De Ingenieur mei 2023

Page 1

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST NR. 5 JAARGANG 135 MEI 2023 DE INGENIEUR Offshore wind Grotere turbines in slimmere parken Meriç Kessaf: Help slachtoffers aardbeving met bouwkundige kennis ORGANEN UIT DE FA BRIEK PAMPUS | AI-DRONE | QUANTUMCOMPUTERS | KUNST-DASSENBURCHT | KIVI-TECHNOLOGIELEZING Tata-theater Onder de rook van de Hoogovens

Collective membership of KIVI:

make your teachers, researchers and students part of thé engineering network in the Netherlands

Being connected with society and the world is essential for education. A good network that keeps you informed of developments in both technology and the market is therefore a must. And also, you want the results of your research efforts to be properly picked up and disseminated. Therefore it’s good to meet people who are familiar with the matter and put it in the right

frame. You will find them as technical professionals at KIVI (Royal Netherlands Society of Engineers). And on top of that it’s of course important to prepare students for the labour market. That’s why you should make teachers, researchers and students collective members of KIVI and let them benefit from being part of the largest engineering platform in the Netherlands.

Find more information about the KIVI collective membership on the KIVI website:

Vooraf

Pancras Dijk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

Bionische techniek

‘Als de mens de werking van een orgaan kent, dan moet hij in staat zijn het te bouwen.’ Het zijn de woorden van Willem Kol . Als uitvinder van de kunstnier (1943), het kunsthart en de hartlongmachine (beide 1956) geldt de als internist opgeleide medisch uitvinder als de vader van de kunstorganen. De man die miljoenen levens redde heet zijn biogra e, en daarvan is geen woord gelogen. Acuut nierfalen of het ontbreken van een geschikt donorhart hoefden dankzij Kol niet langer direct fataal te zijn.

Kol legde met zijn oorlogsonderzoek de basis voor een nieuwe ontwikkeling in de geneeskunde. De bionische techniek deed haar intrede, een samentrekking van biologisch en elektrisch. Daar zitten we nog middenin, lijkt het. Want hoewel we – zoveel decennia na Kol s uitvindingen – alweer veel meer van de werking van organen begrijpen, is de ontwikkeling van die kunstorganen nog altijd volop gaande. Inmiddels bevindt het onderzoek zich veelal op het extreem complexe niveau van de cel.

In het omslagverhaal van deze maand staan we stil bij de stand van zaken op het gebied van kunstmatige organen. We zoomen daarbij extra in op de nier, het hart en de baarmoeder, gebieden waar de afgelopen jaren interessante stappen vooruit zijn gezet.

Het zijn nog geen grote stappen, maar ze kunnen van vitaal belang zijn. Want er zijn nog miljoenen levens te redden.

Op de cover

Een kunstlong als deze blijft waarschijnlijk altijd toekomstmuziek. Maar intussen boeken medisch technologen vooruitgang in de ontwikkeling van kunstorganen.

ILLUSTRATIE : SHUTTERSTOCK

MEI 2023 • DE INGENIEUR 1
PORTRET : ROBERT LAGENDIJK
Er zijn miljoenen levens te redden

Redactie

Pancras Dijk (hoofdredacteur)

Astrid van de Graaf (eindredacteur)

Jim Heirbaut

Marlies ter Voorde

Redactieadres

Prinsessegracht 23

2514 AP Den Haag

Postbus 30424

2500 GK Den Haag

TEL 070 391 9885

E-MAIL redactie@ingenieur.nl

WEBSITE deingenieur.nl

Vormgeving

Eva Ooms

Sales

Pascal van der Molen

E-MAIL sales@kivi.nl

Druk

Drukkerij Wilco, Amersfoort

De Ingenieur verschijnt twaalf maal per jaar.

© Copyright 2023

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 daaraan alsnog te voldoen.

ISSN 0020-1146

Abonnementen 2023

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

Abonnement voor niet-leden (inclusief btw):

printmagazine: € 150,- per jaar

digitaal: € 99,- per jaar

losse nummers: € 17,50 (inclusief verzending)

Abonnementen worden tot wederopzegging aangegaan en ten minste voor de vermelde periode. Het abonnement kan na deze periode per maand worden opgezegd. U kunt uw opzegging het beste doorgeven via onze website: 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’.

WEBSITE deingenieur.nl

ADRES Postbus 30424, 2500 GK Den Haag

E-MAIL abonneeservice@ingenieur.nl

TEL 070 39 19 850

(bereikbaar op maandag, dinsdag en donderdag van 9 tot 15.30 uur)

De Ingenieur als pdf

Abonnees en leden die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, kunnen daarvoor terecht op de website: deingenieur.nl/pdf

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 maandelijks het technologietijdschrift De Ingenieur. Kijk voor meer lidmaatschapsvoordeel op kivi.nl.

Contributie 2023

Regulier lidmaatschap: € 165,-

30 jaar of jonger: € 45,-*

Studentlidmaatschap: € 22,50*

Seniorlidmaatschap: € 130,-

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 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

E-MAIL ledenadministratie@kivi.nl

Volg ons ook op

35 | Inbox Reacties van lezers

37 | Zien & Doen

Explosie van kleur in de Kunsthal

56 | MEDIA

Technici en de totalitaire verleiding

Tijd als mysterie

AI onder de loep

Eindhoven zoekt talent

40 | Eureka

Bierpoeder en andere productontwerpen van morgen

55 | Uit de vereniging Oplossingen voor kernafval

60 | Voorwaarts

De wet van Moore

62 | Startup De denkende drone van MultiRotorResearch

PERSOONLIJK

46 | DRIVE Meriç Kessaf zet zich in voor wederopbouw in Syrië en Turkije

52 | Quote

Bert Hesse over de kunstburcht voor dassen

59 | Q&A

Christine Otten schreef toneelstuk over Tata Steel

64 | Vragenvuur

Museumdirecteur

Amito Haarhuis

COLUMNS

11 | Punt

Martijn Schiphouwer over Gemaal IJmuiden

23 | Möring

Hoe ik een Emmy en een Gouden Kalf won

28 | Enith

Frituurfietsen

29 | Podium

Vanessa Evers

39 | Jims verwondering

Burgers in Brussel

45 | Rolf zag iets nieuws

Hangbrug

RUBRIEKEN 4 | NIEUWS Zelfrijdende wegafzetting Klimaatlat voor de bouw Stalen buste Warmtepomp

Het functioneren van menselijke organen kan het verschil maken tussen leven en dood. Medische technologen werken hard aan kunstmatige alternatieven. Daarbij boeken ze vooruitgang, al gaat dat langzaam.

20 | ‘Waar willen we heen als digitale samenleving?’

Nederland is een van de meest gedigitaliseerde landen in de wereld. Toch moeten we digitalisering als op zichzelf staande transitie veel serieuzer nemen. Dat zei Jeannine

Peek, boegbeeld van de Topsector ICT, in de KIVI-Technologielezing die zij eerder deze maand uitsprak in Den Haag.

24 | Gigawatts uit wind op zee

In 2030 wil het kabinet tien keer zoveel energie oogsten op de Noordzee als nu. Om die opschaling te realiseren moet het allemaal een stuk efficiënter. Deel 1 van een nieuwe serie over offshore windenergie.

30 | Optimaliseren met qubits

Ooit ridiculiseerden informatici de quantumcomputers van D-Wave Systems. Nu gebruiken wetenschappers diezelfde computers. Vanwaar die omslag en hoe werken de machines?

48 | Elektrisch erfgoed

Om Amsterdam te beschermen tegen de vijand werd in de mondng van het IJ een eiland opgespoten. Nu gaat fort Pampus opnieuw voorop in de strijd: om als eerste Werelderfgoedsite energieneutraal en zelfvoorzienend te worden.

beeld : bart van overbeeke beeld : d - wave ; paul de ruiter architects 12 Orgaan voor orgaan NR. 5 JAARGANG 135 MEI 2023
MEI 2023 • DE INGENIEUR 3

Warmtepomp beter voor klimaat

Een warmtepomp is beter voor het klimaat dan een op aardgas gestookte cv-ketel, ook als het materiaalgebruik van het apparaat wordt meegerekend. Dat blijkt uit onderzoek van TNO.

Tekst: Marlies ter Voorde

Om de energietransitie voor elkaar te krijgen, wil het kabinet cv-ketels in woningen zoveel mogelijk vervangen door warmtepompen. Warmtepompen draaien immers op stroom in plaats van gas. Bovendien zijn ze efficiënter: een cv-ketel gebruikt energie om warmte te produceren, een warmtepomp alleen om warmte te verplaatsen.

Toch is er discussie over het effect van warmtepompen op het klimaat. Want wat als de productie, het gebruik en de afvalverwerking van de materialen worden meegerekend? Ook dan is de broeikasgasemissie van een warmtepomp lager dan van een cv-ketel, concludeerde onderzoeksinstituut TNO deze maand uit een verkennende studie. Hoeveel het scheelt hangt vooral af van de warmtevraag, de elektriciteitsmix en het gebruikte koudemiddel, het gas of vloeistof dat de warmte

transporteert. ‘De meest voorkomende koudemiddelen in Nederlandse warmtepompen zijn momenteel R410a en R32’, zegt TNO-onderzoeker Elisabeth Keijzer. Dit zijn synthetische fluorkoolwaterstoffen met een zeer sterke broeikaswerking. En daarvan kan wel eens wat weglekken, bijvoorbeeld bij de (de)montage.

De efficiëntie van de warmtepomp blijkt deze klimaatimpact van het koudemiddel meestal ruimschoots te compenseren, concludeerde TNO. Alleen bij een laag energieverbruik én een warmtepomp op 100 procent grijze stroom én een relatief klimaatonvriendelijk koelmiddel, is het verschil in klimaateffect tussen een warmtepomp en een gasgestookte cv-ketel niet significant. Bovendien worden warmtepompen steeds klimaatvriendelijker. ‘R410a maakt plaats voor het minder schadelijke R32 en ook steeds vaker voor propaan’, zegt Keijzer. Dat heeft een veel lagere klimaatimpact.

Dankzij Europese regelgeving worden gassen zoals R32 en R410a binnenkort versneld uitgefaseerd. Omdat daarnaast de energiemix vergroent, komt de warmtepomp steeds gunstiger uit de vergelijking.

WindEurope

Welke rol speelt windenergie in de energiemix van de toekomst en welke technische uitdagingen liggen er nog? Die vragen stonden eind vorige maand centraal op de grote conferentie WindEurope in Kopenhagen. Een groep studenten en jonge wetenschappers van het TU Delft Wind Energy Institute reisde in elektrische busjes naar de Deense hoofdstad en hield er speciaal voor De Ingenieur een blog bij. ‘We zijn trots dat onze generatie de energietransitie zal versnellen’, schreef een van de bloggers. Lees hun inspirerende bijdragen op deingenieur.nl. (PD)

Natuurwetten

Een op kunstmatige intelligentie gebaseerd computermodel blijkt in staat natuurkundige wetten op te stellen. Het door Amerikaanse wetenschappers ontwikkelde model AI-Descartes ‘bedacht’ op basis van logisch redeneren de derde wet van Kepler uit 1619, waarmee de omlooptijd van twee hemellichamen te bepalen is uit hun onderlinge afstand, maar ook Einsteins formule voor tijddilatatie uit 1905, die de vertraging van de tijd voor een bewegende waarnemer berekent en de theorie van Langmuir uit 1918, die beschrijft hoe gasmoleculen aan een vast oppervlak vastkleven. (MtV)

Lees het laatste technieknieuws op deingenieur.nl

4 DE INGENIEUR • MEI 2023 xxxx p.22 xxxx p.23 xxxx p. 26 xxxxx p.18
ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT REDACTIE@INGENIEUR.NL
foto ’ s : depositphotos

Voor Go-Barry worden bestaande afzettingen op movers geplaatst, een systeem van rupsbanden.

foto : studio retouched

Proef met innovatieve wegafzetting op A2

Een slimme, op afstand bestuurbare wegafzetting vereenvoudigt en versnelt wegwerkzaamheden. De innovatieve smart barrier wordt getest op de A2.

Tekst: Pancras Dijk

Bij werkzaamheden aan de weg zijn wegafzettingen onvermijdelijk. Gesloten barrières verschaffen wegwerkers meer veiligheid dan de bekende oranje kegels, maar hebben als nadeel dat het opzetten en weghalen ervan soms wel enkele uren kan duren. Op drukke wegen waar werkzaamheden alleen in de nacht kunnen plaatsvinden is die tijd er vaak niet.

