groeneweg houden zich bij Deltares al meer dan twintig jaar bezig met onderzoek op het gebied van water en ondergrond. Hun ‘liefde voor de golven’ is nooit getemperd. Ze kennen de discussies en de pijnpunten. Kramer: ‘Sinds de Salters Duck, een Engelse uitvinding uit de jaren zeventig, is het allemaal wat serieuzer geworden. Maar het blijft lastig. Het potentieel is groot. Maar hoe zorg je voor rendabele energieoverdracht? Dat is de uitdaging. Je hebt te maken met bewegende systemen in zout water. De systemen moeten worden verankerd aan de zeebodem. De energie moet vervolgens aan land worden gebracht. En nog iets. We hebben het niet over één systeem maar over een hele WEC-boerderij. Wat is het effect op de omgeving?’ In het faciliteitenpark van Deltares in Delft worden prototypen getest. Kramer testte onlangs het systeem van een nieuwe startup en was betrokken bij een test met verschillende schaalmodellen (1:8 en 1:24) van

de Slow Mill in verschillende configuraties. Hoe reageren de modellen op regelmatige en onregelmatige golven? Daar wordt naar gekeken. Op basis van de verkregen meetgegevens kunnen de producenten weer verder met de ontwikkeling van hun apparaat. Het is een proces van trialand-error en liefde voor de golven. Groeneweg: ‘De Slow Mill is een mooi voorbeeld van wat er allemaal mogelijk is in Nederland. Ik vind het prachtig. Maar uiteindelijk heb je toch een groot bedrijf nodig dat erin gaat investeren, want subsidie is er nauwelijks. Op zich begrijp ik de terughoudendheid van de overheid wel. In de transitie naar groene energie zijn zon en wind twee effectieve bronnen. Daarmee halen ze hun quotum. In energieopwekking uit water of golven wordt soms voorzichtig geprikt. En dan blijkt dat er nogal wat haken en ogen aan zitten. Wat is het effect van zo’n WEC-boerderij op het gebied erachter? Wat is het effect op de zandbalans? Hoe wordt het zand weggehapt op de kust? Het evenwicht kan verstoord raken, net als de flora en fauna. Zulke onduidelijkheden moeten goed worden uitgezocht.’ Subsidie voor leerervaringen De Slow Mill heeft inmiddels wel veel goodwill gekweekt. Het Waddenfonds en de provincie NoordHolland hebben vorig jaar 2,8 miljoen euro subsidie toegekend en de gemeente Texel geeft Croughs en Meijboom ruim baan om te experimenteren. Voor Texel zou golfenergie een mooi alternatief zijn voor windmolens die de plaatselijke horeca niet wil vanwege horizonvervuiling. Kortom: testen maar. Maar om straks een full-scale-prototype met een lengte van twintig meter te kunnen bouwen, testen en aansluiten op het elektriciteitsnet van Texel, en vervolgens een hele WEC-boederij, is meer geld nodig dan Croughs en Meijboom ooit hebben gezien. Financiële gaten dichten ze nu met bijdragen van private investeerders en persoonlijke leningen. Croughs doet wat hij kan. ‘Ik heb Kamerleden aangeschreven en subsidieverzoeken gedaan bij de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland, maar tot nu toe heeft de regering nul euro in mijn project gestoken. Terwijl er miljarden naar zon en wind gaan. De officiële reden? Mijn systeem is te duur en kan snel kapot gaan. Daar hebben ze nog gelijk in ook. De kostprijs ligt met achttien tot twintig cent per kilowattuur nog aan de hoge kant. Maar we hebben juist die leerervaringen nodig om de prijs omlaag te brengen en de levensduur omhoog.’ Deze publicatie is mede mogelijk gemaakt door het Steunfonds Freelance Journalisten. JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

23


T E K S T: D A Y I N T A P E R R I E R E N J I M H E I R B A U T

Het vernuft van Nederland

Als de twaalf inzendingen voor De Vernufteling 2020 iets duidelijk maken, dan is het wel dat de Nederlandse ingenieursbureaus over veel kennis en creativiteit beschikken. Van het omgaan met covid-19 tot het duurzamer gebruiken van materialen; van het veiliger maken van het verkeer tot het slimmer opladen van elektrische auto’s. Welk project is uw favoriet? Stem mee voor de publieksprijs De vakjury kiest de winnaar van De Vernufteling, maar ook het publiek kan stemmen. Het project met de meeste stemmen wordt onderscheiden met de publieksprijs. Ga naar de site devernufteling.nl voor een overzicht van alle projecten. Vanaf 12 januari (13 uur) t/m 22 januari (13 uur) kunt u uw stem uitbrengen. Op 28 januari 2021 worden in een online event de winnaars bekendgemaakt.

INZENDING

Genomineerd door de vakjury voor De Vernufteling 2020

1 De Compact Ecorail

Witteveen+Bos

Innovatieve geleiderail vergroot verkeersveiligheid Provinciale en gemeentelijke wegen zijn de gevaarlijkste van het wegennet. En juist bij deze wegen is het niet altijd mogelijk overal een geleiderail langs de weg te plaatsen. Soms is de afstand tussen de weg en een boom te krap. Of er liggen kabels en leidingen in de berm die kunnen beschadigen als een funderingspaal loodrecht de grond in moet. Ingenieursbureau Witteveen+Bos, bouwconcern BAM Verkeerstechniek en producent Saferoad Holland bedachten voor de provincie Friesland een vernuftige oplossing voor dit probleem. Hun uitvinding Compact Ecorail moet provinciale wegen een stukje veiliger maken. De paal van de Compact Ecorail bestaat uit twee delen. ‘Het deel onder de grond gaat niet recht naar beneden’, zegt Jorian Wals, projectleider vanuit Witteveen+Bos. ‘Deze paal gaat onder een hoek van 45 graden de grond in.’ 24

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Zo gaat de paal boven de bekabeling langs die net naast de weg ligt en langs de wortels van bomen die dichtbij de weg staan. Tussen het schuine ondergrondse en het rechtopstaande bovengrondse deel zit een boomerangvormig koppelstuk. ‘De paal van een traditionele geleiderail heeft een C-profiel. Dat vangt de energie van een klap van een auto op door te draaien en vervolgens te buigen’, zegt Henk Zwartenkot, directeur bij Saferoad Holland. ‘Wij hebben een manier moeten bedenken die garandeert dat de nieuwe paal, bestaande uit twee stukken, de klap net zo goed kan opvangen.’ Het unieke ontwerp van het koppelstuk zorgt hiervoor. Bijkomend voordeel is dat deze rail makkelijk is te vervangen. ‘Bij een botsing vangen de paal boven de grond en het koppelstuk de klap op. Alleen die delen moeten we dan repareren’, zegt Bert Borger van BAM.

‘De schuine paal onder de grond blijft onbeschadigd.’ Daarnaast heeft het team ervoor gekozen de rail te leveren in cortenstaal, een bruinkleurige metaallegering. ‘Het geeft de rail een natuurlijke uitstraling én er vindt geen uitloging van zink in de berm plaats’, zegt Wals. De Compact Ecorail is inmiddels geslaagd voor de veiligheidstest. Bij zo’n test rijdt een auto met tachtig kilometer per uur onder een hoek van twintig graden in op de rails. Voordat de Compact Ecorail langs de weg kan worden geplaatst, is nog wel eerst een speciale heimachine nodig die onder de juiste hoek kan heien. ‘Hiervoor laten we een van onze heimachines ombouwen in Italië’, vertelt Borger. ‘Als we deze hebben, kunnen we beginnen met het plaatsen van de geleiderail.’ In mei verschijnen de eerste Ecorails langs de weg. (DP) FOTO : KIVI


INZENDING

3 +Circular Design

Witteveen+Bos

INZENDING

Circulair ontwerpen

Cloud based machine 2 learning smart charging

Royal HaskoningDHV

Drie keer meer auto’s opladen dankzij machine learning Steeds vaker kiezen bedrijven voor elektrische leaseauto’s. Daardoor neemt de vraag naar laadcapaciteit bij bedrijven toe. Zo ook bij Royal HaskoningDHV, dat dit jaar zijn complete wagenpark van zeshonderd leaseauto’s wil hebben geëlektrificeerd. Om een zo groot mogelijke laadcapaciteit te kunnen bieden op het parkeerterrein van het hoofdkantoor in Amersfoort, ging het ingenieurs- en adviesbureau in zee met laaddienstverlener Eneco eMobility en softwarebedrijf GreenFlux. Samen kwamen ze tot een nieuwe oplossing: cloud based machine learning smart charging. Het systeem van smart charging bestaat al langer. Het zorgt ervoor dat er niet meer stroom kan worden gevraagd dan beschikbaar is. Maar hoe kun je de maximale laadcapaciteit benutten op het moment dat verschillende typen stekkerauto’s aan de laadpaal staan? ‘De elektrische auto’s die hier laden hebben een 1-fase- of een 3-fasenaansluiting’, zegt Mike van Gemund, fleetmanager bij Royal HaskoningDHV. ‘Ofwel: de stroom gaat door twee of vier draden.’ Een 3-fasen-auto vergt meer stroom dan een 1-fase-model. ‘Alle laadpalen hier hebben een 3-fasenaansluiting, die werkt voor beide typen. Maar het betekent wel dat het systeem onnodig vermogen reserveert als er een 1-fafoto : royal haskoningdhv

seauto staat te laden’, zegt Van Gemund. ‘Die vraagt immers maar een derde van wat de paal kan geven.’ Wat te doen met het ongebruikte vermogen? Daar komt het machine learning-systeem om de hoek kijken. Om de fasetopologie, ofwel hoe iedere lader elektrisch is aangesloten, in kaart te brengen, maakt het algoritme van Eneco eMobility en GreenFlux een overzicht van de bedrading van alle laadpalen op de parkeerplaats. ‘Dit klinkt eenvoudig, maar met op de achtergrond een bedrijfspand waar regelmatig activiteit is en auto’s die aan- en afkoppelen is er veel ruis’, zegt Bart Fick van Eneco eMobility. ‘Vandaar dat er machine learning voor nodig is.’ Daar waar meerdere 1-fasemodellen zijn aangesloten, maakt de software het ongebruikte laadvermogen vrij voor andere auto’s. Het parkeerterrein van Royal HaskoningDHV dient als een proeftuin voor het machine learning-algoritme. Het systeem is niet alleen te gebruiken bij andere bedrijfsterreinen, maar ook bij openbare locaties waar meerdere laadpalen samen zijn aangesloten op het energienet. ‘Een enkele laadpaal is zo aan te sluiten op het net’, zegt Fick. ‘Maar zodra meerdere laadpalen samen zijn aangesloten, is deze optimalisatie relevant.’ (DP)

Toekomstbestendig en duurzaam renoveren en bouwen wordt de norm. De standaardvraag bij het ontwerpen van een nieuwe brug of het renoveren van een weg is dan ook: hoe kan dit circulair? Ingenieursbureau Witteveen+Bos ontwikkelde +Circular Design, een ontwerpmethodiek met een dashboard dat de circulariteit van een ontwerp laat zien. ‘De tool voert een materiaalstroomanalyse uit’, zegt projectleider Rob Dijcker. De gebruiker ziet in één oogopslag niet alleen waar alle materialen vandaan komen, maar ook waar de materialen heen kunnen als het ontwerp eenmaal aan vervanging toe is. ‘Juist dit laatste is belangrijk’, zegt Dijcker. ‘Daardoor wordt de ontwerper zich bewust van de tijdelijke aard van de materialen in het ontwerp.’ +Circular Design is breed inzetbaar voor bouwwerken, infrastructuur en installaties. Het kan verschillende ontwerpen met elkaar vergelijken op punten als de hoeveelheid hergebruikte materialen, biogebaseerde materialen en delfstoffen die steeds opnieuw moeten worden gewonnen. Ook geeft het dashboard een overzicht van welke onderdelen aan het eind van de levensduur direct herbruikbaar zijn, onderdelen die na een verwerkingsproces opnieuw te gebruiken zijn (down cycling) en delen van het ontwerp die eindigen als afval. Daarnaast wordt de milieu-impact van het te ontwerpen bouwwerk in beeld gebracht. +Circular Design geeft hiermee een praktische invulling aan de acht principes voor circulair ontwerpen van Rijkswaterstaat. Bij renovatie van een bestaand ontwerp heeft de ontwerpmethodiek toegevoegde waarde. ‘Door het ontwerp in te voeren als beginpunt, kan de materialenuitstroom in kaart worden gebracht’, zegt Dijcker. ‘Dit kan dienen ter inspiratie voor de materiaalkeuze bij de renovatie.’ Daarnaast is er vaak een standaardaanpak voor bepaalde ontwerpen, zoals het maken van een brug. Door deze in de software te laden, ziet de gebruiker snel in of de aanpak circulair genoeg is. Niet alleen een ontwerper kan +Circulair Design gebruiken. Ook voor opdrachtgevers en aannemers kan deze methodiek handig zijn. Zij kunnen met deze tool testen of het aangeleverde ontwerp voldoet aan de vereiste circulariteit. (DP) JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

25


INZENDING

Bouwbesluit4 toetshulp

Nieman Raadgevende Ingenieurs

Regels en wetgeving zijn soms in tegenspraak met elkaar. Dat maakt het voor architecten lastig om gebouwen te ontwerpen die aan alle eisen voldoen. Zo wordt nieuwbouw bijvoorbeeld beoordeeld op milieu-impact (MPG-norm) én op de in 2020 opgestelde BENG-normen. Die definiëren de eisen voor bijna energieneutrale gebouwen. ‘Een architect zou een gebouw van louter lucht moeten maken om zo goed mogelijk te scoren op de MPG-normen, waaraan de milieubelasting van een ontwerp wordt getoetst’, zegt Radboud van Hemel, directeur van het bedrijf Bimpact. Terwijl het beste ontwerp volgens de BENG-regelgeving een gebouw is met maximaal gebruik van isolatiemateriaal en installaties om energieneutraal te zijn. Hoe houdt de architect het overzicht? Dat vergt in elk project weer veel puzzelwerk. Ingenieursbureau Nieman Raadgevende Ingenieurs en Buro de Haan hebben hiervoor de Bouwbesluit-toetshulp bedacht, een helpende hand voor alle betrokken partijen in het bouwproces. De toetshulp is een toepassing voor BIM/Revit-software om gebouwmodellen te maken. De toetshulp laat realtime binnen het gebouwmodel zien of het ontwerp voldoet aan vier belangrijke onderdelen van het Bouwbesluit. Voldoet het ontwerp op een bepaald punt niet, dan

laat de toetshulp zien waar het probleem zit. Voor de geïnteresseerden is zelfs door te klikken tot aan de berekeningen en de exacte regels waarom het ontwerp niet voldoet, zodat er op elementniveau volledige inzage is in wat de toetshulp doet. De samenwerking tussen de twee bureaus heeft geleid tot de oprichting van het bedrijf Bimpact dat de Bouwbesluit-toetshulp op de markt brengt. ‘Doordat de toetshulp realtime in de modelleersoftware werkt, ziet de gebruiker direct wat bijvoorbeeld de invloed is van het vergroten van een raamoppervlak op de toename van daglichttoetreding’, zegt Van Hemel. Dit brengt bovendien nieuwe vrijheden mee: ‘De toetshulp is te gebruiken tijdens de ontwerpwerkzaamheden en geeft realtime aan of het ontwerp al of niet voldoet. Maar denk ook aan het even snel beoordelen van alternatieve materialen of details door werkvoorbereiders of het nemen van inkoopbeslissingen.’ Voor nu is de Bouwbesluit-toetshulp alleen te gebruiken voor nieuwbouw. Daarnaast is het bedrijf bezig met losse toetshulpen per maatregel. Recent is bijvoorbeeld de MPG-toetshulp geïntroduceerd. Daarmee ziet de gebruiker tijdens het modelleren hoe het ontwerp presteert, zowel op Bouwbesluit als MPG-prestatie. (DP)

WORD JE OOK NIET GOED VAN HET “OUDERWETSE HANDWERK”? 26

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

INZENDING

Toetshulp helpt realtime te voldoen aan Bouwbesluit

5 TOTO-VR

Antea Group

Trainen in een virtuele omgeving Bij het testen van hoogspanningsstations is veiligheid extra belangrijk vanwege de gevaren van de installatie. Advies- en ingenieursbureau Antea Group ontwikkelde daarom een virtueel alternatief, genaamd TOTO VR. Met deze techniek kunnen de testen plaatsvinden in een virtuele wereld. Daarnaast kan ook het personeel worden opgeleid met TOTO VR. Zo is de omgeving te verkennen zonder dat de gebruiker daadwerkelijk risico loopt. ‘Virtual reality (VR) was in deze industrie tot nu toe nog niet toegepast als testhulpmiddel’, zegt Jesse Stammers, business development manager virtual engineering bij Antea Group. ‘De eerste gebruikers van de pilot zijn zeer te spreken over de mogelijkheden.’ Op basis van een driedimensionaal model uit BIM-software, een programma om modellen van ontwerpen te maken, kan de VR-technologie een virtuele omgeving maken. Deze digitale versie van een hoogspanningsstation is te gebruiken voor groepstrainingen, voor een-op-eenoefeningen en voor een enkele gebruiker. ‘Vooral het testen en trainen zonder tijdslimiet beillustratie : bimpact ; foto : antea group


INZENDING

6

Arcadis

COASTAR

Zoetwatervoorraden beschermen en uitbreiden

valt de eerste gebruikers goed’, zegt Stammers. ‘De veiligheidsprotocollen hebben we in de software ingebouwd. Bepaalde deuren zijn bijvoorbeeld niet te openen voordat de gebruiker de juiste veiligheidsmaatregelen heeft getroffen.’ Het testen van een hoogspanningsstation is slechts een voorbeeld. TOTO VR is ook te gebruiken voor het testen van infrastructuur. Om bijvoorbeeld de veiligheid van een tunnel te testen, moet die compleet worden afgesloten voor verkeer. Dat kost veel geld en moeite. Alle partijen, zoals de ingenieurs en de brandweer, moeten paraat staan en de beschikbare tijd is beperkt. Door de testen in de digitale kopie uit te voeren, kunnen die zo vaak worden herhaald als de gebruiker wil, zonder oplopende kosten of hinder. Daarnaast is TOTO VR in te zetten om installaties te testen die nog niet eens zijn gebouwd. ‘Zowel het testen van de installatie is mogelijk, als het trainen van toekomstig personeel’, zegt Stammers. ‘Het trainen van mensen in een virtuele omgeving is makkelijker dan droge uitleg op papier. De cursist kan de instructies direct toepassen, nog voordat de installatie daadwerkelijk bestaat.’ (DP) foto : arcadis

Ingenieursbureau Arcadis stuurde voor De Vernufteling COASTAR in, een groot project om de zoetwatervoorraad in Nederland te beschermen. Maar wat is het vernuft van dit project? ‘Technologieën samenbrengen die voorheen niet verbonden waren’, antwoordt Toon Boonekamp, projectleider van Arcadis. ‘De zoetwatervoorraden staan onder druk door een stijgende watervraag. We kunnen deze voorraden beter beschermen door het water dat boven de grond zit in verbinding te brengen met het water dat diep onder de grond zit.’ In het COASTAR-project wordt brakwater opgepompt dat zich rondom een zoetwaterbel bevindt, en bovengronds opgezuiverd tot drinkwater. Dit water is direct te gebruiken of kan de zoetwaterbel in, zodat zoetwater het brakke water vervangt. Op die manier wordt de zoetwaterbel vergroot met het brakke water als bron. Daarnaast hebben de ingenieurs een systeem gemaakt om regen- en afvalwater na zuivering weer onder de grond te brengen. Dat is bijvoorbeeld interessant voor een zoetwatervoorraad die door de glastuinbouw wordt gebruikt voor bewatering.