Daarvoor biedt de Go-Barry een oplossing. Het idee dateert al uit 2019. ‘We waren aan het werk op de Houtribdijk tussen Enkhuizen en Lelystad, maar wegens vleermuizen in de buurt mochten we de betonnen wegbarrière niet meer ’s nachts verplaatsen’, zegt Thijs Hagedoorn, hoofduitvoerder bij Boskalis Nederland en bedenker van de Go-Barry. ‘Dat was een probleem, want overdag was het

onmogelijk om een weghelft af te sluiten.’ Hagedoorn bedacht daarop een afzetting die zichzelf verplaatst en veilig van een afstand kan worden bestuurd.

‘Ik dacht dat die al wel zou bestaan, maar dat bleek niet zo te zijn’, zegt Hagedoorn, die voor de doorontwikkeling ook Rijkswaterstaat inschakelde. De proef op de A2 ter hoogte van de Maasbrug bij Wessem in Limburg is daarmee een wereldprimeur.

Hagedoorn ziet alleen maar voordelen. ‘Een bekende frustratie van weggebruikers is dat er een groot stuk van de weg is afgezet, terwijl er maar op een klein gedeelte werkzaamheden plaatsvinden’, zegt Hagedoorn. ‘De Go-Barry rijdt met de werkzaamheden mee, zodat die alleen daar hoeft te staan waar wordt gewerkt.’

Niet alleen worden de afgezette weggedeelten korter, de afzettingen kunnen ook eerder weg omdat het aantal uren dat de wegwerkers kunnen werken fors toeneemt.

Voor het systeem worden bestaande afzettingen namelijk op movers geplaatst, een systeem van rupsbanden. Binnen twee

minuten kan zo een complete rijstrook worden afgezet, wat voorheen uren duurde. Voor de pilot is de Go-Barry voorzien van radars om vast te stellen hoe automobilisten reageren. Daarnaast melden sensoren als de afzetting door een auto is geraakt. Hagedoorn heeft alle vertrouwen in de

Binnen twee minuten kan een complete rijstrook

worden afgezet

veiligheid. Simulaties wijzen uit dat de Go-Barry beter bestand is tegen botsingen dan de oude, stalen afzettingen. De komende maanden staat er nog een tiental pilots gepland in samenwerking met Travinci, de Papendrechtse startup die de Go-Barry maakt. Boskalis en Rijkswaterstaat voorzien een inzet van het systeem op grote schaal. •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 5

Tanks voor Oekraïne

Nederland koopt samen met Denemarken veertien Leopard 2A4-tanks voor Oekraïne. Deze moeten Oekraïne overwicht geven op het slagveld. Na revisie gaan de gevechtstanks er zo snel mogelijk naartoe, waarschijnlijk in 2024. Nederland en Denemarken delen de kosten van ongeveer 165 miljoen euro. Eerder dit jaar kocht Nederland samen met Denemarken en Duitsland al honderd Leopard 1-tanks voor Oekraïne.

De Leopard 2A4

De Leopard 2A4 staat bekend om zijn grote vuurkracht, goede bescherming van de manschappen en hoge snelheid. Daarnaast kan de tank niet alleen door het water rijden, maar is hij ook geschikt voor deep wading, waarbij het voertuig, voorzien van een onderwaterschacht (een soort snorkel), geheel onder water verdwijnt.

gewicht

leeg 52.000 kilogram

gevechtsklaar 55.150 kilogram

actieradius

weg 340 kilometer offroad 220 kilometer

4 bemanningsleden

commandant bestuurder

schutter lader

snelheid

vooruit 72 kilometer per uur

achteruit 31 kilometer per uur

hoogte 2,99 meter

lengte met schietbuis op 12-uurstand 9,67 meter

Andere militaire voertuigen

Voertuigen die Nederland leverde of heeft toegezegd, of waarbij Nederland meewerkte aan de levering (stand van zaken op 20 april 2023).

T-72-tanks YPR-pantservoertuigen Fennekverkenningsvoertuigen

Vikingrupsvoertuigen

Leopard 1-tanks

Ymke Pas/De Ingenieur/Bron: Defensie.nl

6 DE INGENIEUR • MEI 2023 NIEUWS
waadvermogen
14x + 45x 196x 100x
waden 1,20 meter diepwaden 4,00 meter

Nieuwbouw gaat voortaan eerst langs de klimaatlat

Nieuwe woningen moeten in Nederland voortaan voldoen aan richtlijnen voor klimaatbestendigheid. Dat besluit is half april bekrachtigd door het kabinet.

Wie zijn zinnen heeft gezet op een nieuwbouwhuis in een van de uiterwaarden, komt wellicht van een koude kermis thuis. Alle nieuwe woningen dienen voortaan bestand te zijn tegen het klimaat van de toekomst. Woningbouwbedrijven moeten rekening houden met de toenemende kans op overstromingen, wateroverlast, extreme droogte, hitte en bodemdaling.

Hiervoor heeft het kabinet de ‘landelijke maatlat voor een groene klimaatadaptieve gebouwde omgeving’ in het leven geroepen. Die werd op 19 april bekrachtigd door minister Harbers van Infrastructuur en Waterstaat, minister De Jonge van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening, minister Van der Wal van Natuur en Stikstof en medeoverheden.

Woningen mogen alleen nog op locaties worden gebouwd die over tientallen jaren nog steeds geschikt zijn om te wonen, of de bouwstijl moet aan de veranderende

omstandigheden zijn aangepast – denk bijvoorbeeld aan drijvende woningen.

De ‘klimaatlat’ bevat ook richtlijnen voor de impact die de bouw mag hebben op de natuurlijke omgeving. Bouwbedrijven moeten rekening houden met de gevolgen voor water, bodem en biodiversiteit. In 2050 moet Nederland klimaatbestendig en ‘waterrobuust’ zijn ingericht, schrijft het kabinet. ‘Dit doen we door toepassing van meer groen in en om de stad en door een betere balans van het bodem- en watersysteem te creëren.’ Het uiteindelijke doel is de negatieve gevolgen van klimaatverandering op de volksgezondheid te beperken en de overlast voor mensen en schade aan gebouwen en hun directe omgeving zoveel mogelijk tegen te gaan.

Het water en de bodem worden sturend: de mens voegt zich weer meer naar de natuurlijke omstandigheden, zoals dat tot duizend jaar geleden ook gebeurde. Daarna zijn Nederlanders het land naar hun hand gaan zetten met dijken, sloten, pompen en gemalen.

‘Daar zijn we trots op en we hebben vertrouwen in de maakbaarheid van het landschap’, schreef het kabinet vorig jaar in een brief aan de Tweede Kamer, ‘maar nu lopen we tegen de grenzen van het wateren bodemsysteem aan.’ Dat beïnvloedt

de beschikbaarheid en kwaliteit van het drinkwater, de scheepvaart, de landbouwopbrengst en op de natuur.

‘Dit is een belangrijke stap in het beleid rond de toekomstige leefomgeving’, zegt Nikéh Booister, adviseur waterveiligheid en klimaatadaptatie bij ingenieursadviesbureau Sweco. ‘Gebiedsontwikkeling is een gedeelde taak van veel verschillende partijen. Het is essentieel dat die dezelfde taal spreken. Want wat betekent “klimaatbestendig” eigenlijk? Deze maatlat helpt het concreet te maken, zodat we straks allemaal op één lijn zitten.’

Hoewel het kabinet schrijft dat het klimaatbestendig maken van Nederland nu minder vrijblijvend wordt, is de maatlat nog niet dwingend. De juridische borging en de financiële consequenties moeten nog worden verkend en maatregelen kunnen per locatie verschillen, afhankelijk van bijvoorbeeld de grondsoort en bebouwing in de omgeving.

Booister: ‘Toch had ik had graag duidelijker prestatie-eisen gezien. Men is in verschillende regio’s al langer met dit onderwerp bezig, en daar zijn de uitwerkingen vaak concreter dan in deze maatlat. Maar ik begrijp hoe lastig het is. De opgave is complex en er zijn grote verschillen tussen regio’s.’ •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 7
Tekst: Marlies ter Voorde
foto : depositphotos

Staal op de Waal

Tekst:

Een ‘monument voor menselijkheid en innovatie’ noemt de maker dit handgemaakte kunstwerk van acht meter breed, zeven meter hoog en 23.000 kilogram zwaar. Bovenal is het een eerbetoon aan ingenieur en fabrikant Gerard Philips (1858-1942), grondlegger van het Philips-concern.

De Nijmeegse kunstenaar Andreas Hetfeld, die eerder al bekendheid verwierf met een torenhoog Romeins masker, maakte de buste met de naam ‘Poort naar de Toekomst’ op een scheepswerf in Millingen aan de Rijn. Met acht experts werkte hij negen maanden lang aan het technische hoogstandje. ‘Gerard Philips is heel belangrijk geweest voor de ontwikkeling van de regio Eindhoven’, zegt hij in een persbericht. ‘Zijn invloed is tot op de dag van vandaag zichtbaar. Eindhoven staat niet voor niets bekend als de slimste regio van Europa, dat is bij Gerard Philips begonnen.’

Het benodigde staal is met de nieuwste technologie uitgesneden en daarna handmatig geassembleerd. In totaal zijn er meer dan vijfhonderd ringen cortenstaal gebruikt. Het werk telt bijna vijfduizend onderdelen en meer dan honderdduizend laspunten.

Ook het transport over de Waal vanuit Millingen nabij Nijmegen was een kunststukje. De schip meerde na een tocht van enkele tientallen kilometers aan aan de Waalkade in Zaltbommel (hier op de foto), de geboorteplaats van Gerard Philips. Daar werd het beeld gedemonteerd om vervolgens over de weg naar Eindhoven te worden vervoerd. Daar staat het nu in het Gloeilampplantsoen in het bedrijvenpark Strijp-T. Zodra het hernieuwde Victoriapark in de binnenstad gereed is, wordt het daar naartoe verplaatst – vlakbij de eerste fabriek van Philips. Het gezondheidstechnologiebedrijf viert met de buste – een geschenk aan de gemeente Eindhoven – zijn 130-jarig bestaan.

8 DE INGENIEUR • MEI 2023
foto : sander koning
MEI 2023 • DE INGENIEUR 9

Circulair viaduct wint Vernufteling

De Vernufteling, de jaarlijkse prijs die Koninklijke NLingenieurs in samenwerking met De Ingenieur toekent aan het advies- of ingenieursbureau met het vindingrijkste project, is dit jaar gewonnen door Antea Group voor het project Closing the Loop, zo is vlak voor het ter perse gaan van dit nummer bekendgemaakt.

In Closing the Loop werkt Antea Group samen met de GBN Groep, Nebest en Strukton Civiel aan de volledig circulaire vervanging van het Daelderweg-viaduct over de A76 bij Nuth in Zuid-Limburg. Twee derde van het nieuwe viaduct dat hier komt te liggen, bestaat uit hergebruikte onderdelen, de rest wordt opgebouwd uit gerecyclede materialen. Dat levert een vermindering op van 60 procent aan CO2-uitstoot en van 10 procent aan bouwkosten.

De bedoeling is dat de in Limburg opgedane kennis vervolgens ook bij andere viaducten wordt toegepast. De vervangingsopgave is de komende jaren immers groot.

Meer weten over het winnende project? Ga dan naar deingenieur.nl. Daar is ook te lezen welk bureau dit jaar de publieksprijs heeft gewonnen. (PD) •

GEKNIPT

‘Zolang je ruzie krijgt met een chatbot over hoe je een pakje moet terugsturen, is een bot voor medische informatie nog ingewikkeld.’

Oprichter Sander Bijl van medisch communicatieplatform BeterDichtbij wil ChatGPT vooralsnog uit de spreekkamer houden (ZorgVisie).

‘Een aantal vitale Nederlandse sectoren leunt zwaar op Chinese grondstoffen en technologie: onder meer de hele vergroeningsindustrie, de automobielindustrie en alles wat met ICT te maken heeft. Een alternatief is er voorlopig niet.’

De energietransitie is óók geopolitiek, stelt defensiespecialist Rob de Wijk (EnergiePodium.nl).

‘In Scandinavië krijgen leerlingen op de basisschool bijvoorbeeld les over het in elkaar zetten en programmeren van een LEGOrobot. Nederland loopt achter.’

Steek meer geld in onderwijs, zegt techinvesteerder Eva de Mol (BNR Nexus).

‘Zie de chatbots als jazzmuzikanten. Ze kunnen enorme hoeveelheden informatie verwerken – zoals elk liedje dat ooit is geschreven –en vervolgens op de resultaten voortborduren.

Ze rijgen ideeën op verrassende en creatieve manieren aan elkaar. Maar ze spelen ook vol vertrouwen de verkeerde noten.’

Journalist Cade Metz vindt een metafoor om het hallucineren van de populaire chatbots uit te leggen (The New York Times).

‘Als deze techniek vrijgegeven wordt in Europa, vermoed ik – heb ik de angst – dat deze techniek voor verkeerde doelen ingezet gaat worden, met negatieve effecten voor het milieu.’

Het is maar goed dat de toepassing van crispr-cas streng is gereguleerd, stelt UvA-hoogleraar Michel Haring, moleculair plantenbioloog en directeur van het Swammerdam Insitute for Life Sciences (Folia).

‘Er heerst hittestress en droogte. Dan kunnen we onze kop in het zand steken, maar dan creëer je een groter probleem voor de toekomst.’

Laten we voortaan natuurinclusiever bouwen, stelt Onno Dwars, ceo van Ballast Nedam Development (Cobouw).

10 DE INGENIEUR • MEI 2023 NIEUWS
GIESEN
illustratie : matthias giesen

Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp.

Deze maand: Martijn Schiphouwer.

Waar blijft de wetgeving voor visveilige gemalen?

Op het vlak van watermanagement loopt Nederland al decennialang voorop en dienen we als voorbeeld voor de wereld. We zijn beroemd om de polders ver onder zeeniveau en om de Deltawerken. Het grootste gemaal van Europa is te vinden in IJmuiden. De primaire functie van dat gemaal is het droog houden van een groot gedeelte van West-Nederland, waaronder Amsterdam. Via IJmuiden wordt jaarlijks 4,6 miljard kuub water afgevoerd, gelijk verdeeld over het gemaal en de daarnaast gelegen spuisluizen. Het gemaal wordt in de toekomst belangrijker door zeespiegelstijging en toename van neerslagextremen.

Vanwege de hoge afvoer en het grote achterland is IJmuiden ook een belangrijk knooppunt voor vissen die tussen zee en binnenwater heen en weer trekken. Dat is voor trekvissen essentieel om te overleven.

Jaarlijks

verhakselen de pompen bij

Een belangrijke soort is de paling, die wordt geboren op de oceaan en opgroeit in zoet water. Volgroeide paling trekt weer naar zee. Mede door de vele knelpunten op de trekroutes nam de palingpopulatie in vijftig jaar zo’n 90 procent af. Voor paling en andere trekvissen is er daarom beleid om vismigratie te bevorderen, waaronder de Kaderrichtlijn water, Beneluxbeschikking vismigratie en de Europese aalverordening. Zo worden in Europees verband maatregelen genomen.

Gemaal IJmuiden is aan renovatie toe. Vier van de pompen stammen uit 1975, twee vergelijkbare pompen stammen uit 2004. De verwachte levensduur van deze schroefpompen is vijftig jaar. Van de vier oude pompen is reeds één defect geraakt, inmiddels drie jaar geleden. Vol verwachting werd bij de renovatieplannen uitgekeken naar visveilige oplossingen. Tot ieders verbazing echter bestelde Rijkswaterstaat recent een identieke pomp als vervanging van de defecte pomp. Spoed, het grote belang van de gemaalcapaciteit en het ontbreken van een pasklare, visveilige oplossing werden als redenen aangedragen. Ook voor de andere drie te vervangen pompen ligt nog geen vis veilig plan klaar. Rijkswaterstaat onderzoekt de mogelijkheden en streeft naar visveiligheid, maar is tegelijkertijd onzeker of dat gaat lukken en pint zich nergens op vast.

IJmuiden

tienduizend

kilogram paling of meer

Het is gebleken dat bij IJmuiden een groot deel (30 procent) van de palingen op weg naar zee door de zes identieke pompen van het gemaal gaat. Van deze paling sterft minimaal de helft door beschadiging. Jaarlijks verhakselen de pompen tienduizend kilogram paling of meer. Hiermee is Gemaal IJmuiden het schadelijkste knelpunt voor paling in Nederland: het staat bovenaan de lijst met ‘aan te pakken’ knelpunten van het Nederlandse Aalherstelplan. De hoge sterfte van paling doet ook afbreuk aan alle maatregelen die waterbeheerders, vissers en natuurorganisaties in het binnenland hebben genomen om de soort er bovenop te helpen.

Nederland mag zich beter aan de richtlijnen houden en meer ambitie tonen om visveiligheid tot prioriteit te maken. Inmiddels hebben ingenieurs, pompbouwers en waterschappen voldoende ervaring opgedaan met visveilige pompen. Visveiligheid is tegenwoordig de standaard bij nieuwbouw en de meeste renovatieprojecten. Er is alleen nog geen duidelijke wetgeving voor gemalen waarin verplichting tot visveiligheid is vastgelegd.

Die wetgeving is nodig om te voorkomen dat er in IJmuiden nog vijftig jaar paling wordt verhakseld. Tijd voor innovatieve oplossingen waardoor Gemaal IJmuiden ook in de toekomst dient als moderne referentie waarin afvoercapaciteit, energieverbruik en visveiligheid hand in hand gaan.

Martijn Schiphouwer is teamleider vissen bij RAVON, de organisatie die onderzoek doet naar reptielen, amfibieën en vissen in Nederland.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 11
foto : ravon

Kunstmatige alternatieven voor vitale organen

Nieuwe technologie om levens te redden

KUNSTORGANEN
toekomstmuziek
: shutterstock
Een kunstlong voor in het lichaam zal waarschijnlijk altijd wel
blijven. beeld

Het functioneren van menselijke organen maakt het verschil tussen leven en dood. Medische technologen werken hard aan kunstmatige alternatieven. Daarbij boeken ze vooruitgang, al gaat dat langzaam.

Patiënten met complexe aandoeningen zijn soms geholpen met een orgaantransplantatie. Ondanks de invoering van de donorwet, waardoor sinds 2020 in principe iedere volwassene na overlijden zijn organen voor transplantatie beschikbaar stelt, bestaan er echter nog altijd grote tekorten, met soms jarenlange wachttijden.

De behoefte aan nieuwe technologie om de functie van falende organen over te nemen is daarom groot. Neem de alvleesklier of pancreas, die de bloedsuikerspiegel reguleert. Medische technologen werken aan apparaatjes om diabetespatiënten te helpen. Zo’n apparaat meet het glucosepeil in het bloed en als dat te hoog of te laag is geeft het respectievelijk insuline of glucagon af. ‘Dit werkt zonder biologisch materiaal’, zegt Dimitrios Stamatialis, hoogleraar (bio)artificial organs en leider van de groep Advanced organs bioengineering and therapeutics aan de Universiteit Twente. ‘Hier bestaan al verschillende versies van. Eén ervan werkt met een sensorpleister die metingen aan het bloed doorgeeft aan een kastje dat de gebruiker draagt en dat synthetische insuline afgeeft.’

De volgende stap is een bio­kunstmatige pancreas. Daarin zijn het levende menselijke pancreascellen die het glucosegehalte meten en de aanmaak van insuline

of glucagon stimuleren, net zoals ze dat in een gezond lichaam doen. Hier ligt de uitdaging in de afweerreactie die niet­lichaamseigen cellen kunnen opwekken. Om een patiënt te helpen met een bio­kunstmatige pancreas moet die cellen bevatten van organen die niet geschikt zijn voor transplantatie of cellen die in het lab zijn geproduceerd uit bijvoorbeeld stamcellen.

Het is niet zo dat het recept dat werkt voor de alvleesklier ook op andere organen kan worden toegepast. Het onderzoek naar kunstmatige varianten is bij sommige organen al behoorlijk gevorderd, maar er zijn ook organen die nog lang niet kunnen worden vervangen door een kunstmatige evenknie, zoals de lever. Wel kan het onderzoek naar het ene kunstorgaan profiteren van de kennis die bij een ander orgaan is opgedaan.

Op de komende pagina’s lichten we er enkele organen uit. Hoe ver staat het met de kunstnier? Is er al een labalternatief voor de baarmoeder? Hoe ver staat de ontwikkeling van het kunsthart? Of we ooit zonder donororganen kunnen, blijft intussen maar zeer de vraag. Bio­ingenieurs werken hard aan compleet ge­engineerde systemen, maar snel gaat dat niet. Stamatialis houdt hoop. ‘We boeken vooruitgang, één orgaan per keer.’

14 DE INGENIEUR • MEI 2023 KUNSTORGANEN
illustratie : depositphotos
TEKST: JIM HEIRBAUT

Vaker bloedspoelen is beter voor het lichaam

Kunstnier in een ko er

Wie lijdt aan een nierfalen of nierziekte moet drie keer per week naar het ziekenhuis om bloed te laten schoonspoelen door een dialyseapparaat. Een oplossing is een transplantatie, maar daarvoor zijn er te weinig donornieren. Een draagbare ‘kunstnier’ zou verlichting geven.

De Nierstichting hee een visie opgesteld, met als toekomstbeeld dat de patiënt niet meer driemaal per week naar het ziekenhuis hoe te komen voor dialyse. Deze behandeling verwijdert lang niet alle gifsto en uit het bloed en het lichaam krijgt pieken aan gifsto en te verduren door de periodieke bloedzuivering. Daardoor hebben patiënten een hoog ster ecijfer en een lage kwaliteit van leven.

Een draagbaar dialyseapparaat dat thuis vaker te gebruiken is, is makkelijker en beter voor het lichaam. Hiervoor hee de stichting NextKidney mede-opgericht. Dat bedrijf ontwikkelt een compacter apparaat dat in een ko er moet passen, zodat de patiënt het thuis kan houden of er zelfs mee op reis kan.

Nieuwe membranen

Dimitrios Stamatialis, hoogleraar (bio)arti cial organs aan de Universiteit Twente, werkt aan betere membranen en lters voor dialyse. Een paar jaar terug bedachten Stamatialis en collega’s een verbeterde opzet voor de behandeling met een nieuw membraan, mixed matrix membrane, dat meer gifsto en uit het bloed ltert door het combineren van ltering en adsorptie (zie foto). De nieuwe membranen zijn uitvoerig getest in het lab en gaan binnenkort preklinische tests in.

Per dialysesessie is meer dan 130 liter water nodig voor de spoelvloeistof die de gifsto en uit het bloed afvoert. ‘We hebben inmiddels een membraan ontworpen dat geschikt is voor het regenereren van de spoelvloeistof. Dat is nodig voor een draagbaar dialyseapparaat. In het ziekenhuis wordt de spoelvloeistof gewoon afgevoerd, maar bij een draagbaar apparaat kan dat niet. Om dit verder te ontwikkelen richten we nu een spino op.’

Niercellen

Parallel loopt een subsidieaanvraag samen met partners voor de ontwikkeling van een bioarti cial kidney device voor buiten het lichaam, dat kunstmatige membranen combineert met niercellen en dat samen met de huidige dialyse kan worden gebruikt. Nog verder

in de toekomst is er een apparaatje denkbaar dat in het lichaam wordt geïmplanteerd. ‘Dit levert meer uitdagingen op. Dat moet jarenlang goed functioneren, want het is er niet even uit te halen om te repareren’, zegt Stamatialis. Voordat men dit mag toepassen in patiënten, moeten de werking en de veiligheid uit en te na zijn bewezen.

Dit type onderzoek kost tijd en is duur. ‘Er zijn helaas niet zoveel subsidies voor nieronderzoek.’ Ook onderzoek naar nieraandoeningen en nieuwe therapieën kan meer nanciële ondersteuning gebruiken, vooral op Europees niveau.

‘Dialyse is geen therapie te noemen, maar een manier om te overleven’, zegt Stamatialis. ‘We hebben nieuwe technologie nodig, die voor patiënten echt het verschil kan maken.’

Mini-dialysetestunits voor het zuiveren van bloed aan de Universiteit Twente. Boven: de mixed matrix membrane van de UTwente. Onder: de huidige commerciele versie. FOTO : UTWENTE / MEDTECH

MEI 2023 • DE INGENIEUR 15 ▼

Het hulpstuk ontwikkeld door de TU/e om de vroeggeborene in vloeistof van de moeder naar de kunstbaarmoeder over te brengen.