De twee systemen zijn los in te zetten of als combinatie. Het eerste is vooral geschikt in kustgebieden waar veel brakwater is en het tweede in gebieden met veel relatief harde grond. Daarom testen de ingenieurs vier casestudies met de systemen in verschillende gebieden van Nederland. ‘In het duingebied in de buurt van Den Haag loopt al een pilot naar de winning van drinkwater uit brakwater’, zegt Boonekamp. ‘De toevoer van regenwater aan grondwater hebben we getest bij een glastuinbouwgebied in het zuidwesten van het land.’ Dankzij dit systeem hadden de tuinders geen last van de extreme droogte in de zomer van 2018. Een volgende stap in het project is het herzien van de waterhuishouding rond de glastuinbouw in het Westland. ‘Het zou mooi zijn als we het afvalwater van de glastuinbouwers na zuivering diep onder de grond kunnen opslaan zodat andere glastuinbouwers dit water kunnen gebruiken waar nodig’, zegt Boonekamp. ‘Op die manier zouden de kassen een gesloten watersysteem kunnen vormen.’ (DP)

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

27


INZENDING

7

DGMR

SAM Air

‘Zet even een raampje open, het ruikt hier muf.’ Wie een vergaderruimte binnenloopt waar net een projectteam heeft zitten zweten, zal dit bekend in de oren klinken. Waar geen frisse lucht binnenkomt, loopt de CO2-concentratie op en dat leidt tot dufheid, verlies aan concentratie en soms zelfs hoofdpijn. Daarom zijn er CO2-sensoren op de markt die een alarm laten afgaan als het CO2-gehalte in een ruimte over een limiet heengaat. DGMR heeft, samen met dochterbedrijven Sensornet en bba binnenmilieu, de sensoren nu aan elkaar geknoopt tot een netwerk dat alle ruimten bij een bedrijf in de gaten houdt. Op een dashboard kan de gebouwbeheerder zien hoe het staat met de luchtkwaliteit in de ruimten. En wie met zijn team wil vergaderen, ziet in één oogopslag waar je het beste kunt gaan zitten en waar het raam eerst even open moet of de ventilatie een standje hoger. Het dashboard van monitoringsysteem SAM Air laat niet alleen de actuele situatie zien, maar slaat ook de gemeten waarden op. Die zijn later terug te kijken. ‘Als iemand later positief wordt getest op corona, dan is het handig om te zien of die persoon in ruimten heeft vergaderd waar de luchtkwaliteit matig was. Daarna kun je de collega’s waarschuwen dat ze een verhoogde kans op besmetting hebben gelopen’, vertelt Jasper Koolhaas van Sensornet.

28

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

INZENDING

Welke vergaderzaal heeft de gezondste lucht?

SAM Air maakt gebruik van bestaande sensoren, die zijn geselecteerd op een combinatie van betrouwbaarheid, betaalbaarheid en flexibiliteit. ‘Ze zijn goed, gaan lang mee en communiceren draadloos met elkaar. We hebben wel de grenswaarden naar beneden bijgesteld, nu het om covid-19 gaat’, aldus Koolhaas. Het alarm klinkt dus wat eerder dan wanneer het enkel om CO2 zou gaan. Als straks het coronavirus onder controle is, blijf SAM Air zijn waarde behouden, maar dan tegen andere virussen en als systeem voor CO2-monitoring. ‘Wij brengen al 25 jaar de gezondheid van mensen in gebouwen onder de aandacht’, vertelt Frank Jakobs, adviseur bij DGMR. ‘We hopen echt dat iedereen het belang van goede ventilatie gaat inzien juist door actief de luchtkwaliteit in binnenruimten te monitoren.’ (JH)

Global Risk 8 Flood Tool

Royal HaskoningDHV

Schade schatten bij overstroming Wat zullen de stijging van de zeespiegel, extra water in de rivieren en intensere regenbuien betekenen voor kwetsbare gebieden? Wat is de kans op een overstroming en, belangrijker nog, hoeveel schade is er dan te verwachten? De software Global Flood Risk Tool van Royal HaskoningDHV berekent het allemaal. De tool maakt gebruik van een schat aan informatie: hoe hoog ligt een gebied, wat zijn de waterstanden, welke dijken liggen eromheen en welke klimaatscenario’s worden gebruikt. Maar ook welke gebouwen er in dat gebied staan: zijn het woningen, bedrijfsgebouwen of staat er misschien een energiecentrale? Dat maakt nogal uit voor het schatten van de schade die optreedt als er water binnenstroomt. ‘Uiteindelijk zal de beheerder van een gebied een sociaaleconomische afweging maken’, vertelt Matthijs Bos, product owner van de Global Flood Risk Tool bij Royal HaskoningDHV. ‘Uit onze online tool rolt de verwachte schade bij een overstroming en die wordt afgezet tegen de investering die nodig is om beschermende maatregelen te nemen. Is die lager dan de verwachte schade, dan is er een goede businesscase.’ Dan loont het de moeite om te investeren in beschermende maatregelen. FOTO EN ILLUSTRATIE : DGMR ; FOTO : ROYAL HASKONINGDHV


INZENDING

9

3D-geprinte brug

Royal HaskoningDHV

Geprinte brug van recyclebaar kunststof

De Global Flood Risk Tool is inmid­ dels een jaar in gebruik. Het Havenbedrijf Rotterdam en bedrijven in het Rotterdam­ se havengebied gebruiken de tool om het overstromingsrisico mee te nemen bij be­ slissingen over investeringen die ze willen doen. ‘Op de Maasvlakte moeten een paar terreinen nog worden aangelegd. Hoe hoog die moeten worden om bestand te zijn tegen zeespiegelstijging volgt voor een deel uit de berekeningen met onze tool’, zegt Bos. De Wereldbank gebruikt hem op een ver­ gelijkbare manier in de kustgebieden van Vietnam, Gambia, Mozambique en Myan­ mar. ‘Overheden en bedrijven zetten de tool ook in om prioriteiten te stellen, om te be­ palen welke risicovolle situaties eerst moeten worden aangepakt.’ Royal HaskoningDHV rekent al veel langer aan overstromingsrisico’s, maar het nieuwe is dat de complexe rekensommen nu in de cloud gebeuren. Daardoor zijn het duizenden computers die rekenen, wat tot veel snellere resultaten leidt terwijl de input ingewikkelder is geworden. ‘Vroeger kon je per project maar één keer rekenen, maar nu kunnen we dit meerdere malen doen om gerichter tot een eindresultaat te ko­ men. Als we nu dit en dat veranderen in het ontwerp, wat doet dat met de schade door overstroming? Ook maakt de tool direct al­ les zichtbaar met kaarten, wat het begrip van de resultaten vergroot.’ (JH) foto : royal haskoningdhv

Plastic fantastic luidt de gevleugelde uit­ drukking en die is op de kunststof brug in het Kralingse Bos van Rotterdam goed van toepassing. De voetgangersbrug is een rank element dat ondanks het beperkte materiaal­ gebruik toch sterk en stijf genoeg is. Dat komt mede door de nieuwe gedigitaliseerde ontwerpen die Royal HaskoningDHV heeft ontwikkeld voor het printen van construc­ tieve onderdelen zoals deze brug. De zes meter lange en anderhalve meter brede brug weegt slechts zeshonderd kilo­ gram. Er is geen mal of bekisting nodig voor het printen van de brug. Dat leidt tot een forse materiaal­ en grondstoffenbesparing en dus CO2­reductie. ‘Het ontwerpen voor 3D­printen met kunststof is een geheel nieuw, integraal proces’, zegt Maurice Kardas van Royal HaskoningDHV. ‘Dit gerobotiseerde maak­ proces kent veel vormvrijheid, maar tegelijk zijn er ook beperkingen door de materiaal­ eigenschappen en wat de printer daadwerke­ lijk kan produceren.’ Royal HaskoningDHV heeft jarenlang kennis opgebouwd van het ontwerpen met kunststof, terwijl partner DSM Additive Manufacturing op zijn beurt materiaal­ kennis inbrengt. Samen streven ze naar het maken van een zo duurzaam mogelijk pro­ duct.

De brug is gemaakt van een door DSM ontwikkeld nieuw circulair composiet­ materiaal, een mengsel van kunststof en glasvezels. Als kunststof koos het bedrijf een thermoplast, een plastic dat bij ver­ warmen zacht wordt en goed te recyclen is. ‘Een thermoplast heeft iets minder goede sterkte­eigenschappen dan een thermo­ harder, maar het zorgt er wel voor dat we het materiaal kunnen recyclen.’ Het materiaal is verder goed bestand tegen uv­licht en vocht. Om het brugoppervlak minder glad te maken, komt er een slijtlaag over­ heen, een dun laagje gravel. De brug kan vijftig jaar meegaan, bezweert Kardas. Het plastic kan ook opnieuw worden gebruikt voor iets anders als de brug toch eerder moet worden opgeruimd. ‘De erva­ ring leert namelijk dat bruggen vaak eerder worden vervangen.’ Het 3D­printproces is niet alleen in te zetten voor het direct vervaardigen van ele­ menten, maar er zijn ook bekistingen mee te printen. Het sterke punt van 3D­printen is dat er de meest lastige gekromde en orga­ nische vormen mee te maken zijn, wat met conventionele bekistingen lastig en kostbaar is. ‘Is in een woongebouw vier of vijf keer dezelfde gekromde trap van beton nodig, dan kan het aantrekkelijk zijn om voor een geprinte mal te kiezen’, zegt Kardas. (JH)

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

29


INZENDING

10

HUGO

Bureau de Bont

Files door wegwerkzaamheden zijn een aanhoudende bron van ergernis. Vaak zijn dan een paar rijstroken afgesloten en moet al het autoverkeer door een flessenhals. Dat is vooral gevaarlijk voor de werklui die de weg weer in orde maken. Het zal niet de eerste keer zijn dat er een auto of vrachtwagen door een afzetting heenrijdt en slachtoffers maakt. Hoe houd je zoveel mogelijk stroken open? Door het verkeer om te leiden over een tijdelijke brug, bedacht Gert de Haan van wegenbouwer KWS. Het concept werd doorontwikkeld door ingenieurs van Bureau de Bont. Terwijl het verkeer zoveel mogelijk doorrijdt over de noodbrug, kunnen de werkzaamheden aan het wegdek eronder doorgaan. De tijdelijke brug, inmiddels HUGO gedoopt (HUlpbrug bij Groot Onderhoud), is in een paar uur te plaatsen of af te breken. ‘Dat is een belangrijk criterium, want voor het neerzetten van de brug moet een weg tijdelijk worden afgesloten. Dat gebeurt dan ook in de nacht’, vertelt Willem de Bont, directeur van Bureau de Bont. HUGO bestaat uit een aantal aan- en afrijwiggen, twee aanbruggen van zestien meter lang en een middendeel. De hulpbrug is ge-

30

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

maakt van een composietmateriaal dat bestaat uit een mix van hardschuim, hars en koolstof- en glasvezels. Dat maakt de constructie licht van gewicht en toch stijf genoeg om voertuigen te kunnen dragen. Die rijden er makkelijk met zestig kilometer per uur overheen. ‘We denken dat zelfs tachtig kilometer per uur goed mogelijk is. De constructie is er stijf genoeg voor. We gaan nog onderzoeken of een truckchauffeur er niet te veel van schrikt dat zijn voertuig ineens twee meter de hoogte in gaat’, aldus De Bont. HUGO is ontwikkeld op een werkhoogte van twee meter. Dat is voldoende voor onderhoudswerk aan voegovergangen bij viaducten, een klus die om de zoveel jaar terugkomt. Rijkswaterstaat heeft toegezegd de HUGO te gaan inzetten bij vijf projecten. ‘Dankzij Rijkswaterstaat die zijn nek uitsteekt, gaan we het ook echt doen. Dat is een compliment waard’, zegt De Bont. Na deze vijf projecten komen de hulpbruggen beschikbaar voor wegenbouwbedrijven die ze kunnen huren. ‘We maken HUGO graag nog beter, zodat hij is op te bouwen op de vluchtstrook en in één keer op zijn plek is te rijden. En later voorzien we hem misschien van verlichting of matrixborden.’ (JH)

INZENDING

Hulpbrug leidt verkeer eroverheen

11 Eleminair

ABT

Veilig de lift in Al sinds het begin van de pandemie proberen we anderhalve meter afstand te houden van anderen, om directe besmetting door uitgeademde speekseldruppeltjes te voorkomen. In kleine ruimten, zoals liften, is afstand houden niet goed mogelijk. Ook spelen bij de overdracht van het coronavirus aerosolen een rol, microscopisch kleine druppeltjes die minutenlang kunnen rondzweven en het virus kunnen bevatten. Voor liften ontwikkelde Ad van der Aa van ingenieursbureau ABT samen met collega’s een systeem om de lucht te zuiveren, dat in verschillende typen liften kan worden ingebouwd. Het bestaat uit een combinatie van een voorzetwand en een verlaagd plafond, waarin een ventilator en een HEPA-filter zijn weggewerkt. Het systeem, inmiddels ‘Eleminair’ gedoopt, laat lucht met een stevige snelheid (0,3 meter per seconde) van boven naar beneden stromen. Zo wordt de lucht die mogelijk virusdeeltjes bevat, zeer snel afgevoerd en door het filter gereinigd. Daarnaast duwt de luchtstroom uitgeademde druppeltjes naar beneden, zodat de liftpassagiers zoveel mogelijk schone lucht inademen. ‘Dergelijke downflow-systemen kennen we uit ziekenhuizen. Ze inspireerden ons tot deze oplossing’, zegt Van der Aa. ‘Het bedrijf Interland FOTO : BUREAU DE BONT ; ILLUSTRATIE : ABT


INZENDING

12

Antea Group

Fireballs

Brandremmende ballen

Techniek hielp ons met het uitwerken van het idee en gaat dit systeem voor ons produceren.’ Het systeem moest eenvoudig in te bouwen zijn in de beperkte afmetingen van bestaande liften én er moest vervolgens geen herkeuring van de lift nodig zijn. Dat was cruciaal. ‘Dat betekent dat we van het constructieve gedeelte van de lift moesten afblijven.’ Alle nieuwe onderdelen zitten dus in het binnenste van de lift. Vandaar het verlaagde plafond en de voorzetwand. Ook het bedieningspaneel moest ongemoeid blijven. Uit metingen blijkt dat de snelheid en de richting van de luchtstroming onder verschillende omstandigheden stabiel zijn. Metingen met aerosolen door de Universiteit van Amsterdam tonen aan dat het Eleminairsysteem de kans op besmetting door zwevende druppeltjes aanzienlijk verkleint. Het principe lijkt simpel, benadrukt Van der Aa, maar de uitwerking was nog best een klus. ‘Het bleek een hele opgave om in een krappe liftcabine een dergelijk systeem in te bouwen dat aan alle specificaties voldoet. Maar we denken dat ons systeem ook na corona zijn waarde zal houden: gezonde lucht, ook in een liftcabine.’ (JH) FOTO : ANTEA GROUP

Benzine, diesel, en grondstoffen voor de chemische industrie worden opgeslagen in grote tanks. Die tanks staan voor de veiligheid in een tankput. Mocht er iets uit lekken, dan blijft het probleem binnen de perken. Wel is er altijd het risico op brand, want het gaat vaak om stoffen waarvan de damp licht ontvlambaar is. Daarom zijn bedrijven verplicht om een brandblusinstallatie te plaatsen of om in staat te zijn een gigantische brandweeroperatie uit te voeren. Een forse investering, voor een heel kleine kans op een incident. ‘Wij wilden een slimmer en goedkoper alternatief bedenken, dat direct ingrijpt’, zegt René Sloof van Antea Group. De ballen die Antea Group bedacht, inmiddels voorzien van de catchy naam Fireballs, komen rond de tanks in de tankput te liggen. In geval van een lek gaan de ballen drijven en bedekken de vrijgekomen vloeistof als een deken van drie lagen dik. ‘Hiermee voorkomen we de brand niet, maar de vlammen blijven veel kleiner, simpelweg doordat er tot 90 procent minder damp vrijkomt’, zegt Sloof. Een tweede gunstig effect is dat de ballen de gelekte vloeistof grotendeels afschermen van de straling van de vlammen, die de brand kan verergeren.

Het idee om brand af te remmen met drijvende ballen is nieuw, bleek uit een onderzoek bij het aanvragen van een patent. Wel al bekend waren ballen die worden ingezet op drinkwaterbekkens in de Verenigde Staten om verdamping en algengroei tegen te gaan. De Fireballs moeten goedkoop kunnen worden vervaardigd, gezien de grote aantallen die ervan nodig zijn. ‘Als je uitgaat van een bal met een diameter van vijf centimeter, dan heb je per vierkante meter achthonderd tot twaalfhonderd ballen nodig.’ In de tankput is er al snel vijfduizend vierkante meter aan grondoppervlak dat met ballen moet worden bedekt. Dat zijn vier miljoen ballen voor één put. Uit welke materialen de ballen moeten bestaan, dat zijn de ingenieurs van Antea Group nu aan het onderzoeken. ‘We hebben de werking van dit principe bewezen met massieve stalen ballen.’ In de proeven reduceerden de ballen het oplaaiende vuur met 95 procent, zegt Sloof. Nu is het zoeken naar ballen met dezelfde werking, maar dan drijvend, brandwerend en met een gunstige prijs. ‘We denken dat een bal van poreus keramiek met een dun laagje kunststof eromheen ook goed kan werken.’ (JH)

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

31


WA AR

KUN N EN

WE

DEZE

M A A N D

N A A RT O E?