Betere levensondersteuning voor extreem vroeggeborenen

Couveuse 2.0

Om het zeer prille leven in een meer natuurlijke omgeving nog even verder te laten groeien, werken onderzoekers samen met specialisten en de industrie aan de TU Eindhoven aan een kunstbaarmoeder en aan de UTwente aan een kunstplacenta.

Van de ruim zevenhonderd kinderen die jaarlijks in Nederland extreem vroeg worden geboren, overlijdt ongeveer de hel . De prematuren hebben maar 24 tot 28 weken in de baarmoeder doorgebracht in plaats van de gebruikelijke veertig weken. Wereldwijd gaat het om twee miljoen baby’s die bij vroeggeboorte overlijden, meestal door longfalen, met soms bijkomende nierproblemen. ‘Vooral de mechanische beademing in de standaardcouveuse is verre van optimaal. Die kan de onvolgroeide longblaasjes beschadigen of er komt te weinig zuurstof in het bloed met kans op hersenschade’, zegt Frans van de Vosse, hoogleraar cardiovasculaire biomechanica van de TU Eindhoven. Van degene die het wel overleven, hee tweederde blijvende gezondheidsproblemen.

Om de kwaliteit van leven van deze prematuren te verhogen werkt de TU/e binnen een Europees consortium aan een kunstbaarmoeder die de natuurlijke omgeving nabootst. In 2024 moet een technisch werkend prototype klaar zijn. ‘We noemen het geen kunstbaarmoeder meer, maar perinatal life support (PLS), levensondersteuning rondom de geboorte’, zegt PLS-projectleider Van de Vosse. ‘Over het woord kunstbaarmoeder wordt al snel te veel gefantaseerd: stop een eicel in een potje en wacht tot er een kind uitkomt. Dat is niet wat we willen en ook niet wat we kunnen.’

Onder water

De PLS is net als de natuurlijke baarmoeder gevuld met vloeistof. De uitwisseling van zuurstof, voeding en afvalsto en gaat via de navelstreng die met een kunstplacenta is verbonden. De kunst is om bij de overgang van de natuurlijke baarmoeder naar de kunstmatige vervanger te voorkomen dat de ademre ex op gang komt en de longetjes zich met lucht vullen. ‘Dat lukt alleen als het kindje in een vloeistofomgeving blij en amper in de gaten hee wat er gebeurt.’ Daarvoor hebben de TU-onderzoekers van industrial design een hulpstuk ontwikkeld om de baby bij geboorte, vaginaal of via een keizersnee, over te brengen in een zak met synthetisch vruchtwater die daarna in de couveuse past. ‘De watercouveuse moet zowel technisch perfect functioneren, als prettig zijn voor de ouders. Daarover wordt door ontwerpers in samenspraak met ouders en artsen goed nagedacht.’

Navelstreng

Het andere cruciale moment is het aansluiten van de navelstreng op een kunstplacenta. Dat moet in enkele minuten gebeuren. ‘Op zich is dat een technisch probleem. In de navelstreng zitten drie bloedvaten, twee slagaders en een ader, die zodra arts de navelstreng doorknipt samentrekken’, zegt Van de Vosse. ‘Dat is een mooie eigenschap om geen bloed te verliezen, maar in dit geval onwenselijk. We moeten voordat dit gebeurt een canule (buisje) aanbrengen om de aderen open te houden en de navelstreng op de kunstplacenta aan te sluiten. Daarvoor ontwikkelen we nu een handig apparaat.’

Een van zijn promovendi is in Toronto bezig om samen met onderzoekers de experimenten die zij jaren geleden met lammetjes in een watercouveuse hebben gedaan, te herhalen met biggetjes en te testen of hun kunstplacenta (oxygenator) en het in Eindhoven ontwikkelde simulatiemodel – een soort digital twin – voldoen. Om alvast de weg naar de kliniek voor te bereiden en artsen te trainen zijn er oefenpoppen op ware grootte van de vroeggeborene ontworpen. Daarin zitten een bloedsomloop, actuatoren die zorgen voor beweging en sensoren om van alles te meten. ‘Daarmee kunnen we ook weer ons simulatiemodel trainen dat als een clinical decision support-systeem kan dienen.’

Kunstplacenta

Jutta Arens, hoogleraar engineering organ support tech-

16 DE INGENIEUR • MEI 2023 KUNSTORGANEN
TEKST: ASTRID VAN DE GRAAF FOTO : BART VAN OVERBEEKE

Links: De huidige behandeling op de intensive care is vrij invasief met een respirator, vier chirurgisch geplaatste slangen waarop de longondersteuning en dialyzer zijn aangesloten.

Rechts: De te ontwikkelen kunstplacenta (ArtPlac) bevestigd aan de navelstreng, geeft long- en nierondersteuning in combinatie met monitoring en controle.

ILLUSTRATIE : ELA DEREK / UTWENTE

nologies aan de Universiteit Twente en gespecialiseerd in de ontwikkeling van kunstlongen, werkt intussen aan een prototype van een kunstplacenta die ook zonder kunstbaarmoeder kan werken.

Daarvoor hee het interdisciplinaire ArtPlac-consortium begin dit jaar vier miljoen euro gekregen uit EU Path nderprogramma van de Europese innovatieraad. ‘Wij proberen de long- en nierfunctie in een apparaat te combineren. Prematuren die een kunstlong nodig hebben, kunnen in de loop van de behandeling vaak nierproblemen ontwikkelen, waardoor ze te veel of juist te weinig vocht vasthouden en aan een dialysemachine moeten. Als we dat kunnen combineren scheelt dat invasieve behandeling.’

Arens werkt daarom aan een nieuwe apparaat speciaal voor deze baby’s op basis van twee verschillende technologieën: holle membraanvezels en gelaserde microkanaaltjes. ‘De eerste is lastig te verkleinen, de andere lastig op te schalen.’ Waarschijnlijk zijn beide typen kunstplacenta nodig, denkt Arens, a ankelijk van hoeveel weken de baby is of om mee te groeien met de baby. In een paar weken tijd verdubbelt al het gewicht: van vij onderd gram bij 22 weken tot circa 3500 gram bij veertig weken. ‘We willen ook een canule die meegroeit met de baby, exibele buisjes die zich steeds meer openen als de bloedstroom toeneemt.’

De kunstplacenta moet zo klein als mogelijk zijn, omdat elk contact met kunstmatig oppervlak bloedstolling kan veroorzaken. Bij volwassenen is dat op te lossen door te coaten met antistollingsmiddelen, zegt Van de Vosse, maar babyhersenen kunnen daar nog niet tegen. Ook de weerstand in het apparaat moet laag zijn, zodat het hartje het bloed zelf kan rondpompen. Arens is hoopvol; aan de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule in Aken, waar ze eerst werkte, bouwde ze al een minikunstlong met een extern volume van twintig milliliter, ongeveer een eetlepel vol.

Voorspellen

Het probleem is dat er nog geen indicatoren zijn die voorspellen of een te vroeg geboren baby een kunstbaarmoeder nodig hee of niet, of dat een kunstplacenta voldoende is. Er zijn baby’s van 25 weken oud die het prima doen en geen ondersteuning nodig hebben. Maar er zijn er ook van 28 weken oud wier overleven ervan a ankelijk is, zegt Arens. ‘Bij inzet van de kunstbaarmoeder krijgen prematuren meteen een invasieve behandeling. Dat is schieten met een kanon op een mug. Als artsen een dummycanule aanbrengen in de navelstreng, kan altijd na een aantal uur nog de kunstplacenta worden ingezet. De tijd zal het uitwijzen, waarschijnlijk hebben we beide opties naast elkaar nodig.’

MEI 2023 • DE INGENIEUR 17 ▼
Monitor ArtPlac ArtPlac Monitor dilyzer monitor ventilator ECMO

Bij het kunsthart van Carmat is elke kamer verdeeld in twee compartimenten: één met hydraulische vloeistof om de druk te regelen, en één voor het bloed. Deze zijn van elkaar gescheiden door weefselmembraan.

Micropompen sturen het hart aan.

BRON : SCHRODER E A ., ANN THORAC SURG

SHORT REPORTS (2023)

1:185-187

Het kunsthart staat nog in de kinderschoenen

Twee kamers en een pomp

Hoewel het volledige kunsthart steeds beter wordt, is een donorhart nog altijd superieur.

Elf miljoen mensen in Europa en de Verenigde Staten lijden aan hartfalen – van wie ruim 240.000 in Nederland. Voor zo’n honderdduizend van deze elf miljoen patiënten is een nieuw hart de enige kans om te overleven. Per jaar komen er echter maar zo’n vierduizend donorharten beschikbaar. Om de tijd tot er een donorhart is te overbruggen en hopelijk ook om deze ooit overbodig te maken, zijn er steeds geavanceerdere kunstharten op de markt. Zoals het hart van de rma Carmat in Frankrijk, dat anderhalf jaar geleden groot in het nieuws kwam. Toen kreeg in het UMC in Utrecht voor het eerst in Nederland iemand een volledig kunsthart, als onderdeel van een wetenschappelijk onderzoek. De 54-jarige man leed aan ernstig hartfalen en kwam wegens bijkomende aandoeningen niet in aanmerking voor een donorhart. Ook het Amerikaanse bedrijf SynCardia voorziet mensen al jaren van kunstharten en binnenkort hoopt de rma BiVacor uit het Amerikaanse Houston zich bij het rijtje te voegen. Dit bedrijf voorziet dat het volgend jaar voor het eerst een kunsthart bij een patiënt kan plaatsen.

Pompen en kleppen

Een gezond, natuurlijk hart fungeert als een pomp voor

het bloed. Het hee twee holten (hartkamers) die groter en kleiner worden door samentrekkingen van de hartspier. De rechterhartkamer pompt bloed naar de longen, waar dit van zuurstof wordt voorzien. De linkerkamer pompt het zuurstofrijke bloed naar de rest van het lichaam.

Kunstharten zijn gebaseerd op hetzelfde principe. Zo hee ook het kunsthart van Carmat twee kamers, al bestaan die elk weer uit twee delen: een holte voor het bloed en een ‘regelkamer’ gevuld met hydraulische (onsamendrukbare) vloeistof. De functie van de hartspieren wordt in het hart van Carmat overgenomen door twee micropompen, die de druk in de regelkamers op en neer doen gaan. Via membranen, die de holten van elkaar scheiden, worden deze drukvariaties doorgegeven naar de hartkamers.

Biologische kleppen laten het bloed de goede kant op stromen. Het kunsthart is weliswaar gemaakt van de kunststof polyurethaan, maar de binnenkant – dus het deel dat in aanraking komt met het bloed van de patiënt - is bekleed met materiaal uit het hartzakje van een rund. Zo wordt voorkomen dat het bloed in aanraking komt met de mechanische kunststof delen van het hart. Die kunnen de bloedcellen beschadigen met problemen zoals bloedklontering tot gevolg.

Druksensoren

Sensoren, elektronica en geïntegreerde so ware regelen dat het hart zich aanpast aan de omstandigheden en bij inspanning meer bloed rondpompt. De stroomvoorziening gaat via een kabel door de buikwand van de patiënt. Deze moet hiervoor altijd een tas met accu’s bij zich dragen, die pakweg drie kilogram weegt. Het grootste verschil tussen een kunsthart van Carmat of van SynCardia is dat bij die laatste ook de compressor, die de druk regelt, aan de buitenkant zit.

Weefselmembranen

BiVacor gebruikt een ander concept. Dit bedrijf maakt kunstharten van titanium die werken met een door een elektromotor aangedreven turbine. Een magnetisch zwevende en roterende naaf in het midden van dit kunsthart drij wielen met schoepen in de linker- en rechterhartkamer aan, die de bloedcirculatie reguleren. Ook bij dit ontwerp hoort een tas met batterijen en elektronica, die buiten het lichaam wordt gedragen.

Uitdagingen

‘Het zijn prachtige en hoopvolle ontwikkelingen, maar er is nog veel ruimte voor verbetering’, zegt cardioloog

18 DE INGENIEUR • MEI 2023 KUNSTORGANEN TEKST: MARLIES TER VOORDE
Elektrohydraulische pompen

Manon van der Meer van het UMC Utrecht, gespecialiseerd in transplantaties en mechanische ondersteuning van het hart. ‘Een hart van een menselijke donor is nog altijd superieur.’

De kunstharten van Carmat zijn gemaakt om vijf jaar mee te gaan, in de hoop dat er dan een donorhart beschikbaar is gekomen. BiVacor mikt op een levensduur van tien jaar. Er hee echter nog nooit een patiënt langer dan twee jaar met een kunsthart geleefd, terwijl de gemiddelde levensduur na een harttransplantatie op zestien jaar ligt. De patiënt die anderhalf jaar geleden in het UMC een kunsthart kreeg, overleed zeven maanden later.

Steunhart

Een andere oplossing om het hart te ondersteunen is de le ventricular assist device (LVAD) ofwel het steunhart, vertelt Van der Meer. ‘Dat is geen volledig kunsthart, maar een mechanisch pompje dat we in het eigen hart van de patiënt implanteren. Het neemt de functie van de linkerkamer over, door bloed weg te zuigen en terug te geven aan de aorta.’

Omdat hartfalen vooral in de linkerkamer voorkomt, is dit een veelgebruikt apparaat. Op dit moment zijn er bij het UMCU 170 patiënten met een steunhart onder behandeling. ‘De vij aarsoverleving is momenteel 58 procent’, zegt Van der Meer, ‘en dat neemt nog altijd toe.’

Het oude leven krijgt een patiënt met een steunhart niet terug, moet Van der Meer er wel bijzeggen. ‘Met een steunhart valt goed te leven, maar je blij een patiënt met beperkingen, onder andere door het meedragen van de apparatuur en het slikken van medicijnen.’ •

Hoe het begon

Het allereerste kunsthart dateert uit het jaar 1937. Het was gemaakt door de Russische wetenschapper Vladimir Demikhov en werd getransplanteerd in een hond. Het dier heeft er nog twee uur mee geleefd. De Nederlandse internist Willem Kolff maakte zowel het eerste kunsthart voor mensen als de hart-longmachine. Die laatste neemt de hartfunctie tijdelijk over en wordt sinds de jaren vijftig in ziekenhuizen gebruikt tijdens operaties. In 1969 kreeg een 47-jarige man

een kunsthart, ontworpen door hartchirurg Domingo Liotta, voormalig medewerker van Kolff. De man overleed twee dagen later aan nierfalen, veroorzaakt door de afbraak van bloedcellen. Intussen ontwikkelde Kolff, samen met onder anderen medisch ingenieur Robert Jarvik, een verbeterd kunsthart: de Jarvik-7. Deze werd aangestuurd met perslucht. In 1982 is de Jarvik-7 geïmplanteerd bij de 61-jarige Barney Clarke, die daarna nog 112 dagen leefde.

De BiVACOR heeft vier aansluitingen: een in- en uitlaat voor de linkerkamer en een in- en uitlaat voor de rechterkamer. Een kabel voor de stroom gaat naar een kastje buiten het lichaam. FOTO : BIVACOR

MEI 2023 • DE INGENIEUR 19

ICT-boegbeeld Jeannine Peek in KIVI-Technologielezing:

Nederland digitaliseert in sneltreinvaart. Dat is goed nieuws, maar in plaats van die ontwikkeling zelf te sturen laat onze houding zich eerder typeren door ‘we staan erbij en kijken ernaar’. Dat betoogt Jeannine Peek, boegbeeld van de Topsector ICT/Dutch Digital Delta, in de tweede KIVI-Technologielezing.

We zien in Nederland digitalisering vooral als middel om dwars door sectoren heen ontwikkelingen en transities mogelijk te maken, zoals Topsector ICT dat doet. En dat doen we goed, want Nederland is een van de meest gedigitaliseerde landen ter wereld. Onze uitgangspositie is dus uitstekend. Maar we behandelen digitale innovatie te weinig als transitie op zich. Dat is de eerste reden waarom ik vind dat we digitalisering niet serieus genoeg nemen. Want daardoor dendert die transitie over ons heen, zónder dat we die sturen of in goede banen leiden.

De tweede reden ligt in het overheidsbeleid rond digitalisering. We hebben in dit kabinet voor het eerst een staatssecretaris Digitalisering. Vierendertig jaar nadat de eerste internetverbinding in ons land werd gemaakt, merkte de Volkskrant een beetje schamper op bij haar aantreden. Je kunt je ook afvragen of het niet een minister had moeten zijn. Maar laten we het positief benade-

ren. Tot het aantreden van dit kabinet was digitalisering ondergebracht bij verschillende bewindspersonen. Eén regisserend staatssecretaris is een goede eerste stap om iets aan die versnippering te doen. De staatssecretaris, Alexandra van Huffelen, zegt het zelf als volgt op de website van de Rijksoverheid: ‘Het is de hoogste tijd dat we als kabinet regie pakken op digitalisering.’

Dat is een loffelijk streven. Maar delen van het beleid op het gebied van digitalisering blijven ondergebracht bij andere departementen, zoals Economische Zaken en Klimaat en Justitie en Veiligheid. De staatssecretaris Digitalisering valt zelf onder het ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties. Digitalisering is dus niet exclusief belegd bij één bewindspersoon. Dat kan wellicht ook niet, vanwege het doorsnijdende en alomvattende karakter van ICT. Maar het bemoeilijkt een geïntegreerde aanpak. De diverse departementen

TECHNOLOGIELEZING 20 DE INGENIEUR • MEI 2023
TEKST: JEANNINE PEEK
‘Digitalisering is een transitie op zich’

werken ieder vanuit hun eigen invalshoek, bijvoorbeeld een economische of een juridische. Daardoor maken ze soms nog te weinig gebruik van elkaars expertise en mogelijkheden. Ook daarmee nemen we mijns inziens digitalisering niet serieus genoeg als opzichzelfstaande transitie.

De derde reden waarom ik dat vind, is het feit dat er in ons land te weinig geld gaat naar digitalisering. De EU stelt al twintig jaar als doel dat de lidstaten 3 procent van het bruto binnenlands product investeren in onderzoek en ontwikkeling. Nederland schommelt al decennialang onder de 2,5 procent. Met het Nationaal Groeifonds investeert het kabinet tussen 2021 en 2025 twintig miljard euro in projecten die zorgen voor economische groei voor de lange termijn. Dat is een goede zaak. Maar dit borgt niet de investeringen op de lange termijn. In een recente prognose van het Rathenau Instituut van de overheidsbestedingen aan research & development, zien we, dankzij het Nationaal Groeifonds, een opwaartse trend tot en met 2024. Daarna nemen de overheidsbestedingen weer af. Als je digitalisering écht serieus neemt, zijn structurele investeringen in onderzoek en ontwikkeling nodig van rond die 3 procent van het bbp. Dat is de basis om wereldwijd en in Europa een leidende en concurrerende kenniseconomie te kunnen blijven. Daarnaast zou er ook budget moeten zijn om digitalisering als transitie mogelijk te maken, net als bij de energietransitie.

En dan nog een vierde punt. We zijn in hoog tempo bezig de digitale wereld van de toekomst te ontwerpen. Daar komen allerlei ethische vragen bij kijken. Denk alleen maar aan de toeslagenaffaire, waarbij algoritmen leidden tot discriminatie en schending van privacy. We zijn ons daar intussen misschien wel van bewust. Maar dat is niet voldoende. Nieuwe technologieën blijven zich ontwikkelen. Dat kunnen wij niet tegenhouden. En dat moeten we ook niet willen. Maar we hebben dan wel een brede ethi-

sche benadering nodig, waarin we bijvoorbeeld borgen aan welke maatschappelijke waarden dergelijke ontwikkelingen moeten voldoen. Zo’n benadering is er nog niet. Ook dat laat voor mij zien dat we niet de urgentie voelen om digitalisering als volwassen en opzichzelfstaande transitie te behandelen. We laten ons erdoor sturen, maar we sturen zélf te weinig.

Ten slotte vind ik dat we digitalisering ook niet serieus nemen, omdat er na jaren van lobby nog steeds geen basisopleiding digitale vaardigheden is in het onderwijs. En we leiden nog altijd te weinig ICT’ers op, terwijl er tegelijkertijd een numerus fixus zit op een groot aantal ICT-opleidingen.

Kort samengevat: Nederland digitaliseert snel. Maar we laten dat ons te veel overkomen. We zien digitalisering vooral als doorsnijdende innovatie en te weinig als opzichzelfstaande transitie. Er is onvoldoende sturing, te weinig geld en niet genoeg aandacht voor ethische vraagstukken. En we leiden bovendien te weinig ICT’ers op. •

Jeannine Peek, als technisch bedrijfskundige afgestudeerd aan de Universiteit Twente, is algemeen directeur van consulting- en technologiebedrijf Capgemini Nederland en boegbeeld van Topsector ICT/ Dutch Digital Delta.

Deze tekst is een fragment uit de KIVI-Technologielezing die Peek op 11 mei uitsprak op het bureau van KIVI in Den Haag. De volledige tekst is te lezen op de websites van KIVI en De Ingenieur. KIVI hoopt met de jaarlijkse Technologielezing het belang van technologie voor Nederland extra te benadrukken. De eerste editie, in 2022, was scheepsbouwer Thecla Bodewes de spreker.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 21
beeld : pixabay ; topsector ict ( portret )

MEET LIKE ROYALTY

Wil je graag zaken bespreken in een gemoedelijke omgeving met sfeer en stijl? Dan bieden wij de juiste locatie. Voor een vergadering, training, conferentie of borrel zijn diverse ruimten beschikbaar en passende catering is mogelijk. Lunchen in de tuin is een optie, evenals een hackaton op zolder. Bovendien is ons pand zeer goed bereikbaar, zowel per eigen (Q-park aan de overkant) als per openbaar vervoer (7 min. lopen van Den Haag CS en tram 9 stopt voor de deur). Wij heten je graag welkom in ons monumentale pand tegenover het Malieveld. Zij het met twee personen (kleinere kamers zeer geschikt voor bijv. coaching) of met honderd man.

Boek nu een werkruimte of een vergaderzaal in ons monumentale pand. kivi.nl/zaalverhuur

Möring

Marcel Möring is romanschrijver. Eind 2021 verscheen van zijn hand de openhartige vertelling Familiewandeling.

Wie is Marcel Möring?

‘Marcel Möring is a leading Dutch writer, director, and actor. He has appeared in a variety of media, including lm, radio, theater, and television. His works have won a number of awards, including an Emmy and a Gouden Kalf. He is best known for his TV series Zonder jou, which he wrote, directed, and starred in. rough his work, Möring has gained a reputation as a master storyteller, combining humor and drama to create heart-wrenching and inspiring stories. He has been hailed as a key example of Dutch culture, inspiring generations of industry leaders with his cra .’

Ik wist ook niet dat ik het in me had, maar dit lepelt ChatGPT op als ik hem/haar/het naar mij vraag.

Vooral dat acteren intrigeert me. Waarschijnlijk omdat ik me goed herinner dat mijn toneelcarrière aanving met een optreden als ‘eerste herder’ in het kerstspel van de Montessorischool. Ik had mijn zinnen gezet op de rol van Jozef, want die was a) belangrijk en mocht zich b) gedurende het hele stuk aan de zijde voegen van Maria, gespeeld door Brigitte Turksma, het mooiste meisje van de school en waarschijnlijk zelfs van heel Enschede.

de leerlingen tijdens handenarbeid uit een stuk karton geknutseld. Hij was voor een gloeilamp gehangen en leek meer op een vogel die tegen de voorruit van een auto uiteen was gespat dan de aankondiging van de geboorte van de heiland.

Toen de dag van de opvoering eindelijk kwam en de kleine aula van de school afgeladen was met verwachtingsvolle ouders, had ik mijn rol uitgewerkt tot iets dat niet zou misstaan in een Cecil B. DeMille- lm. Kinderen worden overal en elke dag geboren, was mijn analyse, maar wie ziet nu een nieuw hemellichaam aan het rmament verschijnen?

ChatGPT bevestigt mijn vermoeden dat kunstmatige intelligentie nog heel lang zal duren

Toen ik na het verdelen van de rollen thuiskwam en mijn moeder vroeg wat het was geworden, mompelde ik dat ik eerste herder was geworden.

Of ik ook tekst had.

‘Ja’, zei ik: ‘Wat is dat?’

‘Wat?’, zei ze.

‘Dat’, zei ik. ‘Wat is dat? Dat is mijn tekst.’

‘Leuk dat je tekst hebt, toch?’, zei ze.

Ik liep hoofdschuddend over zoveel moederlijk onbegrip naar mijn kamer.