DE

IN GEN IEU R

TI P T

T E K S T: P A N C R A S D I J K

Thuis treinen

4/2

Lang leve lithium

Het kosmologische lithiumprobleem geldt als een wetenschappelijk mysterie. Hoewel lithium een van de eerste elementen was die bij de oerknal ontstond, lijkt het alkalimetaal te ontbreken in het heelal. Het Nieuwe Instituut, een centrum voor architectuur, design en digitale cultuur, organiseert een online debatavond waarin met name zal worden gesproken over de mogelijke rol van lithium in de ‘groene’ transitie naar duurzame energie. Het debat valt samen met een tentoon-

32

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

stelling, waarin onderzoekers, ontwerpers en kunstenaars aan de hand van lithium zowel de heilzame als de schadelijke kanten van onze eeuwige zucht naar energie belichten. Hoe vaak kunnen we onze batterijen nog opladen zonder iets te doen aan de oorzaken van de uitputting van de planeet? Lithium Cosmologies & Energy Land­ scapes, Het Nieuwe Instituut, tentoon­ stelling t/m 11 april 2021, debat op 4 februari, lithium.hetnieuweinstituut.nl.

Je eigen locomotief vouwen, een stroomkring in elkaar sleutelen of een mini-elektromotor bouwen? Het Spoorwegmuseum Utrecht helpt je op weg. Hoewel het museum zijn deuren noodgedwongen gesloten houdt tot in ieder geval 19 januari, biedt het online een scala aan doe-activiteiten aan waarmee kinderen die houden van treinen middagenlang zoet zullen zijn. Ben je geen knutselaar? Geniet dan van de filmpjes waarin de ‘edutrainers’ meer vertellen over stoomtreinen en treintechniek. De treinwereld vanuit huis, spoorwegmuseum.nl.

Laatste rit

t/m 7/3 Kunst en wetenschap

Wie de documentaire Ockels’ Erfenis (2019) heeft gezien, kan zich het pijnlijke beeld zeker herinneren. Het enige prototype van de door astronaut ontwikkelde Superbus bleek te verstoffen in een hoek van een oude loods. Een triest lot voor het razendsnelle, ultracomfortabele voertuig waarvan Ockels beweerde dat het de manier waarop we ons verplaatsen voorgoed zou veranderen. Gelukkig was die loods niet het eindstation. Het Nederlands Transportmuseum in Nieuw-Vennep wist de Superbus afgelopen maand te bemachtigen. De bus wordt de blikvanger van een tentoonstelling over transport in de toekomst. Nederlands Transportmuseum in Nieuw Vennep. Meer informatie op sntm.nl.

In tijden van een pandemie is het van cruciaal belang om kunst te maken die is gerelateerd aan de (levens)wetenschappen, stellen de mensen achter ‘Evolutionairies’. In het Eindhovense kunstcentrum MU biedt de groepstentoonstelling een overzicht van de complexe manieren waarop natuur, identiteit, cultuur en alles wat leeft constant in beweging is. De installaties zoomen in op esthetische en vaak ook ethische aspecten rond ontdekkingen in en toepassingen van de levenswetenschappen. Dat virologie speciale aandacht krijgt, zal niemand verbazen. Evolutionairies. Bio art and design from the sea to the soul. Meer informatie op mu.nl.

foto : johannes schwartz ( lithium ) ; nederlands transportmuseum ( superbus ); mu ( evolutionairies )


Podium

Universitair hoofddocent Felienne Hermans leidt aan het Leiden Institute of Advanced Computer Science een onderzoeksgroep gericht op programmeeronderwijs.

Een eigen plek Mensen die meepraten en meebesluiten in Daar zaten we weer, achter de laptop. Lange tijd leek het erop dat de scholen open zouden blijven, Nederland komen vaak uit de middenklasse, wat er ook op coronagebied zou gebeuren. Maar zijn tweeverdieners met ruime woningen. Ook de realiteit bleek anders. Opeens, pats-boem, gaf bij deze tweede lockdown hoorden we mensen uit die groep weer zeggen dat het toch allemaal ik gisteren weer les via Teams. Natuurlijk was het duidelijk dat er met de stij- prima was dat online lesgeven? Is het juist niet gende coronacijfers iets moest gebeuren, maar fijner voor kinderen omdat ze rustiger zitten en zo plotsklaps drie dagen voor de vakantie weer in hun eigen tempo door de stof kunnen? Een bepaalde groep omschakelen viel niet mee. Naar kinderen zal vast geverluidt werd er in appgroepen dijen bij de lockdown, in heel Nederland door kinderen Onderwijs is, wanneer een hooggejubeld dat ze ‘weer gewoon in opgeleide ouder veel bed konden gaan liggen tijdens als het goed gaat, tijd kan vrijmaken en de Zoom-sessies’. een gelijkmaker met volle aandacht Grappig natuurlijk, leerlingen bij het lesprogramma die vanuit hun bed de les volgen. helpt. Maar voor een Maar voor veel leerlingen was het in maart vorig jaar de realiteit. Niet uit lui- minstens zo grote groep betekent online school heid, maar uit noodzaak. Lang niet alle leerlingen ook wanneer de leraren hun stinkende best doen hebben een eigen kamer, een plek waar ze rustig om de lessen zo goed mogelijk te laten verlopen dat ze maar een klein deel van de stof meekrijgen kunnen zitten tijdens een online les. Dat besefte ik pas goed toen ik een online gast- en als ze vastzitten nergens hulp kunnen krijgen. Onderwijs is, als het goed gaat, een gelijkmales gaf aan leerlingen op een school in een wat betere buurt dan die van mijn school die in Rot- ker. Of je ouders je nu iedere zomer meenemen terdam Crooswijk staat, een van de armste post- naar het Louvre in Parijs, naar de winkel waar ze codegebieden van Nederland. Tijdens de gastles werken of nergens naartoe. Online onderwijs dat thuis wordt gevolgd, kan zaten alle leerlingen achter een laptop met hun camera aan. En zaten ze allemaal achter een bu- een alternatief zijn voor sommige aspecten van onderwijs, maar kan nooit die gelijkmakende reau, in een eigen kamer. Wat een contrast met mijn leerlingen, die vaak functie vervullen, juist omdat de thuissituatie van op hun telefoon moesten meedoen, in de woon- kinderen zo verschilt. Niet ieder thuis is warm, kamer of op een gedeelde kamer. Of wegvielen uit veilig en vol hulp. Scholen zijn dat wel, voor iede les omdat de wifi te slecht was, of omdat een dereen in gelijke mate. Ik hoop dus dat mensen – vaak van buiten broertje de laptop nu echt nodig had. Of omdat er iets op de computer vastliep en ouders geen ex- het onderwijs trouwens – die roepen dat online pertise of tijd hadden om te helpen, of geld voor onderwijs de toekomst is, net zo snel ophouden als corona zelf. een nieuwe. JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

33


ENERGIEOPSLAG T E K S T: D A Y I N T A P E R R I E R

Het moet vooral beter, veiliger, lichter en goedkoper

Gezocht: de volgende generatie batterijen Om duurzame energie uit zon, wind en water te kunnen opslaan, voor gebruik thuis, in de industrie of in het verkeer, hebben we batterijen nodig. De vereisten: licht, veilig, goedkoop en met een veel hogere energiedichtheid dan de huidige generatie. Nederlandse ingenieurs dichten zichzelf grote kansen toe. Wordt ons land op batterijgebied daadwerkelijk een innovatieland? Batterijen die zich binnen enkele minuten opladen, varianten van silicium of zelfs exemplaren die geuren naar vanille. Wereldwijd wordt uitvoerig onderzoek gedaan naar batterijen. Maar veel concreets heeft dat voor de consument nog niet opgeleverd: de herlaadbare batterij zoals we die nu kennen, is nog vrijwel gelijk aan de eerste commerciële lithiumionbatterij zoals die in 1991 werd geproduceerd. In deze batterij bewegen lithiumionen vanuit de kristalstructuur van de grafieten

De onderzoekers van LeydenJar werken aan de nieuwe ontwikkelingen van de silicium anode voor een verbeterde versie van de lithiumionbatterij. foto : leydenjar 34

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

anode naar de kobaltoxidekathode als er stroom wordt geleverd (zie kader Klaar om op te laden). Voor een succesvolle energietransitie zijn veel en betere batterijen nodig. In razend tempo ontwikkelen wetenschappers veelbelovende technieken voor de volgende generatie batterijen die geschikt zijn voor elektrische auto’s, zuinige consumentenelektronica en kortetermijnopslag van duurzame energie. In deze wereldwijde zoektocht zet Nederland zich langzaamaan


Reactief De onderzoeksgroep van Marnix Wagemaker, hoog­ leraar elektrochemische energieopslag aan de Techni­ sche Universiteit Delft (TU Delft), is een van de leiden­ de groepen in Nederland op het gebied van batterijen. Met fundamenteel onderzoek draagt hij bij aan nieuwe concepten, zoals de lithiumionbatterij met een lithium­ metaalanode. ‘Want welk metaal kan meer lithiumionen opslaan dan lithium zelf?’, zegt de onderzoeker. Theoretisch gezien zou een lithiumanode dit batterij­ type tot de maximale energiedichtheid moeten brengen. Eenvoudig is dat niet. Lithiummetaal is zeer reactief, waardoor het binnen de kortste keren reageert met de elektrolyt en die onwerkzaam maakt. Een nieuw ontwikkeld type elektrolyt op basis van amiden in plaats van carbonaten zou hier uitkomst kunnen bieden. Door de reactie van de elektrolyt met het metaaloppervlak ontstaat een laagje rondom de anode die de elektrolyt vervolgens weer beschermt. ‘Er is minder contact, waardoor het lithium zich rustiger gedraagt. Ondertussen laat deze laag nog steeds ionen door zodat de batterij blijft werken’, zegt Wagemaker. ‘De elektrolyt zal nog steeds vergaan tijdens het gebruik, maar nu hebben we dat proces flink vertraagd.’

Het Leids­Eindhovense bedrijf LeydenJar is een stap verder en werkt aan een commerciële lithiumion­ batterij met een anode van puur silicium. In de hui­ dige lithiumionbatterij nestelen de lithiumionen zich tijdens het opladen als het ware in de kristalstructuur van de grafieten anode. Per zes koolstofatomen kan deze anode slechts één lithiumion vasthouden. Silici­ um kan in theorie wel tien keer zoveel van deze ionen bergen en is daarom een populaire vervanger voor de grafieten anode. Maar omdat silicium niet de kristal­ structuur van grafiet heeft, is dat niet een op een te vervangen. Silicium vormt tijdens het opladen een legering met de lithiumionen, waardoor het materi­ aal uitzet. Een anode van puur silicium is slechts en­ kele keren te gebruiken. Daarna is ze letterlijk kapot. Onderzoekers van LeydenJar ontwikkelden daarom een poreuze siliciumstructuur die als het ware kan ademen. Zo wordt het materiaal weerbaar tegen het uitzetten door de opname van de lithiumionen en is de anode wél herbruikbaar. Tesla De afgelopen vier jaar heeft het bedrijf het ontwerp van deze anode geoptimaliseerd en medio vorig jaar is het gelukt een recordbatterij te maken. ‘De energiedichtheid is 1350 wattuur per liter, 70 procent meer dan de dicht­ heid van de huidige lithiumionbatterij’, zegt Christiaan Rood, de oprichter van het bedrijf. LeydenJar wil zich eerst op consumentenelektroni­ ca richten, zoals de mobiele telefoon. Daarvoor is de minimale eis dat een batterij vijfhonderd keer kan

t

prominent op de kaart als hightech batterijenland. Zo wordt er gewerkt aan alternatieve elektrodematerialen om de energiedichtheid te verhogen en aan veiligere elektrolyten zonder oplosmiddelen. Een andere onder­ zoekslijn richt zich op het vervangen van de relatief dure ladingdrager lithium.

De battolyzer, in aanbouw bij de Vattenfallcentrale in de Eemshaven, is nuttig in de waterstofeconomie. foto : vattenfall

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

35


ENERGIEOPSLAG

op- en ontladen. ‘We verwachten dat in 2022 de eerste batterijen met onze silicium anoden op de markt komen’, zegt Rood. De volgende stap is om de levensduur van de anode dermate te verbeteren dat deze geschikt is voor elektrische auto’s. Het bedrijf heeft de ambitie om de grote batterijenfabrieken die Tesla in Europa wil neerzetten te voorzien van hun anoden.

Klaar om op te laden De lithiumionbatterij is de meest populaire variant van de herlaadbare batterijen. De positieve lithiumionen zijn de ladingdragers die van de negatieve grafiet elektrode naar de positieve kobaltoxide elektrode bewegen tijdens het ontladen. Doordat de elektrolyt geen elektronen geleidt worden de bijbehorende negatieve elektronen gedwongen buitenlangs te gaan. Dat genereert stroom. De werking van de batterij berust op het principe dat lithiumionen slecht binden aan de negatieve elektrode, en sterk aan de positieve elektrode waardoor ze van de negatieve naar de positieve elektrode willen. Hoe meer ionen in de elektrode kunnen worden opgeslagen, hoe langer de batterij stroom geeft. De crux is dus om zoveel mogelijk ionen in de negatieve elektrode te bergen die ook in de positieve elektrode passen. Zonder dat we het beseffen stellen we torenhoge eisen

aan de herlaadbare batterij. ‘We willen constant ionen in en uit de elektroden halen bij het opladen en gebruik van de batterij’, vertelt Fokko Mulder, hoogleraar aan de TU Delft. ‘Het is alsof we een huis met bakstenen zouden bouwen en het cement er tientallen keren in en uit zouden halen zonder dat het huis in elkaar mag storten. Dat is een ongelofelijke uitdaging die tot nog toe alleen met heel bijzondere materialen mogelijk was.’ ‘Als je naar de geschiedenis kijkt, zie je ongeveer iedere dertig jaar een nieuwe doorbraak’, zegt Mulder. Het begon 130 jaar terug met de loodaccu. Rond 1900 kwamen de nikkelijzer- en de nikkelcadmiumbatterij op. En rond de jaren tachtig werd de lithiumionbatterij uitgevonden. ‘Al deze typen zijn nog steeds in gebruik’, zegt Mulder. ‘Dus heel gek is het misschien niet dat er nog geen vervanging is gekomen voor de huidige lithiumionbatterij.’

Vaste stof Een radicaler alternatief is de vastestofbatterij. Daarin wordt de elektrolyt vervangen door een vastestof die ionen geleidt. ‘Wat betreft veiligheid zou deze batterij hoog scoren’, zegt Wagemaker. ‘Het brandgevaarlijkste onderdeel van de batterij is per slot van rekening het oplosmiddel van de elektrolyt.’ Een bijkomend voordeel is dat een vastestofelektrolyt zonder problemen kan worden gecombineerd met een lithiummetaalanode. In tegenstelling tot de vloeistofelektrolyt vindt er geen reactie plaats met het metaal. Wagemaker zelf onderzoekt vastestofelektrolyten op basis van halogeniden, zouten bestaande uit een metaal en een halogeen (fluor, broom en chloor). Deze zouten geleiden lithiumionen goed. Een andere optie is elektrolyten op basis van zwavel voor de productie van goedkope vastestofbatterijen. ‘Daarnaast kijken we nog naar combinaties van polymeer met vastestofelektrolyten. Dit is een hybrideconcept dat de voordelen van polymeren met die van de anorganische elektrolyten combineert’, legt Wagemaker uit. De polymeren elektrolyten zijn onder andere flexibel en makkelijk te produceren in dunne lagen, maar zijn relatief slecht in het geleiden van de lithiumionen. Anorganische elektrolyten zijn star en lastig te maken in dunne lagen. Daarentegen zijn deze elektrolyten juist goed in het geleiden van de lithiumionen. Ook de Utrechtse onderzoeksgroep van Petra de Jongh, hoogleraar katalyse en energiematerialen, werkt aan een alternatief. Ze ontwikkelde een soort nanosilica spons die bij kamertemperatuur lithiumionen geleidt.

Lithiumionbatterij Ontladen Scheidingswand

Opladen

Elektrolyt Anode (-)

Scheidingswand

Kathode (+)

Elektrolyt Anode (-)

Kathode (+)

Grafiet Elektron

Grafiet

Lithiumion Kobaltoxide

Lithiumion Elektron

De huidige batterij is gebaseerd op lithiumionen als ladingdragers. Deze bewegen tijdens het gebruik van de anode naar de kathode en vice versa bij het opladen. ILLUSTRATIE : DEPOSITPHOTOS 36

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Kobaltoxide

Landschap van mini-pilaren Het onderzoeksinstituut TNO binnen het Holst Centre in Eindhoven lost het probleem van de langzame laaden ontlaadtijd van een vastestofbatterij op door de driedimensionale structuur van de batterij te herontwerpen. Voor de verdere ontwikkeling en commercialisatie van deze innovatie heeft het eind 2020 de startup LionVolt gelanceerd. ‘Bij een vastestofelektrolyt is de veiligheid hoger, maar de ionen bewegen moeilijker door het materiaal waardoor het langer kan duren voordat de batterij is opgeladen en die minder stroom levert bij gebruik’, zegt Sandeep Unnikrishnan, cto van LionVolt. Een oplossing is de batterijlagen zo dun mogelijk maken. Maar dan gaat de energiedichtheid weer beduidend omlaag. Die tegenstelling overbrugt de LionVolt met een landschap van miljarden mini-pilaren, waarbij elke pilaar de traditionele elementen van een batterij bevat in de vorm van dunne lagen. Doordat de pilaren het oppervlak enorm vergroten is met deze dunne lagen toch een hoge energiedichtheid te bereiken. ‘Die energiedichtheid kan