Hoewel ik maar één zin had om mijn acteertalent mee te bewijzen, nam ik mij voor om daar alles uit te peuren. Het probleem was dat ik al mijn ambities en talent niet alleen moest samenballen in die ene zin, maar ook dat die zou worden uitgesproken nadat ik mij had bevrijd van de grijze paardendeken waaronder ik had gelegen.

‘Onder die dekens lijken jullie net rotsblokken’, had onze leraar gezegd, ‘dus het is een grote verrassing als jij dan ineens opstaat en zegt…’

‘Wat is dat?’, zei ik.

‘En dan wijs je daarheen’, zei de leraar.

‘Daar’ was een rode ‘Sterre Bethlehems’, door een van

Mijn ‘eerste herder’ was duidelijk de belangrijkste guur in dit nogal onwaarschijnlijke verhaal. Onwaarschijnlijk, omdat ik thuis bij wijze van voorbereiding ook nog eens het Nieuwe Testament had opgeslagen en mij bij lezing had gerealiseerd dat sneeuw een zeldzaamheid was in het heilige land. En waarom stond er trouwens op ons toneel een versierde kerstboom als de Messias nog niet eens was geboren? Hadden Jozef en Maria die soms op hun ezeltje meegenomen, samen met een zak vol kerstballen, elektrisch licht (!) en engelenhaar? Ik dacht het niet.

Het stuk ving aan en ik verplaatste mij in gedachten naar het Israël van het jaar nul. De paardendeken kriebelde en de vloer was hard, maar desondanks gleed ik zonder moeite in lang vervlogen tijden. Ik hoorde de schapen blaten en de eenzame roep van een herder op gindse heuvel die zijn kudde zocht. Terwijl ik mij verloor in cultuurhistorische bespiegelingen, hoorde ik ineens iemand mijn tekst uitspreken. Ik richtte mij met een ruk op en zag de opgetrokken wenkbrauwen van onze leraar en de kerstster die inmiddels was ontstoken. Iemand uit het publiek riep: ‘Daar wordt er nog een wakker!’ Er werd luid gelachen.

Dat ChatGPT wel mijn niet-bestaande televisieserie Zonder jou vermeldt en bovendien een Emmy en een Gouden Kalf, waar ik geen weet van heb, maar niet mijn in 1967 in de kiem gesmoorde theatercarrière, bevestigt mij in het vermoeden dat het nog heel lang zal duren voor het iets wordt met die kunstmatige intelligentie.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 23
FOTO : HARRY COCK

OPSCHALEN AANSLUITEN NATUURBEHOUDEN RECYCLEN

Grotere turbines in slimmere offshore parken

Gigawatts uit wind op zee

In 2030 wil het kabinet genoeg windturbines in de Noordzee hebben staan voor een totaal vermogen van ongeveer 21 gigawatt. Dat is bijna tien keer zo veel als de huidige productie van 2,5 gigawatt. Om die opschaling te realiseren moet het allemaal nog wel even een tikje efficiënter. Daarover gaat deel 1 van deze nieuwe serie over windenergie op zee.

Meer windenergie winnen kan op twee manieren: meer windturbines bouwen of meer energie uit een turbine halen. Vanwege de enorme geplande opschaling zijn beide nodig. ‘Het vermogen van windturbines is de laatste jaren al ink gegroeid’, zegt Jan Willem Wagenaar, programmamanager windenergie bij onderzoeksorganisatie TNO. ‘Zo’n tien jaar geleden had een typische windturbine een vermogen van twee megawatt, een enkele uitschieter ging tot vijf megawatt. Tegenwoordig produceren ze veertien tot zelfs achttien megawatt.’

De verwachting is dat het vermogen nog naar zo’n 23 megawatt per turbine kan doorgroeien. Dit gebeurt door de turbinebladen steeds groter te maken. ‘Twintig jaar geleden dacht men dat bladen van honderd meter wel de grens waren’, vertelt Michiel Hagenbeek, projectmanager bij TNO en specialist in composietmaterialen. Dat is de lengte van een voetbalveld. Het record zit nu op 128 meter en is in handen van de Chinese fabrikant CSSC Haizhuang.

Koolstofvezels

Deze lange bladen mogen niet te zwaar zijn en moeten bestand zijn tegen de kracht van de wind. Daarom worden ze slank ontworpen en gemaakt van een lichter en sterker materiaal dan voorheen. Hagenbeek: ‘Tot nu toe maakten we de bladen van een composiet van glasvezel en polyesterhars. Van glasvezel stappen we nu vaak over op een lichtere koolstofvezel. Daarnaast wordt tegen-

Energie oogsten in de Noordzee

Wind op zee is een cruciale energiebron van de toekomst. Opschaling gaat gepaard met grote uitdagingen. Hoe zijn windturbines efficiënter te maken? Hoe passen ze in het energiesysteem? Waar moeten de materialen vandaan komen?

Hoe is schade aan natuur, scheepvaart en visserij te voorkomen? En wat is het lot van afgedankte turbines? Over deze vragen en mogelijke oplossingen gaat deze vierdelige serie Windenergie op zee.

woordig vaak een hoogwaardiger hars gebruikt, zoals een vinylester- of epoxyhars.’ Die combinatie maakt dat het blad meer belasting aankan dan een glasvezel-polyester blad en gee meer stij eid. Hagenbeek: ‘Dat is belangrijk, want als lange bladen te veel buigen, zwiepen ze tegen de mast aan.’

Stalen bussen

De lange bladen vergen een stevige bevestiging aan de rotor. Op deze verbinding komen enorme krachten te staan. De klassieke manier om de bladen vast te maken is met hamerkopbouten ofwel T-bouten. Maar hoe groter de wiek, hoe meer er hiervan nodig zijn om de krachten te weerstaan. Op een gegeven moment past dat simpelweg niet meer, vanwege de brede kop van deze bouten.

Om die reden werkt men steeds vaker met  root bushings. Daarbij worden al tijdens de constructie van het composieten turbineblad getande stalen bussen in de ‘wortel’ verankerd – dus in het deel van het blad dat aan de rotor wordt vastgemaakt. Omdat de bussen minder plek innemen dan T-bouten, kunnen er ongeveer 30 procent meer van worden aangebracht.

Het rotorbladenbedrijf We4Ce uit Almelo maakt turbinebladen met zulke bushings, gebruikmakend van een vacuüminfusietechniek. ‘Daarbij worden de droge vezelmatten die het geraamte van de constructie vormen, samen met alle onderdelen voor de verbinding in een mal geplaatst en onder vacuüm gezet’, legt Hagenbeek uit, ‘en daarna wordt de hars geïnfuseerd.’ Het resultaat, na de uitharding van de hars, is een composieten constructie inclusief de stalen bushings. Twee jaar geleden is de technologie samen met TNO doorontwikkeld en getest. Trapeziumvormige bussen bleken het beste resultaat te geven. ‘En die zijn zo sterk dat het nu mogelijk is bladen van 120 meter toe te passen’, zegt Hagenbeek.

Uit het zog

Technisch gesproken kan de energieopbrengst per turbine dus omhoog. Maar vergroot dit ook de opbrengst van

WINDENERGIE OP ZEE 24 DE INGENIEUR • MEI 2023 TEKST: MARLIES TER VOORDE

het hele windpark? Om geen last van elkaars zog te hebben, moet er voldoende afstand tussen de turbines in een windpark zitten en dat effect neemt toe naarmate de turbines groter worden. ‘Het zog is de turbulente stroom die achter een draaiende turbine ontstaat’, zegt Simon Watson, windenergiespecialist bij de faculteit lucht- en ruimtevaart van de TU Delft.

‘Daaruit valt door andere turbines nauwelijks energie te oogsten.’ De lengte van het zog schaalt met de diameter van de rotor. Maar omdat het vermogen van de windturbine schaalt met het oppervlak van de draaicirkel –dus met het kwadraat van die diameter – loont het toch de turbines groter te maken.

Ik hoop dat turbines vanaf

2030 als zelfdenkend team kunnen

opereren

Daarnaast zoeken wetenschappers naar manieren om het zog te verminderen of af te buigen – door de bladen enigszins om hun as te draaien of de turbine te kantelen. Watson: ‘Of door het turbineblad op een bepaalde frequentie te fixeren. Daarmee zijn windpulsen te creëren die het mengen van het zog met de omringende lucht stimuleren, waardoor de windsnelheid sneller herstelt.’ Door dit soort aanpassingen gaat de opbrengst van het windpark als geheel omhoog.

Met experimenten in een windtunnel en computermodellen onderzoeken wetenschappers aan de TU Delft, onder leiding van expert meet- en regeltechnieken windturbines Jan-Willem van Wingerden, hoe de opbrengst van het windpark is te optimaliseren. De toekomstdroom van Van Wingerden is dat de turbines in

een windpark uiteindelijk gaan samenwerken, vertelde hij afgelopen jaar in een persbericht van de TU Delft. ‘Nu staan ze nog keurig op een rij, maar ik hoop dat ze vanaf 2030 als zelfdenkend team opereren: na overleg met de rest dobbert een windturbine dan naar de meest energie-efficiënte plek op zee, met als doel de energieproductie te maximaliseren en de belasting op de windmolens te minimaliseren.’

Kostenreductie

Naast de energie-efficiëntie is ook de kostenefficiëntie een belangrijke factor bij het opschalen van windenergie. De drie belangrijkste turbinefabrikanten van Europa en Amerika, Vestas, General Electric en Siemens, hebben het momenteel zwaar, zegt Wagenaar. ‘Die lijden verlies, terwijl er werk te over is.’ Belangenvereniging WindEurope concludeerde na onderzoek dat dit vooral komt door de lange tijdsduur – mede vanwege de vergunningsprocedures – tussen het afsluiten van een contract en de start van de bouw. Wagenaar: ‘Daardoor zijn tussentijdse prijsstijgingen niet meer op te vangen en die komen voor rekening van de fabrikant.’ Wat ook meespeelt is de meedogenloze competitie tussen de fabrikanten, denkt Wagenaar. ‘Maar die is helemaal niet nodig. De taart is groot genoeg.’ Het vergroten van turbines verlaagt de prijs per kilowatt windenergie, vooral omdat het kosten voor aanleg, bekabeling, onderhoud en logistiek reduceert. t

In 2020 gold de Haliade-X 12MW op de Maasvlakte in Rotterdam nog als de grootste windturbine ooit gebouwd. Met één rotatie wekt deze turbine met bladen van 107 meter genoeg elektriciteit op voor een Nederlands huishouden voor ruim twee dagen.

foto : tno

MEI 2023 • DE INGENIEUR 25
’’

Turbineblad op weg naar windpark Muirhall (op land) in Schotland. In 2015 gold dit blad met een lengte van 59 meter als gigantisch, nu bestaan er al bladen die twee keer zo lang zijn.

foto : shellasp / cc by - sa 4.0

Wagenaar: ‘Simpel gezegd zijn er voor elke ondersteuningsconstructie, of daar nou een kleine of een grote turbine op staat, één paal en één schip nodig.’ Een andere manier om de prijs te reduceren, is minder conservatief ontwerpen. Watson: ‘We bouwen altijd een veiligheidsmarge in, om zeker te weten dat een turbine stevig genoeg is. Naarmate de kennis groeit, kan die veiligheidsmarge omlaag, en is er minder materiaal nodig voor de turbinebladen en -palen. In sommige gevallen kan er wel 50 procent vanaf.’

Veiligheidtesten

Ook ideeën over het testen van de veiligheid van een turbine zijn aan het veranderen, vult Hagenbeek aan. ‘Tot nu toe werd altijd één turbineblad aan een volledige test onderworpen. Zo’n blad wordt dan vaak overgedimensioneerd, dus robuuster en daarmee ook zwaarder gebouwd dan noodzakelijk is.’ Beter is het om veel meer data van verschillende (delen van) bladen te verzamelen, daarmee modellen te voeden en die te gebruiken om sterkte en gedrag van het totale blad te voorspellen, vindt Hagenbeek. ‘Dan is ook de spreiding in de eigenschappen van de bladen mee te nemen.’ Die kunnen een gevolg zijn van variaties in de samenstelling van het gebruikte materiaal of van afwijkingen in het maakproces.

Hagenbeek: ‘Modellen kunnen nu veel meer dan tien jaar geleden. Zo kunnen we meer variaties doorrekenen in dezelfde tijd en verschillende schalen aan elkaar koppelen, van beginnende schade op microschaal tot aan zichtbare scheuren en breuken.’

Het verschil tussen bladbevestiging met T-bouten (a) of met bushings (b).

Bij rootbushing worden metalen bussen in de rotorbladen geïntegreerd, om ruimte te besparen en zo meer verbindingen mogelijk te maken.

foto : we 4 ce

Vooral bij heel grote turbinebladen maakt het gebruik van simulaties het testen goedkoper. Bovendien kunnen onderzoekers op deze manier verschillende soorten belasting uitproberen. ‘Bij full-scale-testen kijken we alleen naar de maximale windsterkte’, zegt Hagenbeek, ‘maar die hoeft niet de meest kwetsbare belasting te zijn. Het gaat ook om frequenties en om de volgorde van zware en lichtere belasting.’

Monitoring

Het onderhoud van windturbines op zee vergt ongeveer een derde van de totale kosten van windenergie, vertelt Watson. Om die kosten te drukken, wordt steeds meer ingezet op realtime-monitoring, het gebruik van drones en het automatisch verwerken van meetgegevens. Daarmee is beter te voorspellen wanneer onderhoud nodig is en kan dit beter worden gepland. Hagenbeek: ‘Met in-

WINDENERGIE OP ZEE 26 DE INGENIEUR • MEI 2023

Gele funderingen en andere turbineonderdelen, wachtend op transport. Hoe groter de windturbine, hoe minder kosten voor onderdelen en transport per megawatt. foto : depositphotos

gebouwde monitoring in het turbineblad, die de belasting en de vervorming meet en zo de spanning bepaalt, kunnen we na de installatie bijhouden wat het blad meemaakt.’

Voor het onderhoud zelf zijn ook slimmigheden bedacht, zoals het los aanbrengen van het uiteinde van een turbineblad (de ‘tip’). Die tips halen bij harde wind snelheden tot driehonderd kilometer per uur en eroderen snel door waterdruppels, zandkorrels en andere deeltjes in de lucht. Dit maakt de bladen minder efficiënt.

Alleen de tip vervangen, scheelt al duizenden kilogrammen materiaal

Hagenbeek: ‘Als we dan alleen de tip vervangen in plaats van het hele turbineblad, is dat enkele honderden kilogram aan materiaal in plaats van dertigduizend kilogram. En de klus is een stuk eenvoudiger.’ Zo gaan we steeds meer naar een gestandaardiseerde, modulaire ontwerpstrategie, zegt Wagenaar. Dat maakt het makkelijker en goedkoper onderdelen te vervangen.

Nieuwe ontwerpen

Af en toe duikt er een geheel nieuw concept op om windturbines efficiënter te maken. Hagenbeek: ‘Zoals een turbine waarbij de mast voor de bladen staat in plaats van erachter – dus aan de kant waar de wind vandaan komt.’ Het voordeel daarvan is dat de bladen verder kunnen doorbuigen dan bij een klassieke turbine. Ze waaien immers van de toren af, niet er naartoe. Dat biedt de mogelijkheid de molens nóg groter te maken. ‘Lange bladen moeten slank zijn om niet te zwaar te worden, maar moeten in het huidige ontwerp ook stijf genoeg zijn. Als ze achter de toren staan, is die stijfheid minder

belangrijk’, zegt Hagenbeek. De bladen kunnen dan ook bij hardere wind blijven draaien. ‘Vergelijk het met palmbomen in een orkaan: de bladen buigen mee met de wind, en overleven zo het stormgeweld.’ De verwachting is dat dit ontwerp minder efficiënt is dan de huidige turbines, vooral omdat de mast aan de ‘verkeerde’ kant staat. ‘Maar als de bladen veel langer kunnen worden en er is minder materiaal nodig, wordt het wellicht toch interessant’, zegt Hagenbeek. Of dat inderdaad het geval is, moet nog worden uitgezocht.

Een ander concept is de drijvende windturbine die met lijnen aan de zeebodem is verankerd. Dat kost naar verwachting minder materiaal dan turbines waarvan de torens op de zeebodem staan en is wellicht een oplossing voor plekken die dieper zijn dan de (relatief ondiepe) Noordzee.

Meebewegen

Tot slot kan er nog een efficiëntieslag worden gemaakt in de aansturing. Turbinebladen worden gepitcht: de stand van de bladen wordt telkens aangepast. Zo raken ze bij hoge wind niet overbelast en kunnen ze bij lage wind toch draaien. ‘Hierbij hoeft niet altijd voor de hoogste energiewinst te worden gekozen’, zegt Watson, ‘maar is ook de levensduur van de turbine mee te wegen.’ Bij harde wind is de opbrengst hoog en de prijs van de energie dus vaak laag. Dan is economisch gezien de beste optie om een turbine soms zelfs uit te zetten, hoe efficiënt die ook is. Tenzij er natuurlijk een goede opslagmogelijkheid is voor windenergie. Daarover gaat deel 2 van deze serie, volgende maand in dit blad. •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 27
’’

Enith Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

28 DE INGENIEUR • MEI 2023

Podium

Vier experts delen hun inzichten in de technisch-maatschappelijke actualiteit.

Deze maand: Vanessa Evers

Kunnen we AI reguleren?

Een groepje publieke guren, onder wie Elon Musk, Steve Wozniak en Yuval Noah Harari, riep onlangs op om een pauze van een half jaar in te lassen voor de verdere ontwikkeling van kunstmatige intelligentie (AI). Het idee is dat overheden die tijd kunnen gebruiken voor het opstellen van regelgeving om AI inherent veilig te maken.

AI-beleid, -regelgeving en -certi cering zijn natuurlijk wenselijk, al was het maar voor ontwikkelaars om te weten welke waarden zij als richtlijn moeten nemen bij het oplossen van dilemma’s zoals het befaamde trolleyprobleem: is het moreel aanvaardbaar een trein die vijf mensen dreigt aan te rijden van spoor te laten wisselen zodat die maar één persoon aanrijdt? Vertaald naar alledaagse ontwikkelproblemen: remmen voor een konijntje als er geen gevaar is voor de passagiers in de auto, of niet? Energie op het grid naar de armere wijken een beetje a nijpen om meer kosten te besparen, of niet?

articuleren wat we bereid zijn voor die keuze te betalen of op te o eren, dan kom je er ook niet uit of die trein wel of niet van spoor moet wisselen. Ik wil maar zeggen: het is geen AI-dingetje.

Het probleem is het gebrek aan eenduidige ethische waarden voor het

AI-beleid

De vraag is echter of nieuwe regeltjes hier de oplossing zijn. Immers, zelfs met beleid en heel veel regels hebben we als samenleving al grote moeite met dilemma’s die niets met AI te maken hebben. Kunnen we mensen in Groningen blootstellen aan risico’s om toch weer meer gas op te pompen? Is het verdedigbaar om de bevolking in en rondom IJmuiden een verhoogde kans op hart- en vaatziekten te laten lopen, zodat Tata Steel volop kan blijven draaien?

Het onderliggende probleem bij AI is niet het gebrek aan regelgeving of beleid, maar het gebrek aan eenduidigheid in ethische waarden die ten grondslag moeten liggen aan dat beleid. Als we er niet uit kunnen komen wat we belangrijker vinden, huizen die instorten of gas, en

Lang heb ik gedacht dat innovatie en wetenschappelijke doorbraken de motor van onze beschaving zijn. Neem het covid-vaccin: een wonder van de wetenschap, menselijk vernu in z’n puurste vorm. Maar wat blijkt? Het probleem van een pandemie is niet opgelost met het vaccin. Mensen moeten dat vaccin ook nemen. En daar gaat het mis door communicatie en beleid. Als het gaat om mondiale wedlopen – of het nu de verspreiding van kernwapens betreft of CO 2reductie, zijn bindende, internationale verdragen nodig. Die kant moeten we ook op met AI. Nu op AI-gebied een wereldwijde wedloop gaande is, is het tijd voor een internationaal verdrag waarin we afspreken waar AI wel en niet voor mag worden gebruikt. Daarbij horen controlerende organen en de mogelijkheid sancties op te leggen. Want nu dreigt het op z’n Nederlands te gaan. We laten het een tijdje zo doorlopen en dan komt er een parlementaire enquêtecommissie die aantoont dat het toch echt fout is gegaan, waarna er een verwoede poging komt om toch maar regelgeving in te voeren en de gedupeerden te compenseren. Daarop komt dan weer een parlementaire commissie die aantoont dat de compensatie en regelingen te stroperig en zuinig zijn uitgevoerd, waarna een nieuwe commissie, en n, u voelt hem al aankomen.

Vanessa Evers is hoogleraar Computerwetenschappen aan de Universiteit Twente.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 29
30 DE INGENIEUR • MEI 2023

TEKST: TIMO KÖNNEN

Wetenschap ziet de waarde van quantumcomputer Advantage

Optimaliseren met qubits

Ooit ridiculiseerden informatici de quantumcomputers van het Canadese bedrijf D-Wave Systems. Nu worden diezelfde computers gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek. Vanwaar die omslag en hoe werken hun machines eigenlijk? ‘De houding in het vakgebied is minder puristisch geworden.’

De grootste quantumcomputer ter wereld is volgens de meeste deskundigen de Osprey van IBM, met 433 quantumbits of qubits. Best veel, vergeleken met bijvoorbeeld vijf jaar geleden. Maar bij de 5342 qubits van de Advantage van D-Wave Systems steekt het toch wat magertjes af. Bovendien is de Advantage, anders dan de Osprey, gewoon te koop voor iedereen met genoeg geld.

De Advantage is een vreemde eend onder de quantumcomputers. Sinds D-Wave in 2007 zijn eerste prototype aan de pers presenteerde, hebben de machines van het Canadese bedrijf altijd een flink grotere capaciteit gehad dan de quantumcomputers die algemeen als de grootste van dat moment werden beschouwd. Dat is één kant van het D-Wave-raadsel. De andere kant is dat het bedrijf in zijn beginjaren zo’n beetje werd uitgekotst door de academische gemeenschap, maar er wel in slaagde computers te verkopen aan een stel grote Amerikaanse partijen: vliegtuigbouwer Lockheed Martin (samen met de University of Southern California), Google (samen met NASA) en het Los Alamos National Laboratory.

De laatste jaren verstomde de academische kritiek. Apparaten van D-Wave worden nu zelfs gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek. Hoogste tijd om licht op het raadsel te werpen.

Kampioen

D-Wave Systems werd in 1999 opgericht door Geordie Rose, een pas gepromoveerd quantumfysicus die daarnaast nog tijd had gevonden om Canadees kampioen worstelen en wereldkampioen Braziliaans jiujitsu te worden. Hij viel op met zijn indrukwekkende wenkbrauwen en bloemkooloren, en met uitspraken als: ‘I’m not okay with losing at anything. At all.’ Later, toen hij al niet meer bij het bedrijf was betrokken, haalde hij nog een keer het Guinness Book of World Records met het eten van de grootste hoeveelheid yoghurt in een minuut.

Dat competitieve was in de eerste jaren typerend voor D-Wave. De bijbehorende grootspraak over wat de computers van het bedrijf wel niet allemaal zouden kunnen, leidde tot veel ergernis en ridiculisering in de academische wereld van de quantuminformatica. Sommigen be-

twijfelden zelfs of de processor wel echt gebruikmaakte van quantumeffecten. Hield D-Wave anderen voor de gek, of vooral zichzelf? Na de turbulente beginjaren werd het stiller rond het bedrijf, maar het bleef wel bestaan en bracht om de zoveel jaar een nieuwe, grotere versie van zijn computer uit – en wist die ook af en toe aan een groot bedrijf te verkopen. Maar die computer telde dan niet mee als grootste quantumcomputer.

Optimaliseringsproblemen

De reden was dat de machines van D-Wave niet universeel zijn, maar voor een specifieke toepassing zijn bedoeld: zogenoemde discrete optimalisatieproblemen. Het bekendste voorbeeld daarvan is het handelsreizigersprobleem: vind de volgorde met de kortste reisafstand voor het bezoeken van een aantal steden. Veel bedrijven hebben met dat soort problemen te maken als ze proberen de kosten van hun productieprocessen te minimaliseren. Andere voorbeelden van discrete optimalisatieproblemen zijn het vouwen van een eiwit, het optimaliseren van een aandelenportfolio, en ook machine learning – dat zelf weer op allerlei gebieden toepassingen heeft.