De vastestofbatterij van LionVolt met miljarden pilaartjes kan snel opladen omdat de afstand tussen de batterijlagen – kathode (groen), elektrolyt (oranje) en anode (blauw) – klein is. ILLUSTRATIE : TNO / HOLST CENTRE

hierdoor zelfs tot twee keer hoger worden dan die van de huidige lithiumionbatterij’, stelt Unnikrishnan. Het bedrijfje start dit jaar al met het maken van de eerste prototypen en wil in de jaren daarna snel de markt op. ‘De productie van de traditionele lithiumionbatterij is in andere landen al ver ontwikkeld, dat is voor Nederland moeilijk in te halen’, zegt Unnikrishnan. ‘De crux is om te komen met een compleet nieuwe techniek. Met onze driedimensionale vastestofbatterijen willen we het opnemen tegen de huidige batterij.’ Keukenzout Om de batterij ook nog goedkoper te maken, kijkt Wagemaker als ladingdrager naar natriumionen, dat onder andere voorkomt in keukenzout (NaCl). ‘Het overgrote deel van de batterij-industrie is gebouwd op de lithiumionbatterij. Daarom zetten veel batterijontwikkelaars in op een nieuwe vorm van deze batterij’, zegt Wagemaker. ‘Toch is het mogelijk dat er een nieuwe, veelbelovende ladingdrager opduikt. Natriumionbatterijen hebben een lagere energiedichtheid dan lithiumionbatterijen, maar als de vraag naar lithium stijgt, zullen ze in de toekomst wél goedkoper zijn.’ Dan kunnen deze batterijen worden ingezet voor kortetermijnopslag van duurzame energie. Daarnaast vereist de nieuwe ladingdrager niet langer het zeldzame metaal kobalt voor de kathode. De kunst is nog om elektrodematerialen te vinden waarin de natriumionen precies passen, als een sleutel in een slot. Hiervoor heeft Wagemaker een theoretische methode ontwikkeld en samen met een onderzoeksteam in China een nieuw materiaal gevonden voor de kathode, te weten mangaannikkeloxide. De volgende stap is de zoektocht naar een geschikte anode voor natriumionen. Fokko Mulder, hoogleraar materialen voor energieopslag aan de TU Delft, gooit het over een heel andere

boeg. Hij grijpt terug op het oude concept van de nikkelijzerbatterij. Bij het gebruik daarvan komt onder andere waterstof vrij, waardoor de batterij minder efficiënt was dan de lithiumionbatterij. Destijds was dat een van de redenen om deze batterij af te danken. Battolyser Nu waterstof evenwel weer volop in de belangstelling staat als kansrijke energiedrager voor duurzame energie, is de ruim honderd jaar oude batterij ineens weer relevant. Dit keer als zogeheten battolyser, een batterij die energieopslag en waterstofproductie combineert. ‘Het bijproduct dat destijds werd gezien als ongewenst, is nu juist een tweede hoofdproduct’, zegt Mulder. De battolyser slaat elektriciteit op, net als een batterij. Is de batterij vol, dan schakelt het apparaat vanzelf over naar het splitsen van water in waterstof en zuurstof. ‘Energie die overdag wordt opgewekt om in de nacht te gebruiken is op te slaan in de batterij. En energie die voor langere tijd wordt opgeslagen, zoals zonne-energie in de zomer die pas in de winter wordt ingezet, wordt omgezet in waterstof. En dat zonder schaarse grondstoffen te gebruiken.’ Mulder werkt al enkele jaren in het laboratorium aan de battolyser. Dit jaar brengt hij de techniek samen met onder andere energieleverancier Vattenfall in de praktijk. Bij de Magnum-centrale in de Eemshaven wordt nu de eerste battolyser met een vermogen van vijftien kilowatt en een opslagcapaciteit van vijftien kilowattuur gebouwd. ‘Jarenlang hebben Europa en Nederland zich op de achtergrond gehouden op het gebied van batterijen’, vat Wagemaker samen. ‘Daarin komt nu eindelijke verandering.’ Aziatische landen als Japan en China spelen nog steeds de hoofdrol als het gaat om de productie. Maar de rol van Nederland groeit, als innovator én wellicht in de toekomst als producent. JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

37


Vraag ’t de coach

UIT DE VERENIGING In deze nieuwe rubriek komen iedere maand de laatste ontwikkelingen en activiteiten van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) aan bod. Ook is hier het antwoord te vinden van een van de KIVI-ingenieurscoaches op een lezersvraag.

FOTO : DEPOSITPHOTOS

38

19/1

29/1

Nieuwe schepen van de Koninklijke Marine Welke technologische snufjes zullen de nieuwe schepen van de Koninklijke Marine straks hebben? Om met minder bemanning toch zo goed als altijd inzetbaar te zijn, is automatisering een must. Bart Pollmann en Wieger Tiddens van de Koninklijke Marine vertellen in een online lezing wat sensordata, zoals druk, temperatuur en toerental, kunnen betekenen voor het onderhoud van schepen en welke sensoren hiervoor nodig zijn. ‘Slim gebruik van sensordata bij onderhoud van nieuwe schepen’, 19 januari 2021, 19.30 – 20.30, kivi.nl/activiteiten.

Webinar energiemix mét kernenergie Vrijdag 29 januari is de algemene ledenvergadering van de KIVIafdeling Kerntechniek. Deze wordt gevolgd door een webinar van de Initiatiefgroep Kernenergie, ook bij te wonen door niet-leden. Voorzitter is George Verberg, voormalig ceo van de Nederlandse Gasunie. In het webinar leggen enkele leden van de initiatiefgroep uit wat de beste manier is om Nederland in de toekomst van energie te voorzien. Daarbij pleit de groep voor een energiemix met kernenergie. Algemene ledenvergadering KIVI Kerntechniek en webinar over Initiatiefgroep Kernenergie. 29 januari 2021, 14.00 – 16.30, kivi.nl/activiteiten.

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Elke maand legt De Ingenieur een vraag van een lezer voor aan een van de KIVI-ingenieurscoaches. Tekst: Dayinta Perrier

Ik wil graag een onderneming starten. Hoe pak ik dat aan? ‘Eigenlijk is het antwoord in twee woorden samen te vatten: gewoon doen! Als je net begint, lijkt een compleet businessplan supertof, maar mis je vaak de ervaring om zo’n plan op te stellen. In drie stappen kun je beetje bij beetje tot zo’n plan komen. De eerste stap is te gaan praten met de doelgroep, je eerste potentiële klanten of afnemers. Kies daarvoor ongeveer dertig mensen uit die volgens jou in de doelgroep vallen. Ingenieurs beginnen vaak met de techniek en het idee daaruit een product te maken. Later kijken ze pas of de markt er ook behoefte aan heeft. Andersom is beter: eerst spreken met potentiële klanten over wat ze willen, dan bedenken wat voor product daarbij past, en tot slot zien hoe jouw kennis van techniek hieraan een bijdrage kan leveren. De tweede stap is om in kaart te brengen wat je zelf in handen hebt om een product op de markt te krijgen. Daarbij gaat het om de kennis die je hebt, maar ook zeker om relaties, tijd en geld. Daarna is het tijd om het allereerste simpele prototype te maken. Deze drie stappen geven je snel een gevoel of jouw idee voor een product een succes zal worden. Al met al moeten deze drie stappen je de eerste keer ongeveer drie dagen kosten. Je merkt snel genoeg of bepaalde aannamen kloppen, en of je bijvoorbeeld de juiste doelgroep in je hoofd hebt. Zo niet, dan is het tijd om je plannen bij te schaven. Door deze stappencyclus drie of vier keer te doorlopen vormt er zich langzaam een businessplan voor de onderneming. Je zult merken dat iedere keer als je de cyclus herhaalt, de stappen steeds wat meer tijd kosten. Zo heb je uiteindelijk na een maand of vier een uitgewerkt businessplan. En onthoud: wees niet bang om te falen. Falen bestaat niet, er is alleen leren. Coach: Toon Buddingh’ Heeft u ook een vraag? Mail naar redactie@ingenieur.nl


Jims Verwondering

‘Voorsprong door techniek.’ Echt waar?, vraagt redacteur Jim Heirbaut zich af.

Eurodance Kent u de term early adopter? Dat zijn mensen die als allereerste de nieuwste gadgets aanschaffen. Ik heb ontdekt dat ik daar niet onder val; sterker nog, je zou me een ‘ridiculously late adopter’ kunnen noemen. Wij hebben thuis namelijk pas net de Wii ontdekt, een spelcomputer van het Japanse Nintendo, die veertien jaar geleden het licht zag. De Wii kwam ons huis binnen met Sinterklaas, toen we voor een schappelijke zeventig euro de tweede eigenaar werden van een complete Nintendo Wii-spelcomputer, inclusief een paar spellen. We hadden natuurlijk de allernieuwste Nintendo Switch, PlayStation 5 of Xbox 360 kunnen kopen – voor een paar honderd euro meer – maar mijn vrouw en ik willen zoveel mogelijk tweedehands spullen aanschaffen. Zeker bij zoiets als elektronica blijkt dat uitstekend te gaan. Want wát een pret hebben we met dat ding! We tennissen, bowlen en spelen golf dat het een lieve lust is. Die oude Wii heeft zijn geld drie weken na aankoop al ruimschoots opgebracht. Voor wie het even heeft gemist: bij de Wii heeft elke speler een afstandsbediening in de hand die de positie en de bewegingen van de hand van de speler precies meet. Op die manier kun je voluit meppen met een golfclub, of juist heel precies chippen, maar ook heel natuurgetrouw de Macarena leren

Energietransitie is niet eenvoudig Ik wil graag reageren op het betoog van Jan Rotmans, ‘Arjen Lubach: je vergist je’ (december 2020). Net als Rotmans ben ik een fan van Arjen Lubach. Hij weet ingewikkelde onderwerpen zo naar voren te brengen dat direct duidelijk wordt waar de schoen wringt. Rotmans legt bij de energietransitie de nadruk op het gebruik van wind- en zonneenergie voor het opwekken van elektriciteit. Dat is volgens mij een goed plan. Maar omdat we in de toekomst veel meer elektrische energie nodig hebben, moet ook in beschouwing worden genomen hoeveel ruimte we hiervoor nodig hebben. We horen vaak zeggen dat er voor windenergie voldoende ruimte op zee beschikbaar is en dat het opgewekte vermogen per windturbine

dansen. Dat doet anno 2021 misschien geen wenkbrauwen optrekken, maar was veertien jaar geleden revolutionair. De grootste hit bij ons thuis is het spel Just Dance 3, waarbij je de pasjes na moet dansen die een professionele danser op het scherm laat zien. Het spel heeft voor elkaar gekregen wat ik nooit voor mogelijk had gehouden: het hele gezin hupst nu elke avond een half uurtje door de kamer op de stampende dreunen van Eurodance-classics van de kleverigste soort. Mijn vrouw en ik zijn eigenlijk best een beetje anti-beeldscherm, maar die Wii was dus een goede zet. Op een zonnige lentedag zou ik altijd zeggen: hop naar buiten allemaal, maar het regent nu al 48 uur aan een stuk en zo komen we toch aan onze broodnodige lichaamsbeweging. Ik moest gisteren mijn trui uittrekken omdat ik het te heet kreeg. Net iets te veel dansjes achter elkaar gemaakt. De Wii is een topvoorbeeld van hoe technologie je leven rijker kan maken. Zat je als gamer voorheen als een zoutzak achter je beeldscherm, nu beïnvloed je direct met je lichaamsbewegingen het spel. Games hebben hierdoor een extra dimensie gekregen: meer betrokkenheid, meer lol, en dus ook meer lichaamsbeweging, een cruciale factor om gelukkig te blijven tijdens een lockdown, als het ook nog eens hele etmalen regent.

steeds groter wordt, maar die ruimte is zeker niet oneindig. Windturbines op het land zijn minder geschikt, onder meer omdat niemand ze in zijn eigen achtertuin wil hebben. In het weerwoord van Rotmans ben ik eveneens weinig tegengekomen over de kosten. Enige tijd terug zag ik op de website van Urgenda kosten vermeld over het verduurzamen van bestaande woningen. Die logen er niet om. Ik hoor u in gedachte al zeggen dat ik voor het milieu niet genoeg geld over heb, maar terugverdientijden van meer dan dertig jaar zijn funest voor de motivatie om te verduurzamen. Ik wil maar benadrukken dat de energietransitie complexer is dan je uit Rotmans betoog zou kunnen concluderen. Een groot aantal aspecten heb ik nog weggelaten. Een wil ik nog wel graag

noemen: netstabiliteit. We willen de beschikbaarheid van het net zo houden als die nu is. Gerard Thomas, Doorwerth

Verpakt in folie Elke maand wordt De Ingenieur in een plastic verpakking bezorgd. Dat is jammer van al dat wegwerpafval. Hebben jullie al eens over alternatieven nagedacht? Misschien gelijk een mooie aanleiding om een stuk over plasticafval te schrijven en het Europese verbod op wegwerpplastic. Defne Osmanoglou, Rotterdam Naschrift redactie: De seal waarin De Ingenieur wordt bezorgd, is een biofolie, gemaakt van hernieuwbare grondstoffen, niet van aardolie. Het materiaal is recyclebaar.

Reageren op een artikel? U kunt uw reactie, 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.

FOTO : ROBERT LAGENDIJK

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

39


D E

P R O D U C T O N T W E R P E N

Natte duikboot Met dezelfde boot in volle vaart boven water kunnen varen én kunnen duiken tot een diepte van wel dertig meter. Een Brits bedrijf wil dat mogelijk maken. Het lijkt op iets dat rechtstreeks uit een James Bondfilm komt: een strakke zwarte speedboot van koolstofvezelmateriaal die op elk moment onder het water­ oppervlak kan verdwijnen. En dat is ook precies wat de nieuwe VICTA van het Britse bedrijf SubSea Craft doet. De boot, waarvan SubSea Craft momen­ teel een eerste prototype bouwt, is ontwikkeld om duikers onder 40

water op hun duikbestemming af te leveren. De bijna twaalf meter lange boot biedt plek aan zes duikers, een kapitein en een navigator. De 2,3 meter brede romp is gemaakt van dubbelwandig koolstofvezelcomposiet­ materiaal en een schuimkern voor de optimale verhouding tussen stijfheid en gewicht. Bij varen op het wateropper­

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

V A N

M O R G E N

vlak drijft een dieselmotor met een vermogen van 725 pk de waterjets aan. Daarmee behaalt de boot een topsnelheid van ongeveer 75 kilometer per uur en een kruissnelheid van 55 kilometer per uur. Het bereik met volle dieseltanks ligt op zo’n 460 kilometer. Als de boot de duikspot nadert, wordt de dieselmotor stopgezet. Door in stilstand de romp binnen twee minuten vol te laten lopen, zinkt de VICTA en verandert die in een zogenoem­ de natte duikboot. De inzittenden dragen alle­ maal hun duikuitrusting en kun­ nen aan boord tot vier uur lang ademhalen via een luchttoevoer­

systeem, zodat hun duiktanks niet leegraken. Onder water nemen zes elektrisch aangedreven schroefpropellers het over van de waterjets. Dankzij de volledig elektronische fly-bywire besturingstechnologie wordt de boot zowel boven als onder water op dezelfde manier bestuurd. Onder water ligt de maximumsnelheid op vijftien en de kruissnelheid op elf kilometer per uur. Op een vol accupakket kan de VICTA zo’n 45 kilometer onder water varen en duiken tot een diepte van dertig meter. Op de duikbestemming verlaten de duikers de boot via vleugel­ deuren in de zijkant. (PS) foto : subsea craft


T E K S T: P A U L S C H I L P E R O O R D E N J U L I S K A W I J S M A N

Babybrein in beeld Met een speciale muts die nabij-infrarood licht door de schedel stuurt zijn gedetailleerde 3D-beelden te maken. Zo is hersenactiviteit te meten zonder dat de patiënt of proefpersoon hoeft stil te liggen.

Biomarkers Om bij te dragen aan de ver­ mindering van de hoeveelheid plastic afval heeft het Italiaan­ se ontwerpbureau Carlo Ratti Associati (CRA) zich gericht op milieuvriendelijke pennen en markers. Jaarlijks belanden daar­ van miljarden exemplaren op de vuilnisbelt, waar ze lang blijven liggen. Ontwerpers bij CRA ontwik­ kelden daarom de Scribit, een marker opgebouwd uit herbruik­ bare en afbreekbare componen­ ten. Het omhulsel van de pen is beschikbaar in hout, bioplastic en geanodiseerd aluminium. De herbruikbare penpunt en de cartridge zijn beide gemaakt van organische vezels zoals zaagsel, hennep, lignine en het bioplastic polyhydroxybutyraat. Ook de inkt waarmee de cartridge wordt ge­ vuld is ecologisch verantwoord: het is een niet­giftige, op water gebaseerde inkt die zo veilig is dat die zelfs is gecertificeerd als eetbaar. Maar daar is die uiter­ aard niet voor bedoeld. Doordat de inktcartridge in de marker navulbaar is, kan het omhulsel voor onbepaalde tijd worden gebruikt, wat bijdraagt aan de duurzaamheid van het product. De Scribit­marker is nog in ontwikkeling. Het is nog niet bekend wanneer deze op de markt verschijnt. (JW) foto : scribit ; robert cooper

Er valt nog veel te ontdekken over de werking van ons brein. De hersenen van pasgebore­ nen zijn al helemaal een raad­ sel. Het in beeld brengen van hersenactiviteit vereist namelijk dat iemand doodstil blijft liggen tijdens de MRI­hersenscan – een bijna onmogelijke opgave voor baby’s en kleine kinderen. Een Brits team van onder­ zoekers heeft nu een methode ontwikkeld om de hersen­ activiteit van baby’s in beeld te brengen zonder het gebruik van een MRI­scanner. Het systeem heet LUMO en de technologie is ontwikkeld door Glowerlabs, een spinout van University College London. LUMO is een soort muts die met een band onder de kin goed op zijn plek blijft zitten. Het systeem maakt gebruik van optische tomografie; met nabij­infrarood licht worden gedetailleerde driedimensio­ nale beelden van de hersen­ activiteit gegenereerd. De muts is daarvoor bekleed met zeshoekige schijven die elk meerdere led­lichtjes en

optische sensoren bevatten. Samen vormen ze een uit­ gebreid netwerk van sensoren over de gehele schedel dat veranderingen in de zuurstof­ voorziening in de hersenen toont. Deze veranderingen laten zien welk deel van het brein actief bezig is met het verwerken van informatie. Deze techniek is veilig voor het kind, maakt geen geluid en is gebruiksvriendelijk in het dragen, legt onderzoeker Elisabetta Maria Frijia uit. Hierdoor kan het babybrein in bijna elke omgeving worden bestudeerd, ook in de ver­ trouwde omgeving thuis waar baby en ouders van nature interacteren. Projectleider Rob Cooper hoopt dat deze nieuwe technologie verder onderzoek stimuleert naar hoe de hersenen van baby’s zich ontwikkelen. Uiteindelijk kan dit leiden tot methoden om bepaalde hersenaandoenin­ gen, zoals autisme of verlam­ ming, vroeg te diagnosticeren en mogelijk te behandelen, voegt hij toe. (JW)

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

41


EUREKA

Levensreddend doosje De winnaar van de James Dyson Award 2020 werkt aan een thuistest voor het vroegtijdig opsporen van borstkanker via een soort elektronische hondenneus. Voor het landelijk bevolkings­ onderzoek borstkanker moeten vrouwen naar het ziekenhuis of een mobiel onderzoekscentrum. Het maken van de röntgenfoto’s wordt vaak als zeer onaange­ naam en pijnlijk ervaren. En in sommige landen moeten vrouwen het dure onder­ zoek zelf betalen. Geschat wordt dat 40 procent van de vrouwen hun mammografie op borstkanker daardoor overslaat. Hierdoor wordt één op de drie gevallen te laat ontdekt. Nadat haar moeder werd gediagnosticeerd met borst­ kanker, bedacht de Spaanse biomedisch ingenieur Judit Giró Benet een simpele thuistest.

42

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Daarvan bestaat nu alleen nog een prototype. Er hebben nog geen klinische studies plaats­ gevonden, maar de hoop is dat vrouwen in de toekomst met dit apparaatje en een urinemonster thuis een simpele test kunnen uitvoeren om borst­ kanker op te sporen. Tijdens haar afstudeerjaar kwam Benet op het idee voor de thuistest door een verhaal van haar hoogleraar over Blat, een hond die in de adem van zijn baasje longkanker kan rui­ ken. Benet bedacht daarop The Blue Box, een soort elektroni­ sche hondenneus die gebruik maakt van sensoren en een Arduino­microprocessor. The Blue Box is een bio­ medisch testapparaat dat

een chemische analyse van urinemonsters uitvoert en de resultaten naar de cloud stuurt voor analyse. Het op kunst­ matige intelligentie geba­ seerde algoritme reageert op specifieke metabolieten in de urine om vroege tekenen van borstkanker te detecteren. De gebruiker krijgt de diagnose via een app. De app is de interface voor The Blue Box en brengt de gebruiker in contact met een medische professional als het monster positief test. Benet speelt met The Blue Box in op de wereldwijde be­ hoefte aan een comfortabel en toegankelijk screeningsproces. Ze werd ermee de wereldwijde winnaar van de James Dyson Award 2020. (PS)

foto : james dyson award


Fietsambulance Files omzeilen en zo kostbare minuten winnen als een patiënt ineens dringend medische hulp nodig heeft. Dat kan met een Emergency Bike.

Muziek op waterkracht Heel wat mensen zingen onder de douche. Door het galmende effect van de betegelde badkamer en het stromende water lijkt het snel al heel wat. Meezingen met muziek is natuurlijk helemaal leuk. Waterbestendige buetoothspeakers zijn vrij populair, maar hebben één nadeel: de batterij kan opeens leeg zijn. De Amerikaanse startup Ampere bedacht daarvoor een oplossing met de Shower Power. Deze bluetoothspeaker maakt gebruik van stromend water als elektriciteitsvoorziening. De Shower Power wordt aangesloten op de waterleiding, tussen het uiteinde van de doucheslang of -stang en de douchekop in. De behuizing van de Shower Power heeft daarvoor twee standaard aansluitingen. Binnenin zit een schoepenrad dat gaat draaien wanneer het water via de waterleiding door het apparaat heen stroomt. Dit schoepenrad drijft een kleine generator aan om de batterij op te laden. Volgens Ampere heeft dit geen effect op de waterdruk. Zodra je de douchekraan open draait, gaat de Shower Power vanzelf aan. De speaker heeft een bereik van 360 graden rondom. Het opladen van de batterij duurt veertien tot zestien uur. Als de batterij eenmaal helemaal is opgeladen, dan werkt de speaker veertien uur lang zonder dat het water stroomt. Dus dan kun je ook vrijuit zingen tijdens het tanden poetsen, scheren of schoonmaken. (PS)

In grote steden is het voor ambulances een hele uitdaging om zich een weg te banen door het drukke verkeer. In Nederland kennen we daarom de Rapid Responder, vaak een motor- of fietsambulance, waarmee een ambulanceverpleegkundige snel ter plekke kan komen om de behandeling te starten, de patiënt te stabiliseren of te reanimeren. Daarmee worden belangrijke minuten gewonnen. In Parijs, de stad met de zwaarste verkeersopstoppingen in Europa en dagelijks tweehonderd kilometer aan file, rijdt nu de Emergency Bike die specifiek voor dat doel is ontworpen. Na de demonstraties van de gele-hesjesbeweging in 2019, waarbij de dagelijkse filelengte in Parijs opliep tot zevenhonderd kilometer, kwam Wunderman Thompson Paris op het idee van een fietsambulance. Het ontwerpbureau ontwikkelde de Emergency Bike vervolgens in samenwerking met de elektrische fietsenspecialist Ecox. Als basis dient een aluminium frame van

een tweewielige cargobike van het merk Urban Arrow. Achterop en bovenop het voorwiel van de fiets staan twee thermisch geïsoleerde opslagboxen voor medische benodigdheden. Deze hebben een gezamenlijke inhoud van 150 liter. Om snel en veilig de stad te kunnen doorkruisen is de Emergency Bike uitgerust met elektrische trapondersteuning en sterke hydraulische remmen. De accu’s leveren voldoende capaciteit voor 160 kilometer. Om in het verkeer op te vallen is de fiets wit, voorzien van medische stickers en uitgerust met een blauw zwaailicht en een claxon. Verder heeft de fiets verstevigde antilekbanden, een GPS-location tracker en een usb-poort op het stuur om mobiele apparatuur op te laden. Een Franse dokter die het prototype in de straten van Parijs testte heeft het eerste productieexemplaar gekocht en gaat er nu dagelijks mee op pad. Hulpdiensten kunnen de Emergency Bike, al dan niet met aanpassingen, bestellen bij Ecox. (PS)

(

foto : ampere ; emergencybikes

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

43


EUREKA

Prestatiebril Moeite met slapen? Dan kan een bril voor extra oranje licht zorgen. Moet je juist wakker blijven, dan kan dezelfde bril juist extra blauw licht doorlaten. In een wereld met veel kunstlicht, schermtijd, reizen en onregelmatige werktijden, zoals nachtdiensten, raakt ons waak-slaapritme soms aardig verstoord. We missen het natuurlijke effect van het blauwige ochtendlicht dat energie geeft en de roodoranje kleuren van de zonsondergang om slaperig te worden. Om meer energie te krijgen is extra blauw licht nodig, stelt het Nederlandse bedrijf Chrono Eyewear. Ongeveer dertig minuten actief blauw licht zou voldoende zijn om een jetlag of een verstoring van het waak-slaapritme te verbeteren.

44

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Lichttherapie bestaat al langer. Bijzonder aan de Propeaq-bril is dat de therapie op elk gewenst moment kan plaatsvinden. De bril van Propeaq ziet eruit als een normale sportbril, maar dan met glazen voorzien van blauw led-licht dat het daglicht simuleert. Propeaq levert bij de bril een TimeTooler-app voor op de telefoon. Die helpt om de bril op de juiste manier te gebruiken. Dit is afhankelijk van het gewenste doel. Zo kunnen sporters het moment verschuiven waarop ze op piekniveau willen presteren en een verpleger kan een dip voorkomen tijdens de nachtdienst. De app ondersteunt het gewenste ritme en raadt aan

wanneer het het juiste moment is om de bril dertig minuten lang op te zetten. De bril van Propeaq heeft verwisselbare glazen: lichtblauwe en oranje. De oranje glazen kunnen het blauwe licht van buiten blokkeren. Bovendien stimuleert de oranje kleur de aanmaak van het slaaphormoon melatonine. Dit komt van pas wanneer je op onregelmatige tijden in slaap wilt vallen. De basic Propeaq-bril is verkrijgbaar voor 199 euro. De bril kan gewoon worden gedragen in combinatie met contactlenzen. Brildragers kunnen een lichtbril op sterkte laten aanmeten. (JW)

foto : koen den os


Slangstatief Een camerastatief is voor fotograferen of filmen een handig instrument. Het stabiel plaatsen van zo’n driepoot op onregelmatige oppervlakken om vanuit allerlei richtingen makkelijk foto’s te kunnen schieten is minder eenvoudig. Bovendien loop je met het ding te zeulen. Als alternatief heeft de Zweedse startup Frii Designs – na drie jaar prototypen maken – daarvoor nu de Conda Strap ontworpen. Het product oogt als een traditionele schouderband om de camera mee te dragen maar is door een handige truc ook om te toveren tot een stijf statief. In de draagstand is de Conda Strap een normale riem met een zacht gewatteerd stuk voor het nekgedeelte. De rest van de band bestaat uit korte segmenten die met elkaar verbonden zijn door kogelgewrichten, met in het midden een platform om de camera op te bevestigen. Aan de onderkant van dit platform zit een hendel. Wanneer die hendel half wordt omgezet, verhardt dit deel van de Conda Strap enigszins. Hierdoor wordt de band ‘kneedbaar’ en is die in de gewenste positie te zetten. Bijvoorbeeld rond een tak van een boom of een lantaarnpaal, of op een grillig rotsblok. Door de hendel dicht te klappen, verstijft de gehele band en blijft de Contra Strap in de gevormde positie staan. Zo kan het fungeren als een klein statief, als stick om te vloggen of als zijhandvatten om stabieler te filmen. De Conda Strap komt dit jaar in twee versies op de markt. De standaardversie kan kleinere camera’s tot ongeveer 1,1 kilogram dragen en de plusversie is geschikt voor de wat grotere camera’s met een maximum gewicht van ongeveer 2,2 kilogram. (JW)

Rolf zag een ding

Sommige dingen stralen misschien geen hoogwaardig ingenieurswerk uit, maar getuigen wel van denken als een ingenieur.

Bestellen met een appje ‘Heb je mijn decembermenu al?’ Stef doet een flyertje in de tas met het driegangenmenu dat ik bij hem aan het afhalen ben. De laatste weken, sinds de horeca weer dicht is, halen we elke zaterdag ergens in Haarlem iets van afhaaleten. Stef Hazenbosch heeft normaal een culinair cateringbedrijf: hij verzorgt hoogwaardige hapjes bij bruiloften en partijen. Dat ligt sinds maart volledig stil en dus heeft hij de draai gemaakt naar afhaaleten voor particulieren. Hij is niet de enige die is overgestapt op afhaalmaaltijden: veel restaurants hebben zich snel aangemeld bij Thuisbezorgd of Uber Eats of hebben zelf een webshop ingericht. Stef kiest voor een andere aanpak. Hij heeft een WhatsAppgroep waarin hij elke woensdag het menu voor dat weekeinde meldt. Als het je wat lijkt, stuur je hem een persoonlijk berichtje met je bestelling. Dat simpele systeem maakt het voor mij juist tien keer beter. In plaats van een onpersoonlijke online applicatie, bestel ik direct bij degene die mijn eten gaat klaarmaken. Ik kan er ook nog even persoonlijke verzoeken bij zetten (rustig aan met de truffel!), of een vraag stellen (zit er koriander in?), bijna alsof ik in een restaurant bestel. Zijn decembermenu is een stuk uitgebreider dan het wisselmenu dat hij elk weekeinde maakt. Dan kan er in plaats van vlees, vis of vega worden gekozen uit vijftien verschillende gerechten. Dat zal logistiek een flinke aanpassing zijn voor hem. ‘Heb je iets van een website opgezet voor dat menu?’, vraag ik hem. Zijn antwoord: ‘Grappig dat je het vraagt. Ik zat met een websitemaker precies daaraan te werken toen ik dacht: mensen die bij mij bestellen willen helemaal niet onpersoonlijk op een website aanklikken wat ze willen eten. Die willen het mij melden. Dat is voor mij misschien iets meer werk, maar het gaat om wat klanten willen zodat ze terugkomen.’ Ik werd er even stil van. ‘Als je naast je culinaire werk tijd heb om bij te klussen, kun je deze boodschap als duurbetaalde consultant aan bedrijven gaan verkopen’, meld ik hem. Want het cruciale ‘het gaat niet om mij’-inzicht is iets wat ik bij veel bedrijven mis. Soms kom je er als bedrijf mee weg: wanneer klanten weinig andere keus hebben dan bij jou hun boodschappen te doen, kun je ‘innovaties’ doorvoeren die voor jou handig zijn, maar niet per se voor je klanten. (Looking at you: zelfscankassa!) Als je afhankelijk bent van klanten die moeten terugkomen om je business in stand te houden, klanten die makkelijk ergens anders naar toe kunnen, dan is het belangrijker wat voor je klanten prettig is. Zoals persoonlijk contact maken om eten bij te bestellen. ‘Ik app je wel wat we met Kerst willen!’ Rolf Hut is universitair docent aan de TU Delft, maker, spreker en schrijver.

FOTO : CONDA STRAP ; PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

45



Doelen & drijfveren

De wereld een beetje beter maken, dat is de ambitie van veel ingenieurs. De duurzaamheidsdoelen van de VN vormen daarbij een bron van inspiratie.

B E TA A L B A R E E N DUURZAME ENERGIE

I N D U S T R I E , I N N O V AT I E E N INFRASTRUCTUUR

VERANTWOORDE CONSUMPTIE EN PRODUCTIE

Charlotte Meerstadt wilde uitvinder, kernfysicus of kunstenaar worden. Ze werkt bij het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum aan verduurzaming van de luchtvaart.

Bijdragen aan een CO2-neutrale luchtvaart Tekst: Amanda Verdonk • Foto: Bianca Sistermans

‘Onlangs onthulde het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) het eerste elektrische vliegtuig met een Nederlandse registratie. Een belangrijke stap, want voor kleine groepen en kleine afstanden is elektrisch vliegen perfect. Wellicht vliegen we over enkele jaren wel elektrisch tussen Amsterdam en Londen. Naast elektrificering onderzoek ik ook alternatieve brandstoffen zoals waterstof en sustainable aviation fuels (SAFs). Dit zijn biologische of synthetische brandstoffen die worden gemaakt uit hernieuwbare grondstoffen en chemisch precies op kerosine lijken. Voor langeafstandsvluchten zouden SAFs een oplossing kunnen zijn. Bij de verbranding komt weliswaar nog steeds CO2 vrij, maar in het productieproces wordt CO2 opgenomen, waardoor je toch bespaart. Waterstof is geschikter voor middellange afstanden, omdat het relatief meer ruimte inneemt dan kerosine. Het is mijn missie om bij te dragen aan een CO2-neutrale luchtvaart.’ Aquarellen ‘Via allerlei omwegen kwam ik bij NLR terecht. Ik ben na mijn middelbare school namelijk absoluut niet als een pijl op mijn doel af gegaan. Na een schoolbezoek aan CERN wilde ik ineens kernfysicus worden. Onlangs

kwam ik het beroepenlijstje nog tegen dat ik toen had opgesteld. Daarop stonden de raarste combinaties: naast kernfysicus ook modeontwerper, arts, uitvinder en docent. En kunstenaar, want als kind was ik altijd aan het tekenen, schilderen en fotograferen. Ik ga nu nog steeds regelmatig creatief aan de slag door geboortekaartjes, logo’s en visuals bij businessplannen te ontwerpen. En ik ga geregeld aquarellen met mijn oma. Ze is onlangs negentig geworden. We gaan dan bijvoorbeeld naar de dierentuin of kinderboerderij en schilderen katten, geiten of koeien.’ Hyperloop ‘Ik ben in de eerste plaats creatief, pas daarna analytisch. Na mijn middelbare school wilde ik eerst die creatieve kant verkennen en deed ik in Londen een kunstopleiding. Maar ik ontdekte dat ik kunst liever voor mezelf maak – zodra je erop wordt beoordeeld, is de lol er voor mij af. Na de kunstopleiding deed ik de bachelor Life science and technology in Delft met als doel om arts-onderzoeker te worden, want ik wilde graag iets met techniek doen en met mensen werken. Maar ik vond het verschrikkelijk om in het lab te werken, waar alles op de microliter precies moet. Tijdens mijn master civiele techniek zat ik in het studententeam dat een capsule (pod)

maakte voor de Hyperloop Pod Competition van Elon Musk in Los Angeles. Dat was een meeslepende ervaring. Er waren technische problemen en we moesten heel LA doorzoeken naar een microcomputer omdat we te weinig reserveonderdelen hadden meegenomen. Uiteindelijk werd onze pod tweede, hoewel onze recordpoging werd afgekapt doordat de noodrem aansloeg.’ Klimaat en natuur ‘Ook na mijn studie wilde ik nog altijd iets worden dat lijkt op een uitvinder, iemand die met een technische oplossing de wereld beter kan maken. Maar ik kwam erachter dat niet veel bedrijven je daarvoor willen betalen. Want wie verdient eraan als er minder afval of uitstoot is? Twee vrienden wezen me op een vacature bij NLR met veel vrijheid en creativiteit. Daar werk ik nu een jaar. Wat ik over vijf jaar doe, weet ik nog niet. Mijn core fight zal altijd wel klimaat en natuur zijn. Misschien ga ik daarom ooit nog wel kunst maken met een maatschappelijke boodschap. En als ik in de luchtvaart blijf, misschien wil ik dan wel vanuit een managementpositie of als ondernemer met mensen om tafel die de beslissingen nemen. Juist met een technische achtergrond kun je een groot verschil maken in duurzaamheidsissues.’ JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

47


Stem!

devernufteling.nl

Op je favoriete project Vanaf 12 januari (13 uur) t/m 22 januari (13 uur) kan je stemmen op je favoriete project voor De Vernufteling 2020.

m

et m

ed ew er k

in

g

va n

D

e

In

ge ni

eu r

Op 28 januari 2021 maken we, tijdens een online event, de winnaar van de publieksprijs bekend.


SENSOREN T E K S T: J I M H E I R B A U T

Elektronisch snuffelen naar ziekte Van kanker tot diabetes tot covid-19: een ‘elektronische neus’ kan velerlei ziekten aan iemands adem aflezen, en al in een vroeg stadium. Omdat bestaande e-noses log en peperduur zijn, ontwikkelen Nederlandse partijen een betaalbare, draagbare variant. Maar een hond moet je trainen, je moet hem verzorgen en hij heeft wel eens zijn dag niet. Daarom willen ingenieurs in de medische sector de gevoelige reuk van het dier in een apparaat stoppen, een elektronische neus, kortweg e-nose (electronic nose). De belofte is dat zo’n apparaat geuren kan herkennen met grote

Wie ziek is, ruikt anders uit zijn mond. Niet alleen mensen kunnen dat van elkaar ruiken, honden kunnen er helemaal wat van. Niet voor niets worden de viervoeters af en toe ingezet in ziekenhuizen om kanker te ruiken of te bepalen of op een afdeling de gevaarlijke darmbacterie Clostridium difficile huist.

Yonne Peters (rechts) doet bij het Radboudumc met een e-nose onderzoek naar Barrett-slokdarm, een voorstadium van slokdarmkanker. FOTO : RADBOUDUMC

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

49


SENSOREN

techniek, maar het Nederlandse team verwacht meer van het tweede type e-nose. Dat type werkt met een rijtje sensoren die allemaal van verschillende coatings zijn voorzien. ‘De ene coating is dan bijvoorbeeld gevoelig voor alcoholen, de andere voor apolaire moleculen’, vertelt Sissi de Beer van de Universiteit Twente. Wanneer er adem van een patiënt langs de sensoren stroomt, dan hechten alle vluchtige organische stoffen zich in verschillende mate aan de verschillende coatings. Hoeveel er van een stof hecht, is te meten aan bijvoorbeeld een verandering in de elektrische capaciteit. Elke sensor in het rijtje geeft een andere waarde en zo wordt een rijtje getallen gegenereerd: de ‘vingerafdruk’ van de geur.

Snuffelen aan groente, fruit en dieren Een elektronische neus kan op allerlei plekken nuttig zijn, niet alleen in de medische sector. Wat te denken van het inzetten van een betaalbare en draagbare elektronische snuffelaar in een loods vol met aardappelen? ‘Daarvan is bekend dat als er één begint te rotten, er snel meer volgen’, zegt Sissi de Beer van de Universiteit Twente. ‘Of schepen vol met tropisch fruit, ook daar willen bedrijven in de gaten kunnen houden hoe het

gaat met de rijping van hun vruchten.’ Ook van zieke dieren gaat de adem anders ruiken. De e-nose die De Beer en collega’s ontwikkelen is bijvoorbeeld te gebruiken in stallen. Dierenartsen kunnen het in de stal al ruiken als enkele kippen ziek zijn, vertelt De Beer. ‘Ook hier wil je er vroeg bij zijn. Als je weet dat er een paar dieren ziek zijn, dan kan de veehouder voorkomen dat de andere worden aangestoken.’

gevoeligheid én betrouwbaarheid. Een apparaat maakt geen fouten doordat het wordt afgeleid of moe is. Er zijn al wel elektronische neuzen op de markt, maar de meeste zijn log én duur – tot wel honderdduizend euro. Dat betekent dat ze in een vaste ruimte moeten staan. Daarom werkt de Universiteit Twente met Saxion Hogescholen, de Radboud Universiteit, de TU Delft en het bedrijf NXP aan een alternatief. Samen willen zij de volgende generatie e-nose ontwikkelen, een compacte, lichte – en dus draagbare – e-nose, die ook nog eens betaalbaar is. Vingerafdruk Er bestaan twee e-nosetypen met een heel verschillende werking. Het eerste type scheidt gassen, analyseert ze met bijvoorbeeld gaschromatografie en kan vervolgens benoemen om welke gassen het gaat. Knappe 50

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Buisje met poep Het tweede type e-nose is een eenvoudiger apparaat en het sterkste punt: hij is te trainen op het herkennen van nieuwe geuren. Dat komt doordat het rijtje gemeten waarden dat uit de sensoren rolt door een neuraal netwerk wordt geanalyseerd. Bij de training van een e-nose krijgt een lerend algoritme heel vaak dezelfde nieuwe geur voorgeschoteld en zo leert het al doende steeds beter om de geur te herkennen. Let wel, de e-nose neemt geen afzonderlijke stoffen waar, maar herkent de vingerafdruk van de geur, eigenlijk net zoals het menselijk reukorgaan dat doet. Maag-darm-leverarts Peter Siersema is in Nederland een van de specialisten met ervaring in het werken met een elektronische neus. Bij het Nijmeegse Radboudumc testte hij een bestaande e-nose bij mensen met twee verschillende aandoeningen. Bij een zogeheten Barrett-slokdarm, een voorstadium van slokdarmkanker, pikte het apparaat de meeste zieken eruit. En ook bij de tweede studie naar voorstadia van dikkedarmkanker kon de e-nose de veranderde samenstelling van de adem meten. ‘De eerste studies waren bedoeld om het algoritme te maken. De volgende stap betreft een validatiestudie: kan deze e-nose ook onderscheid maken tussen gezonde en niet gezonde mensen?’, vertelt Siersema. ‘Als daar goede resultaten uitkomen, is ons streven om elektronische neuzen te gaan inzetten bij het bevolkingsonderzoek naar darmkanker.’ Daarvoor worden mannen en vrouwen van 55 tot en met 75 jaar en mensen in een risicogroep om de twee jaar uitgenodigd om een buisje met poep op te sturen naar een laboratorium. ‘Dat vinden veel mensen geen fijne handeling en ouderen zijn soms zelfs niet eens mobiel genoeg om dit te doen’, zegt Siersema. Lagere kosten Hoeveel makkelijker zou dat zijn met een e-nose. Daarvoor moet de persoon in de toekomst naar een huisartsenpost om even in een apparaat te blazen, net zoals mensen daar nu al langs gaan voor het afgeven van een buisje bloed. Binnen een paar minuten is de uitslag er. Voordat deze gemakkelijke procedure kan worden ingevoerd, moeten Siersema en zijn team eerst nog de meerwaarde (gemakkelijker, goede effectiviteit, lagere kosten) aantonen van de e-nose boven de bestaande diagnostische gereedschappen. FOTO : PIXABAY


Schets van in Twente ontwikkelde nanostructuren voor op de sensoren (grijs) van een e-nose. De oranje sliertjes zijn nanohaartjes. Die zorgen voor een groter oppervlak voor de binding van gasmoleculen. Gas/ waterdamp is blauw in deze tekening. illustratie : arjan jonker / tvmc

Bij een deel van de mensen die zich met een MDL-arts poliepen aan, dan kan deze darmklachten bij een arts meldt, kan een test die verwijderen met een klein ‘happertje’ De grootste met een e-nose waarschijnlijk een vervelende dat via de endoscopiebuis mee naar binuitdaging colonoscopie vervangen, een methode waarbij nengaat. een arts met een slang in de darm kijkt. Dat Wat moet je eigenlijk doen voor een goede is om de heeft twee voordelen voor de patiënt. Ten eermeting met een elektronische neus? ‘Niet zo sensoren ste is een test met een e-nose prettiger om te veel bijzonders’, zegt Siersema. ‘Belangrijk is gevoeliger ondergaan. ‘Bij colonscopie gaat er een slang dat de ruimte waar je meet, goed schoon is. je lichaam in en dat ervaren veel mensen als Daarbij mag de kamer niet zijn gereinigd met te maken vervelend. De patiënt moet vooraf een dag op alcoholhoudende schoonmaak middelen, dieet en de darmen schoonspoelen; je bent want dan raken de sensoren van de e-nose er zo een of twee dagen mee zoet. We geven verzadigd en ruikt het apparaat een tijdje mensen wel een roesje tijdens de scopie of niets.’ brengen ze zelfs onder lichte narcose. Maar toch, je gaat met een instrument het lichaam binnen, en dan is er al- Nanohaartjes tijd een risico op complicaties’, vertelt Siersema. Volgens Siersema is de grootste uitdaging om de sensoHet tweede voordeel is dat een meting met een e-no- ren van de elektronische neus gevoeliger te maken. Het se goedkoper en laagdrempeliger is. Er is minder man- is goed om te beseffen dat er in de adem van een patiënt kracht bij nodig en de procedure is grotendeels te auto- soms maar extreem weinig – enkele parts per million – matiseren. Dat maakt het ook eenvoudig om de neus in van de moleculen zweven waarnaar de e-nose op zoek te zetten bij een bevolkingsonderzoek. Siersema: ‘Door is. In Twente probeert De Beer daarom de gevoeligheid mensen vaker te testen, is een voorstadium van kanker van de sensoren op te krikken met nanohaartjes. ‘Die in een eerder stadium te ontdekken en dan is de kans vormen een coating die het werkzame oppervlak van op een goede behandeling groter.’ de sensoren vergroot, waardoor de kans groter is dat moleculen zich hechten. De resultaten van onze eerste Schoonmaakmiddelen experimenten zijn beter dan verwacht. Over een jaar Wel is het zo dat een meting met de elektronische of twee verwacht ik dat we een eerste proefmodel van neus vaak niet voldoende is, benadrukt Siersema. ‘Als onze eigen e-nose hebben.’ de e-nose een positief resultaat geeft – de adem ruikt Ook Siersema heeft er alle vertrouwen in dat het ze verdacht – dan is alsnog een vervolgonderzoek no- gaat lukken. ‘Ik vergelijk het vaak met zonnepanelen. dig om te kijken wat er precies aan de hand is in de De eerste typen hadden ook geen al te beste efficiëntie. dikke darm. Heeft iemand bijvoorbeeld poliepen of Toen het veld zich ging ontwikkelen, werden ze snel hebben die zich al ontwikkeld tot kanker?’ Een poliep beter. Ik zie dat steeds meer bedrijven zich met e-noseis een afwijking in het darmweefsel en kan zich over technologie gaan bezighouden. Dat is uitstekend, want een periode van jaren ontwikkelen tot kanker. Treft concurrentie leidt tot betere resultaten.’

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

51


De Ingenieur in gesprek

Vaclav Smil verklaart de liefde aan staal en kunstmest

‘We kunnen toe met minder’ Hij geldt als een van de grootste energie­experts ter wereld en Bill Gates beschouwt hem als zijn grote leermeester ‘op zo ongeveer elk gebied’. Emeritus hoogleraar Vaclav Smil is bovenal een origineel denker, nooit bang om zich uit te spreken. ‘Zakenmensen en politici weten niets van staal of kunstmest, maar zijn dol op techbedrijven en bitcoins. Terwijl die helemaal niet relevant zijn.’ Tekst: Pancras Dijk

Sommige wetenschappers houden een genuanceerd verhaal, met een voorbehoud hier, wat meel in de mond daar en veel vaktaal, zodat niet­vakgenoten al snel het spoor bijster raken of hun interesse verliezen. Vaclav Smil is niet zo’n wetenschapper. De Tsjechisch­ Canadese emeritus hoogleraar milieuwetenschap­ pen van de University of Manitoba houdt zich bezig met allerlei disciplines en geldt als een van de meest vooraanstaande geleerden op gebieden als energie, bevolkingsgroei, voedselproductie en technologische ontwikkeling. Zelf moet hij weinig van computers hebben en een mobiele telefoon heeft hij niet, maar niettemin mag Smil ex­Microsoft­topman Bill Gates tot zijn grootste fans rekenen. Smil schreef vele honder­ den wetenschappelijke artikelen en tientallen boeken, waarvan het laatste, Cijfers liegen niet, deze maand in Nederlandse vertaling verschijnt. Een gesprek met Smil is een ervaring: in sneltreinvaart buitelen de onderwerpen over elkaar heen. ‘Ik ben een ouderwetse wetenschapper’, zegt hij zelf. ‘Ik gebruik geen modellen, maar kijk naar de realiteit.’

Cijfers liegen niet 320 Blz. | € 24,95

52

Uw boek heet Cijfers liegen niet. Waarom die titel? ‘Ach ja, die titel. Je weet hoe dat gaat. Eerder schreef ik voor uitgevers als MIT Press. Die geven je inspraak in de titel van je boek. Maar deze kwam uit bij de grote uitgeverij Penguin en dan is één ding meteen duidelijk: de uitgeverij bepaalt alles en zelf heb je weinig in te

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

brengen. Penguin verkoopt zijn boeken het liefst op vliegvelden en stations en dus moest de titel pakkend zijn. Ik heb me erbij neergelegd, want mijn commen­ taar zou men zeker terzijde hebben geschoven. “Je snapt de markt niet”, had ik dan te horen gekregen.’ Vindt u dan dat getallen wél liegen? ‘Een getal is maar een getal. Dat doet verder niets. Het gaat mij altijd om de interpretatie ervan en daar kunnen de verschillen ontstaan. Strikt genomen zijn getallen neutraal, maar door ze te masseren en te manipuleren kunnen ze natuurlijk wel degelijk worden gebruikt om een leugenachtig verhaal te vertellen.’ Hoe is het gesteld met het gemiddelde getalsbegrip? ‘De manier waarop er tegenwoordig met cijfers wordt omgegaan, is verschrikkelijk. Mensen snappen 1, 10 en met een beetje geluk 100, maar bij grotere grootheden raakt men het spoor bijster. Niemand kan meer het ver­ schil overzien tussen een miljoen en honderd miljard. Ik vind dat beschamend. Want op wereldschaal gaat het juist om zulke grote getallen. Wie die niet kan overzien, of niet eens het verschil kent tussen relatieve en absolu­ te getallen, begrijpt niets meer van de wereld.’ Hoe komt het dat u dat wél snapt? ‘Ik ben mijn hele leven al een ouderwetse weten­ schapper. Ik gebruik geen modellen, maar kijk naar


1972-heden: Verbonden aan de University of Manitoba in Winnipeg; inmiddels als distinguished professor emeritus

de realiteit. En als we naar de wereldwijde CO2-uitstoot kijken, is die realiteit: tien miljard ton koolstofdioxide. Wie overziet hoeveel dat is, snapt direct dat het onmogelijk is om alle fossiele brandstoffen voor 2030 volledig te vervangen door duurzame brandstoffen. Al die mensen die praten over klimaatneutraal of emissieloos of zero carbon kletsen uit hun nek. Dat kan gewoon niet.’ foto : andreas laszlo konrath

2010: Het tijdschrift Foreign Policy neemt Smil op in de lijst van honderd grootste denkers ter wereld

2019: Zijn boek Growth. From microorganisms to mega­ cities wordt uitgeroepen tot energieboek van het jaar

Denkt u dat technologie de wereld zal helpen de grote uitdagingen van deze tijd te boven te komen? ‘Vijftig jaar geleden betekende de term ‘‘technologie’’ alles. Nederlandse windmolens vielen onder die noemer, maar ook de productie van auto’s. De betekenis van het woord heeft zich echter de afgelopen decennia verengd en dat bevalt me maar matig. Nu

t

1969: Vaclav Smil ontvlucht met zijn echtgenote TsjechoSlowakije en vestigt zich in Canada

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

53


QUOTE

lijkt het wel alsof de term enkel nog op computers slaat, op microchips en op smartphones en die zullen de wereld zeker niet redden. Hoe vaak hebben we de afgelopen jaren niet gelezen dat kunstmatige intelligentie alles wel even zal oplossen? Neem de coronapandemie: heeft AI ook maar iets bijgedragen aan de oplossing? Welnee. Computers en microchips? Ook bar weinig. De enige methode die echt bleek te werken, dateert uit veertiende-eeuws Italië: quaranta giorni, de quarantaine van veertig dagen.’

Dat hebben we de afgelopen decennia veel te weinig gedaan.’

‘Laten we in het Westen geen nieuwe dingen meer uitvinden’

U schrijft bijna verliefd over de jaren tachtig van de negentiende eeuw. Waarom? ‘Dat was de tijd van de grote uitvindingen. Slechts weinig mensen beseffen dat de wereld van nu is gebaseerd op de fundamentele ontdekkingen uit die periode: de verbrandingsmotor, elektriciteit, staalproductie, liften. Al die computers en software waarvan iedereen de mond vol heeft, vormen slechts de kers op de taart, maar de taart zelf is van staal of van kunstmest, nog zo’n belangrijke innovatie uit die periode. Met AI en computers kunnen we de acht miljard wereldburgers niet voeden, wel met kunstmest. Dat is voor mij de belangrijkste uitvinding in de geschiedenis.’ Beleggers houden meer van tech­ bedrijven als Google, Amazon en Apple dan van staalfabrikanten. Dat moet u aan het hart gaan. ‘Ik blijf er altijd maar op hameren dat er zonder staal geen beschaving mogelijk zou zijn. We denken dat het er altijd is geweest, maar dat is niet zo: staal moet worden geproduceerd. Zakenmensen en politici weten niets van staal of kunstmest, maar zijn dol op techbedrijven en bitcoins. Terwijl die helemaal niet relevant zijn. Probeer de bevolking maar eens met bitcoins te voeden!’ Staal kun je toch ook niet eten? ‘Indirect zit er staal in al ons voedsel. De ploeg is van staal, de tractor en de maaidorser zijn dat ook. Zonder staal komt er niets van het land.’ Intussen krijgt juist de staalindustrie te horen dat ze hun emissie fors moet terugbrengen. Vindt u dat terecht? ‘Politici, met name die in Brussel in jullie geval, lijken soms te denken dat maakprocessen geen bijwerkingen kennen. Maar die zijn er altijd. Elke vorm van productie heeft een impact en het is naïef om te veronderstellen dat we die volledig kunnen wegnemen. Tegelijkertijd moeten we wel proberen die impact te verkleinen. 54

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Steeds meer mensen wan­ trouwen de wetenschap. Baart u dat zorgen? ‘Ik word treurig van al die mensen die ineens denken dat elektromagnetisme schadelijk is. Daaraan hebben we juist zo ongeveer alles te danken. Wist je trouwens waarom Nederlanders de langste mensen ter wereld zijn? Door het drinken van melk. Nu lees je overal dat melk schadelijk zou zijn. Dat is werkelijk absurd. Melk biedt de ideale eiwitten. Kijk naar de Japanse kinderen: die begonnen na de Tweede Wereldoorlog ineens fors te groeien, enkel doordat ze melk gingen drinken. Aan al die mensen die nu het belang van melk ontkennen zit een steekje los, als je het mij vraagt. Op het gebied van voeding bestaan zo veel misvattingen over wat wel of niet gezond is, zeker op dieetgebied. Bijvoorbeeld over hoeveel koolhydraten een mens nodig heeft. Iedereen verlangt naar simpele waarheden, zoals: eet geen boter en je wordt honderd jaar. Wetenschappers gaan daar maar al te graag in mee, maar dat maakt het niet ineens wáár.’ Hoe is het mogelijk dat u overal verstand van lijkt te hebben? ‘Er zijn twee typen wetenschappers: degenen die zich specialiseren en degenen die grotere verbanden zoeken. Ik behoor tot de laatste groep. Helaas, moet ik zeggen, want mijn soort is momenteel niet populair. Je maakt in de wetenschap carrière door je op iets kleins te richten en daarover te publiceren in vakbladen. Ik doe dat niet en zou daardoor nu niet meer aan de bak komen. Mijn zoon is organisch chemicus en hoewel ik zelf wetenschapper ben, kan ik hem niet volgen als hij over zijn werk vertelt. Ik voel me verwanter met negentiende-eeuwse geleerden als Charles Darwin. Die schreef over apen en evolutie, maar net zo makkelijk over wormen.’ Wat zou uw advies aan de hedendaagse ingenieurs zijn? ‘Het belangrijkste is: laten we in het Westen geen nieuwe dingen meer uitvinden. We hebben meer dan voldoende. Bij mijn laatste bezoek aan Amsterdam zag ik bussen rondrijden met reclame voor vluchten naar Cyprus voor 29 euro. Corona heeft ons geleerd dat we ook prima zonder kunnen. We konden een jaar lang niet vliegen en ons is niets overkomen. Dat is mijn belangrijkste boodschap: we kunnen met minder toe. We hebben geen drie auto’s nodig. We hoeven niet voor een weekend naar Cyprus te vliegen en hoeven ons niet vol te proppen met enorme stukken vlees. Alles wat we doen moet binnen de perken blijven.’


Enith

Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

foto : bart van overbeeke

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

55


Pleidooi voor een waardige AI Kunstmatige intelligentie (AI) wordt steeds belangrijker. Het is daarom cruciaal dat ingenieurs die deze software bouwen, de menselijke waarden in het oog houden, is de strekking van het boek Conscientious AI. Tekst: Jim Heirbaut

56

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

‘Move fast and break things’, luidt het onofficiële motto van Silicon Valley. Probeer dingen uit, maak het, bouw het, programmeer het, start een bedrijf, disrupt de boel! Gaat het mis en loopt je startup aan de grond? Dan begin je er toch gewoon weer een? Deze houding heeft ons de computer opgeleverd, de software die daarop draait, en internet; uitvindingen die ons leven gemakkelijker en productiever maken. Maar de oogkleppen van de Silicon Valley-boys (want dat zijn het meestal) hebben ons ook opgezadeld met mobiele telefoonapps die ons verslaafd maken, waarmee we onze persoonlijke gegevens prijsgeven en die nepnieuws verspreiden. Dat kan en moet beter, schetst moraalfilosoof Katleen Gabriels in haar net verschenen boek Conscientious AI, ‘gewetensvolle kunstmatige intelligentie’ in het Nederlands. Als we willen dat de apparaten om ons heen, en de software die erop draait, met ons omgaan volgens belangrijke menselijke waarden (zoals rechtvaardigheid, gendergelijkheid, autonomie), dan zullen de makers die moraliteit er zelf in moeten stoppen. Dat gaat niet vanzelf. Neem nu algoritmen. Zo’n beetje alles om ons heen draait inmiddels op deze wiskundige rekenregels maar daar moeten we mee oppassen, schrijft Gabriels. Algoritmen slaan regelmatig de plank mis. Eind december kwam in de VS nog een onschuldige zwarte man in het nieuws, nadat een bewakingscamera hem had ‘herkend’ als dader van een diefstal. Juist bij mensen met een donkere huidskleur ligt het foutenpercentage van software voor beeldherkenning hoog. De algoritmen zijn immers getraind met datasets waarin vooral foto’s van witte mensen zitten. Dan moet je niet vreemd opkijken dat het algoritme alleen goed wordt in het herkennen van mensen met een lichtere huidskleur. Het is te verklaren, maar wel fout en onwenselijk. Over falende algoritmen gesproken: wat te denken van het ‘aardigheidje’ van Facebook, dat aan het eind van het jaar een korte animatie laat zien met foto’s van de hoogtepunten van iemands jaar. Hartstikke geinig natuurlijk, behalve bij die journalist van wie het dochtertje in 2014 was overleden. Dit weerhield de Facebook-software

er niet van om in de geautomatiseerde collage een foto van het glimlachende meisje op te nemen. Juist omdat een algoritme feilbaar is, zou Facebook gebruikers de mogelijkheid moeten geven deze optie uit te schakelen, betoogt Gabriels op overtuigende wijze. Gabriels boek staat vol met dit soort voorbeelden. Ingenieurs zouden altijd moeten bedenken wat de gevolgen kunnen zijn van het product dat ze aan het bouwen zijn, schrijft Gabriels, als universitair docent verbonden aan de Universiteit Maastricht. Misschien was er ooit een tijd dat ontwerpers en technici nog konden denken ‘ik bouw het gewoon en dan moeten mensen maar zien wat ze ermee doen’, maar die is allang voorbij. Gabriels haalt Chris Wetherell aan, een van de bouwers van het sociale medium Twitter. Die heeft diepe spijt van zijn uitvinding van de retweet-knop, in 2009, waarmee de twitteraar met één simpele muisklik een berichtje van een ander deelt met zijn volgers. Het herhalen van een boodschap, foto of video werd hiermee extreem eenvoudig, maar dit bleek onvoorziene gevolgen te hebben. Dankzij de retweet-knop worden niet alleen fijne, blije boodschappen rondgetoeterd, maar ook giftige taal, oproepen tot geweld en fake news. De bekendste twitteraar is de uittredende Amerikaanse president Donald Trump, die graag via dit medium ongefilterd zijn eigen alternatieve feiten de wereld in slingert. Wetherell zelf beschrijft de retweet-knop nu ‘alsof je een geladen wapen aan een kind van vier geeft’. Gabriels heeft een fijn boek geschreven over moraliteit en ethische dilemma’s in de techniek, een onderwerp dat alleen maar belangrijker wordt met de brede doorbraak van computers, smartphones en kunstmatige intelligentie in onze levens. Ze brengt het in toegankelijke taal, zij het in het Engels. Voor wie liever in het Nederlands leest, kan evengoed Gabriels Regels voor robots. Ethiek in tijden van AI uit 2019 lezen, waarvan Conscientious AI een geactualiseerde, Engelse vertaling is. Conscientious AI. Machines Learning Morals. Katleen Gabriels | 176 Blz. | € 17,95


Wachten op de stroom

Ontwerpen met impact Klimaatverandering en sociale ongelijkheid zijn ongrijpbare fenomenen. In Manifest vertellen architecten hoe zij met hun werk de grote vraagstukken aanpakken. Tekst: Pancras Dijk

Afgelopen jaar vierde de Architect zijn vijftigste verjaardag. Op de valreep – nog net binnen het feestjaar – bracht het architectuurplatform Manifest uit, een schitterend vormgegeven bundeling van zestien interviews met toonaangevende Nederlandse ontwerpers en architecten. De leidraad in elk van de gesprekken: welke verantwoordelijkheid dragen architecten bij het aanpakken van de grote maatschappelijke uitdagingen? Het risico bestaat dat zo’n aanpak in zestien keer hetzelfde verhaal resulteert, maar die vrees blijkt ongegrond. Samensteller Harm Tilman, tevens hoofdredacteur van tijdschrift de Architect, is erin geslaagd de architecten zo te kiezen, dat ze elk een heel eigen verhaal vertellen. Ze krijgen daarvoor uitgebreid de ruimte. De in het boek geformuleerde vragen fungeren vooral als voorzetten die de architecten in staat stellen om hun betoog goed neer te zetten. Zo maakt Nanne de Ru (Powerhouse Company) aannemelijk dat duurzaamheid hand in hand gaat met esthetiek en elegantie en stelt Bart Mispelblom Beyer (TANGRAM) dat in de gebouwde omgeving minder nadruk op infrastructuur en gebouwen moet komen te liggen en meer op de mens. De architecten van Benthem Crouwel Architecten leggen uit waarom ze de vier kernwaarden innovative, connective, responsible en mixed hebben gekozen als kapstok voor elk ontwerp. ‘Op dit moment levert een gebouw altijd schadelijke impact’, zegt Daniel Jongtien, een van de partners van Benthem Crouwel. ‘Het zou mooi zijn als we dat kunnen aanpassen en een gebouw straks een positieve impact heeft op de omgeving.’ Daarbij mag elk van de geïnterviewde architecten ook nog een dubbele pagina in het boek naar eigen inzicht vullen: een origineel idee dat hier goed uitpakt. De strakke, maar sierlijke vormgeving, de prachtige architectuurfoto’s en de mooie portretten door Femque Schook, maken van Manifest een cadeautje.

Haperende elektriciteit is in Lagos, de grootste stad van Afrika, aan de orde van de dag. Wat doet dit met de samenleving? In de podcast Never expect power always duikt Maite Vermeulen in de wereld achter het stopcontact. In Nederland kijkt niemand ervan op dat er altijd stroom uit het stopcontact komt. Maar wie een tijdje in Lagos verblijft, de hoofdstad van Nigeria, went aan een leven zonder betrouwbare stroomvoorziening. Een zoemend geluid dat door wijken galmt, attendeert de inwoners erop dat er eindelijk weer stroom is. Maar voor hoe lang is onbekend. Dit kan vijf minuten zijn, maar ook vijf uur. Wat zijn de gevolgen van de haperende elektriciteit in de metropool? ‘Nepa, nepa, nepa!’, klinkt het door de straten van Lagos als er eindelijk weer stroom is. De afkorting staat voor National Electric Power Authority, de overheidsinstantie die al jaren niet meer zorgt voor de stroomvoorziening in Nigeria. De afkorting is onder de Nigerianen niet verdwenen, maar is nu het meest gebruikte synoniem voor elektriciteit. Zoals in Nederland dagelijks wordt gesproken over het weer, komt in Nigeria nepa constant ter sprake. Correspondent Maite Vermeulen, die twee jaar lang in Lagos woonde, verdiepte zich in de stroomvoorziening van de stad en maakte daarover in samenwerking met Jacco Prantl de levendige, vierdelige podcast Never expect power always. In haar zoektocht naar de reden voor de wisselende stroomvoorziening schetst ze een kritisch beeld van het beleid van de overheid die de vooruitgang van het land tegenhoudt. Falende techniek leidt tot instabiele voorzieningen. Er wordt te weinig elektriciteit opgewekt en het netwerk kan slechts de helft daarvan transporteren. Geld om te investeren in een betrouwbaar netwerk is er niet. Kleine bedrijven komen niet van de grond doordat ze hun eigen stroom moeten opwekken met dieselgeneratoren. Zelfs grote bedrijven draaien op generatorstroom. Maar Vermeulen laat ook lichtpuntjes zien. Startups richten zich op andere manieren om de stad wel van constante stroom te voorzien. Met lokale netwerken van zonnepanelen, zogeheten solar minigrids, ontstaan in heel Nigeria kleine zelfvoorzienende wijken. Wellicht geldt hier de wet van de remmende voorsprong en gaat Nigeria Nederland juist voor op gebied van duurzaamheid. (DP) Never expect power always | Maite Vermeulen en Jacco Prantl | Podcast van De Correspondent

Manifest. Architecten over klimaat en ongelijkheid Harm Tilman (red.) | 240 Blz. | € 40,00 JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

57


MEDIA

Ruimte voor de fiets Twintig jaar geleden begonnen NS en ProRail het programma ‘Ruimte voor de fiets’. Een kleur­ rijk boek maakt duidelijk wat dat ambitieuze initiatief allemaal heeft opgeleverd. Tekst: Pancras Dijk

Voetgangersuitgang van de fietsenstalling bij Utrecht Centraal.

58

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

Weinig landen hebben zo’n drukbereden spoorwegnetwerk als Nederland. Tegelijk zijn we bij uitstek een land van fietsers. Bijna de helft van alle treinreizigers gaat met de fiets naar het station; nog eens 16 procent gebruikt de fiets om vanaf het station op zijn eindbestemming te komen. De behoefte aan fietsenstallingen rond de stations is dan ook bijna onstilbaar. Twintig jaar geleden lanceerden ProRail en NS ‘Ruimte voor de fiets’. Door het hele land werden nieuwe fietsenstallingen aangelegd. Inmiddels zijn er op stations nu in totaal ruim een half miljoen fietsplekken gecreëerd, met de pas geopende fietsen­ stalling bij Utrecht Centraal als overtreffen­ de trap. Die biedt plek aan 12.500 fietsen. In Fietsparkeren bij stations geven Folkert Piersma en Wout Ritzema tekst en uitleg over de enorme inspanning om de vele fietsers een makkelijk toegankelijke, veilige en comfortabele stallingsplaats te bieden. Beide auteurs hebben een lange staat van dienst binnen het spoorweg­ bedrijf en Ritzema toont zich daarnaast een uitstekend fotograaf. Het zijn vooral de beelden die dit boek de moeite waard maken, dankzij Ritzema’s fotografie, maar

ook dankzij de gulle greep uit het rijke beeldarchief van de spoorwegen. Het is bijna ontroerend om de vrij troosteloze ministallinkjes te zien uit bijvoorbeeld de jaren zeventig. De tekst is met name interessant voor betrokkenen: beleidsmakers, verkeers­ kundigen of planologen. De auteurs hebben ervoor gekozen hun boek te schrijven alsof het een rapport is. Gesprekken met ont­ werpers, bouwers of gebruikers ontbreken, wat ten koste gaat van de levendigheid van het geheel. Wel aan het woord komt staatssecretaris Stientje van Veldhoven, die in het voorwoord de loftrompet steekt over de ‘mooie en innovatieve’ stallingen van ons land. Fietsenstallingen bij stations zijn ‘essentiële knooppunten in onze infra­ structuur’, jubelt ze. Dat zal waar zijn, maar ondertussen vind ik het soms nog best een gehannes, om mijn fiets op zo’n stroeve, net iets te hoge uitschuifgoot te manoeuvreren. Kom maar op met die innovaties! Fietsparkeren bij stations. 20 jaar ontwikkeling, ontwerp en realisatie Folkert Piersma en Wout Ritzema | 256 Blz. € 29,95

foto : prorail / petra appelhof


Q&A

Elke maand verschijnen er talloze boeken. De Ingenieur pikt de interessantste eruit en stelt de auteur vijf vragen.

Klopt het dat elektrisch zwaar vrachtverkeer onmogelijk is? Wekelijks geven mobiliteitsexperts Carlo van de Weijer en Maarten Steinbuch antwoord op dit soort vragen in hun column in Het Financieele Dagblad. In Vooruit bundelden ze een selectie van deze columns over de toekomst van mobiliteit.

Robbert Dijkgraaf imponeerde een paar jaar geleden televisiekijkend Nederland met zijn DWDD Universitycollege over minuscule deeltjes: cellen, moleculen, atomen en nog kleiner. Tekenaar Dirk Ridder maakte er een stripversie van. HET ALLERKLEINSTE | 72 BLZ. | € 14,99

Tekst: Dayinta Perrier

1 2 3 4 5

Waarom dit boek? CvdW: ‘Twee jaar geleden zijn we gevraagd om columns te maken over mobiliteit. Destijds betwijfelden we of daar elke week iets over te schrijven is, maar door de razendsnelle ontwikkelingen lukt dat nu al ruim twee jaar. We hebben geprobeerd een nieuwe kijk op deze ontwikkelingen te geven door de zin van de onzin te scheiden.’ Voor wie is dit boek bedoeld? MS: ‘Onze insteek is dat de inhoud toegankelijk moet zijn voor iedereen. Het boek bestaat uit korte stukken, waardoor de materie makkelijk te verteren is. Waar mogelijk hebben we ook nieuwe feitjes of berekeningen toegevoegd, zodat het boek ook voor ingenieurs vernieuwend en interessant is.’ Hoe bent u te werk gegaan? MS: ‘Meestal bedenk ik gedurende de week een onderwerp met een nieuwe invalshoek voor de column. Op zaterdag werk ik dit verder uit en doe ik eventueel berekeningen om de informatie te checken. Dit schrijf ik op en dat laat ik dan lezen aan Carlo én aan mijn vrouw. Zij leest al mijn columns voor ze worden gepubliceerd.’ CvdW: ‘Deze zomer hebben we bedacht een bundel te maken van onze columns. We hebben toen elk afzonderlijk een selectie gemaakt en naast elkaar gelegd. We hadden dezelfde columns op het oog, dus moeilijk was het niet om deze bundel samen te stellen.’

Wat als apparaten zo slim worden dat zij ook emoties ontwikkelen? Dat is het centrale uitgangspunt van Dustin, een geinig vormgegeven, zeer interactief iPhone-verhaal gemaakt door het VPRO Medialab. DUSTIN | GRATIS TE DOWNLOADEN OP VPRO.NL/DUSTIN

Wel of niet meewerken met de bezetter? Voor die vraag kwam ook het Nationaal Luchtvaartlaboratorium in Amsterdam te staan in mei 1940. Men koos voor het eerste, maar tegelijkertijd waren sommige medewerkers actief in het verzet, schrijft Bram Elsenaar. ONDER DE VLEUGELS VAN GÖTTINGEN | 336 BLZ. | € 24,95

Wat heeft u zelf geleerd tijdens het schrijven? MS: ‘De columns geven mij de ruimte om dieper in sommige onderwerpen te duiken. Daardoor heb ik bijvoorbeeld geleerd hoeveel dakoppervlak we moeten bedekken met zonnepanelen om genoeg stroom op te wekken om compleet elektrisch te rijden. Het blijkt dat we dan slechts iets van tien procent van al ons dakoppervlak nodig hebben!’ Wat fascineert u aan dit onderwerp? CvdW: ‘Mobiliteit is gemeengoed geworden. We kunnen en willen steeds verder reizen. Volgens mij is reizen ook maatschappelijk steeds belangrijker geworden. We zijn eraan gewend onze familie aan de andere kant van de wereld te bezoeken. Tegelijkertijd is mobiliteit alles behalve duurzaam. De enige oplossing is ons hier uit te innoveren: met nieuwe technologie duurzame mobiliteit mogelijk maken.’

FOTO : BART VAN OVERBEEKE ; VINCENT VAN DE HOOGEN

Technologische innovatie en optimistische toekomstbeelden leveren de mooiste bouwwerken op. Maar de tand des tijds slaat soms onbarmhartig toe, maakt een nieuw seizoen Abandoned Engineering duidelijk. ABANDONED ENGINEERING | DISCOVERY CHANNEL | ELKE DINSDAG 20.30 UUR

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

59


Voorwaarts

Voorspellen is lastig, zeker als het om technologie gaat. Fanta Voogd verdiept zich maandelijks in de geschiedenis van de toekomst.

Stille lente

De geboorte van het milieubewustzijn Wie zich verdiept in het ontstaan van de milieubeweging stuit onherroepelijk op de Amerikaanse bioloog Rachel Carson en haar invloedrijke boek Silent Spring. In haar aanklacht tegen landbouwgif voert ze de Nederlandse bioloog Cornelis Jan Briejèr op als getuige-deskundige, een vergeten klokkenluider aan de wieg van het milieubewustzijn. In 1936 kreeg Rachel Carson als een van de eerste vrou- daagse lezer gesneden koek, maar waren destijds schokwen een vaste aanstelling als zoöloog bij het Bureau of kend en omstreden. Carson bracht onder de aandacht Fisheries, een onderzoeksinstituut van de Amerikaanse dat vetoplosbare, chloorhoudende bestrijdingsmiddelen overheid. Naast haar onderzoek en veldwerk publiceer- als DDT zich opstapelen in de voedselketen, waardoor er de ze regelmatig over het zeeleven. Haar boek The Sea ook bij dieren bovenaan de keten, zoals roofvogels, een Around Us (1951) was een bestseller, won prijzen en dodelijke dosis kon ontstaan. Carson wees ook op de gewerd bewerkt tot een filmdocumentaire. Hierdoor kon varen van niet-afbreekbare pesticiden voor de mens. ze haar baan bij het Bureau of Fisheries opgeven. Vlak na de Tweede Wereldoorlog hoorde Carson voor Vergeten dwarsligger het eerst over het nieuwe, revolutionaire bestrijdings- In haar boek voert Carson ‘a Dutch scientist’ ten tonemiddel DDT. Dichloordifenyltrichloorethaan bestond le. Deze ‘C.J. Briejèr’ wekt de nieuwsgierigheid van de al sinds de negentiende eeuw, maar pas in 1939 had Nederlandse lezer, vooral omdat Carson hem later in de Zwitserse scheikundige en Nobelprijswinnaar Paul het boek nog een paar keer uitgebreid aan het woord Hermann Müller ontdekt dat het goedje bijzonder ef- laat. Cornelis Jan Briejèr (1901-1986) is een interessanfectief was bij de bestrijding van de malariamug. In 1957 te, maar zo goed als vergeten figuur, die ons nog verder startte het Amerikaanse landbouwministerie er een ver- terugvoert naar de jonge jaren van het milieubewustzijn. delgingscampagne mee tegen rode vuurmieren. Met Briejèr was hoofd van de Plantenziektenkundige vliegtuigen werden er gigantische hoeveelheden DDT Dienst, een overheidsinstelling in Wageningen. Hoeen andere pesticiden over het land gesproeid. wel hij behoorde tot het agrarische establishment, was De campagne en het plaatselijke verzet daartegen hij met zijn visie op bestrijdingsmiddelen een dwarsvormden voor Carson de aanleiding zich nader te verdie- ligger. In april 1949 schreef hij in het Maandblad van de pen in de effecten van bestrijdingsmiddelen. Ze maakte Landbouwvoorlichtingsdienst het artikel Zijn wij op de gebruik van haar goede contacten met wetenschappers goede weg? in overheidsdienst, die haar voorzagen van vaak vertrouwelijke onderzoeksresultaten. Daarnaast verdiepte ze zich in de bestaande In 1957 waarschuwde Briejèr al voor internationale publicaties over het onderwerp. Nog voor publicatie van haar boek re- de groeiende resistentie van insecten ageerden het landbouwministerie en de che- tegen bestrijdingsmiddelen mische industrie – DDT-producent DuPont voorop – met brochures en artikelen die het gebruik van pesticiden vergoelijkten en promootten. Briejèr vreesde een ‘catastrophale’ verstoring van het Op 27 september 1962 lag haar boek in de Amerikaan- biologisch evenwicht en voorspelde: ‘Het is niet uitgeslose boekwinkels. De titel Silent Spring verwijst naar het ten dat de mens zichzelf langzaam zal vergiftigen met de verstommen van vogelzang, als gevolg van de inzet van chemische stoffen die zowel in land- en tuinbouw als bij bestrijdingsmiddelen. Haar conclusies zijn voor de heden- de bereiding van voedsel worden gebruikt.’ 60

DE INGENIEUR • JANUARI 2021


1962

‘Toekomstige historici zullen zich waarschijnlijk verbazen over ons verwrongen besef van proporties. Hoe kunnen intelligente wezens hun best doen een paar ongewenste soorten onkruid en insecten te beheersen met een methode die hun eigen soort bedreigt met ziekte en dood?’ De Amerikaanse bioloog Rachel Carson in haar boek Silent Spring.

Acht jaar later waarschuwde Briejèr in een artikel voor het maandblad van TNO voor de groeiende resistentie van insecten tegen bestrijdingsmiddelen. Dit artikel ge­ bruikte Carson als basis voor haar hoofdstuk over het resistentieprobleem. Zij begon een correspondentie met Briejèr, waaruit een langdurige vriendschap ontstond. Dode lente Een groter contrast is niet denkbaar. Terwijl Briejèrs ar­ tikel uit 1949 alleen werd opgepikt door de Zierikzeesche Nieuwsbode, werd het boek van Carson in 1962 als serie integraal opgenomen in het invloedrijke tijdschrift The New Yorker. Silent Spring werd bij verschijnen uitgebreid besproken door de landelijke dagbladen en tv­zenders. Ook gerenommeerde Europese kranten en bladen, waar­ onder Elseviers Weekblad, besteedden er volop aandacht aan. Er volgden vele vertalingen. De Nederlandse ver­ taling Dode Lente verscheen in 1963. Ondanks tegenwerking vanuit de chemische industrie, de beschuldiging dat Carson een communist was en de ronduit seksistische uitlatingen door sommige recensen­ ten, was de impact van Silent Spring enorm. Het bewoog president John F. Kennedy ertoe een grootscheeps onder­ zoek te gelasten, dat de claims van Carson grotendeels

bevestigde. In 1972 werd het gebruik van DDT in de Ver­ enigde Staten verboden en het jaar daarop ook in Neder­ land. Belangrijker nog is dat het succes van het boek leidde tot het ontstaan van allerlei lokale milieuactiegroepen. Zilveren Sluiers Tijdens de vier jaar dat Carson aan haar boek werkte, streed ze tegen borstkanker. Zij hield dat zoveel mogelijk geheim, omdat ze vreesde dat men haar objectiviteit in twijfel zou trekken als het ging om haar (voorzichtige) claim dat DDT kankerverwekkend is. Op 14 april 1964 overleed Carson. Ze werd 56 jaar oud. Briejèrs openlijke bewondering voor zijn Amerikaan­ se vriendin had zijn positie bij de Plantenziektenkundige Dienst verzwakt. Hij schreef aan Carson dat de Neder­ landse chemische industrie hem onder druk zette, maar dat daaraan een eind kwam na de gunstige conclusies van Kennedy’s onderzoekscommissie. In 1965 ging Brie­ jèr met vervroegd pensioen. Op de typemachine die hij bij zijn vertrek cadeau kreeg, schreef hij zijn eigen boek over pesticiden, met de bloemrijke titel Zilveren Sluiers en Verborgen Gevaren (1967). Maar in het licht der eeuwig­ heid moet hij toch vooral worden geëerd als vroege klokkenluider en informatiebron van Rachel Carson.

Een vliegtuigje besproeide in 1948 twaalfhonderd schapen in de staat Oregon met DDT om ze te ontdoen van teken. foto: ap photo

JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

61


Teamgeest

Nederland telt tientallen studententeams waarin aankomende ingenieurs zich een jaar lang fanatiek inzetten om toe te werken naar een concreet doel.

Zelfbouwvliegtuig wordt elektrisch De luchtvaart heeft op zijn zachtst gezegd nogal een uitdaging: zich de komende decennia omvormen tot een sector die niets meer uitstoot. Dat begint klein, bijvoorbeeld bij het project DragonFly, waar studenten van hogeschool Inholland werken aan een elektrisch aangedreven vliegtuigje. Tekst: Jim Heirbaut

Een lichtgewicht composieten zelfbouwvliegtuig uit de jaren tachtig van de vorige eeuw is de basis voor de Dragonfly. Serieuze hobbyisten konden een bouwpakket bestellen en de tweezitter zelf in elkaar zetten. ‘Volgens mij hebben er wereldwijd zo’n zeshonderd Dragonfly’s gevlogen’, vertelt Arnold Koetje, docent bij de opleiding aeronautical engineering van hogeschool Inholland in Delft en programmaleider van project DragonFly. Opvallendste eigenschap van het toestel is dat aan de voorkant ook twee grote vleugels zitten; het ontwerp staat ook wel bekend als canard of tandem wing. Door de dubbele set

vleugels heeft het wat weg van een libelle, dragonfly in het Engels. ‘Het was destijds vooral in de Verenigde Staten een populair sportvliegtuigje. Het toestel is daar ook gebruikt voor woon-werkverkeer.’ Zeshonderd kilogram Onder leiding van Koetje hebben de studenten inmiddels de hand weten te leggen op twee exemplaren van het vliegtuigje, dat inclusief lading zo’n zeshonderd kilogram weegt. Het eerste wordt onder toeziend oog van de praktijkdocenten van Inholland op dit moment afgebouwd door studenten, waarbij de nadruk ligt op de constructie van

Onderzoek Student Luca Baak werkt voor zijn afstudeer­ project aan een ontwerp voor het frame van een elektromotor. 62

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

glasvezelversterkt composiet, bijvoorbeeld om aanwezige onderdelen te herstellen of ontbrekende onderdelen te maken. ‘Die composieten constructies mogen onze studenten zelf maken. Ze programmeren de robotarm die de mallen freest en bedienen zelf de speciale oven die we voor de composieten hebben staan.’ De tweede Dragonfly is inmiddels neergestreken in een gehuurde werkplaats op Technology Park Ypenburg, een gebied waar de gemeente Den Haag snel doorgroeiende techbedrijven (scale-ups) wil huisvesten. ‘Dit toestel gaan we als eerste ombouwen tot elektrisch exemplaar. Oorspronkelijk zijn voor de Dragonfly benzinemotoren gebruikt, afgeleid van de Volkswagen Kever en Subaru, maar deze krijgt een elektromotor en accu’s’, vertelt Koetje. Accuzwaartepunt Superingewikkeld hoeft dat niet te zijn. ‘Bij het ombouwen komen de studenten erachter dat een elektrische aandrijflijn eenvoudiger is dan een fossiele. Bij een elektromotor treedt bovendien veel minder slijtage op. Het is niet voor niets dat sommige van de eerste Tesla’s meer dan een miljoen kilometer op de teller hebben.’ Zijn er dan helemaal geen uitdagingen? ‘Jawel, genoeg. Je moet goed nadenken over

Testen Een ervaren piloot demonstreert de werking van de flight simulator. foto ’ s : project dragonfly


Naam: Project DragonFly Aantal leden: 25 Doel: een elektrische aandrijving voor een vliegtuig maken Perspectief: de luchtvaart stapje voor stapje duurzamer maken

waar je de accupakketten plaatst, want die bepalen het zwaartepunt van het vliegtuig. Ook zal dit elektrische vliegtuigje nog een beperkte vliegduur van een uur hebben.’ Ander punt van aandacht is de warmtehuishouding van de elektrische componenten. ‘Verschillende bedrijven die elektrische vliegtuigen ontwikkelen hebben al een keer brand aan boord van hun experimentele prototypen gehad.’ Digitale tweelingbroer Project DragonFly is geen studententeam in traditionele zin, maar een intensieve samenwerking met bedrijven. Sommige daarvan brengen veel ervaring mee, waaronder Saluqi Motors in Helmond, dat zeer ervaren is met elektrische aandrijflijnen. De investeerders van dat bedrijf verwachten dat Dragonfly in 2021 een werkend demovliegtuig kan laten zien. In 2022 wil het team echt vliegen met zijn aangepaste toestel. Koetje bespeurt bij veel van de studenten een idealistische inslag. ‘Sinds een paar jaar richt onze opleiding zich op het verduurzamen van de luchtvaart en we merken dat veel studenten speciaal hiervoor komen.’ Voor hen is een hands-on project als Project DragonFly ideaal. ‘We willen echt goede ingenieurs op de markt brengen. Hier kunnen

ze werken met de nieuwste technieken.’ Een voorbeeld daarvan is de digital twin die de studenten van het vliegtuig ontwikkelen. Dit is een digitale versie van het toestel, waar allerlei zaken al op getest kunnen worden. ‘Zo’n digital twin gaat de ontwikkeling van nieuwe vliegtuigen enorm versnellen. Hoe lang is er niet aan de JSF gewerkt? Twintig, dertig jaar? Dat moet sneller.’ Werken aan die digitale twin gebeurt onder andere met een virtual reality-bril op of met een Hololens (augmented reality). ‘Die spullen geven snel meer inzicht in je ontwerp. Heb je het slim ontworpen, kan een monteur overal bij? Problemen pik je er sneller uit met een VR-bril.’ Een deel van de studenten ontwikkelt op dit moment een vluchtsimulator voor de elektrische Dragonfly. Die gaat dienen om de piloten te trainen, maar ook om te valideren of een ontwerp in de praktijk goed werkt. Op de simulator zijn bewegingen en trillingen na te bootsen in virtual reality, waardoor het behoorlijk echt overkomt. ‘Doe je kleine aanpassingen aan de vleugels, dan kun je direct testen hoe het toestel anders vliegt. Ik zie hier wel een afzonderlijk studententeam uit ontstaan.’

FOTO : NASA / JPL CALTECH

Vliegen boven Mars Marswagentjes zijn er al langer. Deze maand vliegt NASA voor het eerst met een helikopter over de planeet Mars.

Ingenieur van het Jaar Komende maand wordt de winnaar van de Prins Friso Ingenieursprijs bekendgemaakt. Wie zijn de drie genomineerden?

Zonkracht uit de ruimte In 2030 gaat een experimentele Chinese satelliet in de ruimte zonne-energie opvangen, voor gebruik op aarde.

Leren coderen Jasper Küller van Accenture heeft een missie: iedereen aan het programmeren krijgen. Of het nu scholieren, vluchtelingen, gedetineerden of managers zijn. DE INHOUD IS ONDER VOORBEHOUD

Nieuwe motor Studenten bereiden de tweede DragonFly voor op de elektrische aandrijflijn van Saluqi Motors. JANUARI 2021 • DE INGENIEUR

63


Vragenvuur

Acht prikkelende vragen aan televisiepresentator Art Rooijakkers. Onlangsbracht hij het boek De eeuw van mijn dochters uit, een bundel van zijn columns uit Het Parool.

Tekst: Dayinta Perrier

64

Wat is het laatste dat u zelf heeft gerepareerd?

Het mandje van de fiets van mijn dochter, denk ik. Ik ben echt geen klusser. Dus wat ik maak, kan niet te moeilijk zijn en ik zal er nooit een tien voor krijgen.

Voor welk probleem zouden ze nu eindelijk eens iets slims moeten uitvinden?

Het zou handig zijn als ik weet hoe ik kleine dingen kan repareren die niet werken, zoals een klemmende deur. Er zijn natuurlijk al tutorials, maar ik ben linkshandig en dan is alles net wat moeilijker.

De zelfrijdende auto is op komst. Stapt u zonder bezwaren in?

Zeker weten. Ik heb meer vertrouwen in die auto dan in mezelf. Ik rijd nu al met adaptive cruise control, dus hoe meer de auto kan hoe beter. Een automatisch systeem is veel minder snel afgeleid dan ikzelf. Ik stap ook gewoon een vliegtuig in, ook al weet ik niet hoe dat werkt.

Hoe voorkomt u dat een robot uw baan inpikt?

Door de juiste baan te kiezen. Robots kunnen eigenlijk alles al, maar één ding kunnen ze niet: contact maken, ze missen sociale vaardigheden. Als journalist moet je dat juist wél kunnen.

Wie is uw held op techniekgebied?

Elon Musk. Moet je kijken wat hij doet van Tesla tot SpaceX. Het is misschien niet altijd ethisch helemaal verantwoord, maar hij durft te dromen en dwars te denken. Dat vind ik inspirerend.

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

Communicatiemiddelen op afstand en dan vooral de telefoon. Hierdoor ben je nooit meer alleen. Deze middelen maken het makkelijker om te communiceren. Er is echter vooral meer communicatie, niet per se betere. We zijn nu een slaaf van onze telefoon.

Hoe hoog zullen de dijken zijn in het jaar 2100?

Zeker een stuk hoger dan nu, en de zeespiegelstijging stopt natuurlijk niet in 2100. Ik denk dat het aanzicht van de kust compleet is veranderd tegen die tijd. Grote delen van de Randstad zullen we beschermen met dijken. Andere delen verplaatsen we misschien richting het oosten. Deze gebieden laten we wellicht onderlopen. Maar ik hoop dat we het meeste zullen beschermen. Veel plaatsen in de Randstad zijn veel te mooi om te verliezen.

Dilemma: u mag kiezen, opgroeien eind twintigste eeuw of begin eenentwintigste eeuw. Wat doet u?

Eind twintigste eeuw. De tijdgeest in de periode waarin iemand opgroeit heeft veel invloed op de vorming van een persoon. Die bepaalt hoe ouders hun kinderen opvoeden. De jaren negentig waren optimistisch. Er waren weinig zorgen en kinderen groeiden in die tijd op met het idee dat alles mogelijk is. De generatie die nu opgroeit, leeft in een zorgelijke tijd. De klimaatcrisis ligt op de loer, er is een pandemie uitgebroken waardoor kinderen leren wie ze lief is op afstand te houden, en er komt een nieuwe economische crisis aan. Kinderen zullen hierdoor naar mijn verwachting minder onbezorgd opgroeien.

DE INGENIEUR • JANUARI 2021

FOTO : LIN WOLDENDORP


Ben jij onze eerstvolgende Chartered Engineer? “Het chartership past binnen mijn doel om verbonden te blijven met mijn Nederlandse ingenieurswortels. Voor het uitvoeren van managementrollen zal ik zichtbaar zijn als een sterke ingenieur. Het sluit heel goed aan bij mijn kernwaarde van eerlijkheid en bij de verantwoordelijkheden die een ingenieur heeft.”

“Het chartership biedt een raamwerk van competentiegebieden voor de ingenieur om hun doelen en doelstellingen op te bouwen. Dit geeft een proces van voortdurende ontwikkeling van professionele competentie.” Rafik Djigouadi CEng

Willem Keij CEng

Wat biedt professionele registratie jou als ingenieur? Een kwalificatie Een internationaal erkende kwalificatie voor ingenieurs als Chartered Engineer (CEng) of Incorporated Engineer (IEng). Een structuur Biedt een structuur voor kennisuitwisseling en continue professionele ontwikkeling op diverse technische werkvelden en disciplines. Sleutelelementen hierbij zijn: reflectief leren, peer review, en ontwikkeling van de kennis en ervaring van de ingenieur.

Erkenning Een uitgelezen kans voor excellente en toegewijde ingenieurs om zich te onderscheiden van niet-geregistreerde ingenieurs. Bewijs Het is een bewijs van bekwaamheid en betrokkenheid, plus voor het bereiken én behouden van een professionele kwaliteitsnorm.

Toegang tot Toegang tot interessante projecten en dito banen. In een groeiend aantal landen is Chartership vereist voor het verwerven van projecten op hoog niveau. Chartered Engineers stellen de normen die anderen volgen Start direct! www.charteredengineer.nl


Plan je studie met de online professional development tool KIVI en het hoger technisch onderwijs helpen studenten goed op weg

Het hoger technisch onderwijs wil studenten optimaal

techniekfaculteiten sluiten een collectief lidmaatschap

voorbereiden op het beroep van ingenieur door kennis,

bij KIVI af voor studenten en docenten. Zo’n lidmaatschap

vaardigheden en beroepshouding te ontwikkelen en hen

vergroot de aansluiting bij de beroepspraktijk en

in contact te brengen met ervaren ingenieurs en inzicht

(internationale) carrièrekansen van studenten.

te geven in carrièremogelijkheden. Steeds meer

Kijk voor meer informatie: www.kivi.nl/hto

KIVI voor studenten • Gebruik van de Online Professional Development (OPD) tool voor professionele ontwikkeling en opbouw van het portfolio tijdens de studie. Dit helpt studenten tijdens de studie, bij stagevoorbereiding en afstuderen;

• Toegang tot 400 KIVI-bijeenkomsten per jaar; • Toegang tot de ‘international community’ via de KIVI afdeling International Engineers; • Toegang tot de KIVI Ingenieurscoaches voor 1 op 1 loopbaanbegeleiding; • Gebruik maken van

het KIVI-netwerk; • Digitale versie van het magazine De Ingenieur. Kivi voor docenten • Structurele invulling van aansluiting bij de beroepspraktijk voor accreditatie.