Voor het vinden van goede oplossingen voor die problemen zijn computers met slimme zoekstrategieën nodig. D-Wave dankt zijn bestaan aan het feit dat natuurkundigen in de jaren negentig de nieuwe zoekstrategie quantum annealing (QA) hadden bedacht. Die beloofde de bestaande methoden te overtroeven door de inzet van quantummechanische processen (zie kader Tunneleffect). Quantumfysicus Rose wilde het bedrijfsleven een superieure optimalisatietechnologie bieden met een speciaal voor QA gebouwd apparaat, de quantum annealer Die wijkt overigens nog in een ander opzicht van de ‘gewone’ digitale quantumcomputer af: hij werkt analoog (zie kader Gekoppelde qubits).

De grote hindernis bij het opschalen van de universele quantumcomputer is de kwetsbaarheid van de qubits voor verstoringen van buitenaf. Op dat vlak had D-Wave een belangrijk voordeel: het QA-proces is relatief ongevoelig is voor fouten in de qubits. Het eer-

De processor van de Advantage zit in het midden van de printplaat, eromheen de aansturende elektronica.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 31 QUANTUMCOMPUTERS
t
’’
Het is een vreemde eend onder de quantumcomputers
foto : d -
wave

Om de processor op een cryogene temperatuur te houden is een cascade van koelsystemen nodig. Deze op vloeibaar helium gebaseerde mengkoeler verzorgt de laatste stap, naar 14 millikelvin. foto : d - wave

QUANTUMCOMPUTERS 32 DE INGENIEUR • MEI 2023

Tunneleffect

Een spoorwegmaatschappij die een efficiënte (dus niet dure) omloop voor haar treinstellen en personeel moet bedenken, heeft te maken met wat wordt genoemd een discreet optimalisatieprobleem. Typerend daarvoor is dat er geen wiskundige formule bestaat die direct de beste oplossing geeft. Bovendien is het aantal mogelijkheden meestal veel te groot om ze allemaal door een computer te laten aflopen.

Het vinden van een ‘behoorlijke’ oplossing vraagt dus een goede zoekstrategie. Vaak worden daarbij alle mogelijke oplossingen samen als een landschap met pieken en dalen voorgesteld, waarbij de hoogte staat voor de kosten van een oplossing. De computer probeert binnen een redelijke tijd een flink diep dal in het landschap te vinden. Een veelgebruikt algoritme daarvoor is simulated annealing (SA). Vanwaar die vreemde naam? Gezien door een natuurkundige bril is het algoritme verwant aan annealing (gloeien), ofwel ver-

hitten in een oven – een techniek die metaalfabrikanten toepassen om hun producten sterker te maken.

Hoewel SA vaak goed werkt, kan het ook weleens blijven ‘hangen’ in een ondiep dal, wat dan een heel matige oplossing oplevert. In de jaren negentig bedachten natuurkundigen dat het tunneleffect uit de quantummechanica kon helpen om daar iets aan te doen. Volgens die theorie heeft een deeltje dat door zijn lage energie in een energiedal gevangen zit, toch nog een mogelijkheid om naar een ander, dieper dal te ontkomen. Het is alsof het deeltje een tunnel naar het andere dal graaft. Quantum annealing, zoals het nieuwe algoritme werd genoemd, gebruikt dat effect om te ontsnappen uit dalen waarin SA blijft hangen. Maar het algoritme kan niet op een gewone computer worden uitgevoerd; er is een gespecialiseerd quantumsysteem voor nodig. Het Canadese D-Wave Systems is nog altijd het enige bedrijf dat zulke systemen bouwt.

ste commerciële model D-Wave One uit 2011 had dan ook meteen 128 qubits. Het was al in staat eenvoudige optimalisatieproblemen op te lossen, die ook gewone computers nog gemakkelijk aankonden.

Quantumvoordeel

Over de waarde van de nieuwe technologie ontstond destijds een verhit debat, dat lang aanhield. Het duurde twee jaar voordat ona ankelijke onderzoekers konden aantonen dat de machine daadwerkelijk quantume ecten gebruikte bij het rekenen. Maar D-Wave had nog meer te bewijzen. QA was namelijk, net als veel andere quantumprocessen, goed te simuleren op een klassieke computer. De vraag was dan ook: waarom investeren in een duur, nieuw apparaat als het langs een omweg ook met de bestaande computers kan?

Het bedrijf kwam de eerste jaren herhaaldelijk op de proppen met een rekentaak waarin de annealer de simulatie op de klassieke computer zou verslaan, maar even zo vaak werden die claims doorgeprikt. D-Wave had nog een ander argument. Op een klassieke computer groeit de rekentijd over het algemeen exponentieel met

MEI 2023 • DE INGENIEUR 33

De menshoge kast van de Advantagequantumcomputer, nodig vanwege de uitgebreide koelsystemen.

Gekoppelde qubits

De gespecialiseerde quantumcomputer van D-Wave Systems, de quantum annealer, werkt op basis van een tot 12 millikelvin boven het absolute nulpunt gekoelde chip. De ruim vijfduizend supergeleidende stroomkringetjes op die chip fungeren als quantum bits (qubits): de stroom kan linksom rondlopen (waarde 0), rechtsom (waarde 1) of in beide richtingen tegelijk (0 én 1). Dat laatste heet in quantumterminologie een superpositie.

Voor elke qubit is instelbaar of hij liever 0 is dan 1, of juist andersom, of geen voorkeur heeft – de zogenoemde bias. Verder kunnen qubits paarsgewijs aan elkaar worden gekoppeld. Zo’n koppeling verzekert dat beide qubits altijd dezelfde waarde hebben of juist altijd een tegengestelde. Om nu de quantum annealer te vertellen welk probleem hij moet oplossen, moeten de koppelingen en biases worden ingesteld. Dat gebeurt met elektromagneetjes.

Moet het apparaat bijvoorbeeld een efficiënte dienstregeling voor de spoorwegen vinden, dan geven de koppelingen en biases de volgorde van de stations op de lijnen weer, samen met alle andere voorwaarden waaraan de dienstregeling moet voldoen. Elke reeks nullen en enen die de qubits kunnen vertonen, is dan automatisch een mogelijke dienstregeling.

Omdat de qubits elkaars magnetisch veld voelen, heeft

elke reeks enen en nullen een andere energie: de ‘kosten’ van de oplossing. Het doel is om een reeks te vinden met de laagst mogelijke energie. In het voorbeeld boven zou die staan voor de dienstregeling met de laagste kosten.

Het zoekproces begint met het aanzetten van een grote elektromagneet, die op alle qubits tegelijk inwerkt. De qubits komen daardoor ieder afzonderlijk in een superpositie van 0 en 1 terecht. Vervolgens worden de lokale magnetische velden voor de biases en koppelingen ingeschakeld. Terwijl die geleidelijk in sterkte toenemen, wordt het globale magneetveld afgezwakt. Dat dwingt de qubits om hun individuele vrijheid op te geven: ze komen samen terecht in een superpositie van alle oplossingen van het probleem.

Terwijl de lokale velden verder naar een maximum stijgen en het globale veld naar nul zakt, verandert de superpositie van karakter – de oplossingen met lage energie gaan als het ware steeds meer de baas spelen. In theorie duwt de oplossing met de allerlaagste energie uiteindelijk alle andere oplossingen uit de superpositie. Door kleine verstoringen van buitenaf wint in de praktijk vaak een oplossing met iets hogere energie, die ook nog steeds heel goed is. Die oplossing kan van de qubits worden afgelezen als de magneetvelden hun eindwaarde hebben bereikt.

de grootte van de taak, en dat zou op de annealer veel langzamer (polynomiaal) gaan. Dus als de capaciteit van de nieuwste annealer steeds groter wordt, moet er een moment komen dat hij berekeningen aankan die geen enkele klassieke computer hem kan nadoen. Dat zogenoemde quantum advantage is inderdaad aangetoond voor sommige algoritmen voor de universele quantumcomputer. Maar er kwam geen bewijs dat dit ook voor annealer-processen geldt.

Ondanks dat alles wist D-Wave steeds weer investeerders aan te trekken en een paar prestigieuze klanten binnen te halen. Boze tongen beweerden dat die alleen maar bleven komen omdat anderen hen waren voorgegaan –een soort perpetuum mobile van vertrouwen.

Puristen

Des te opmerkelijker is het dat de sfeer rondom het bedrijf de laatste jaren duidelijk is veranderd. De kritiek is grotendeels verstomd. ‘De kijk van de wetenschappelijke gemeenschap op technologie zoals die van D-Wave is de afgelopen tien jaar veranderd’, is de verklaring van Barbara Terhal, hoogleraar Quantuminformatica aan de TU Del . ‘Dat hee ermee te maken dat de ontwikkeling van de universele quantumcomputer minder vlot is verlopen dan we hadden gehoopt. De houding is daardoor minder puristisch geworden, meer van: laten we kijken wat we kunnen doen met wat we al wel hebben. Ik heb zelf nog steeds het meeste vertrouwen in de universele quantumcomputer, maar ook met een quantum annealer kunnen interessante resultaten te boeken zijn.’

Dat blijkt ook uit het feit dat er met enige regelmaat nieuws is over wetenschappelijk onderzoek dat met de annealer is gedaan. Nog vorig jaar scha e het Duitse Forschungszentrum Jülich voor dat doel een exemplaar aan. Verrassend aan het nieuws is dat het meestal niet over optimalisatieproblemen gaat, maar over een heel andere toepassing – zodat de annealer achteraf toch minder eenzijdig blijkt dan hij jarenlang leek. Als quantumsysteem is het apparaat namelijk ook heel goed in staat het quantumgedrag van materialen en moleculen in de chemie te imiteren. Dat gedrag is moeilijk te simuleren op een klassieke computer.

Een recent, opvallend resultaat komt van de onderzoeksgroep van Daniel Lidar van de Amerikaanse University of Southern California. Die hee met een annealer laten zien dat een quantummechanische faseovergang in een exotisch materiaal – een zogenoemde eendimensionale Ising-keten – precies zo ging als de Schrödingervergelijking voorspelde. Experts hopen dat dit soort simulaties het in de toekomst mogelijk maakt materialen met nieuwe, exotische eigenschappen te ontwerpen.

D-Wave zelf werkt ondertussen verder aan optimalisatieproblemen. Het biedt een groot pakket diensten aan bedrijven, die online gebruik kunnen maken van annealers die bij D-Wave staan opgesteld. Of dat – samen met de toepassingen in de wetenschap – uiteindelijk genoeg is om het voortbestaan van het bedrijf te garanderen, blij de vraag. Het lijkt erop dat D-Wave het zelf inmiddels ook verstandig vindt op meer dan één paard te wedden. Een tijdje geleden hee het aangekondigd ook universele quantumcomputers te gaan bouwen. •

QUANTUMCOMPUTERS 34 DE INGENIEUR • MEI 2023
foto : d - wave

Moeilijk probleem

Streeft kunstmatige intelligentie (AI) ooit de mens voorbij? En zo ja: kan een machine denken? In zijn interessante artikel (februari 2023) beschrijft Fanta Voogd de turingtest, de ultieme test die het onderscheid maakt tussen een computer en een mens. Alan Turing dacht dat een denkende machine het aan het eind van de vorige eeuw wel zou winnen.

Ook al weten we alles over de werking van neuronen in het brein, we weten nog niet hoe het denken in het biologische neurale netwerk plaatsvindt. Dat wordt in de neurowetenschappen wel het ‘moeilijke probleem’ genoemd. Zelfrijdende auto’s en onbemande gevechtsvoertuigen worden volwassener door steeds geavanceerdere algoritmen en deep learning. Grote aantallen teruggeroepen auto’s demonstreren echter dat ‘zelfrijdend’ nog onbetrouwbaar is. Voor onbemande gevechtsvoertuigen hebben de tekortkomingen bovendien een ethisch aspect. Om burgerslachtoffers te voorkomen blijft de ultieme menselijke beslissing noodzakelijk.

Intelligentie draait om cognitieve perceptie van de omgeving, het opbouwen van ervaring en daarmee nieuwe problemen oplossen. Daarbij is voor deze processen bewustzijn nodig. Is deep learning van AIalgoritmen hiermee te vergelijken?

Of bewustzijn ooit kan worden geprogrammeerd lijkt vooralsnog onwaarschijnlijk. Neurowetenschapper Christof Koch schreef: ‘Om onze ervaringen op te doen zouden computers niet alleen onze cognitieve functies moeten kunnen simuleren, maar alle gedetailleerde causale interacties die in ons brein bestaan.’ Dat is nu juist het ‘moeilijke probleem’ van het leggen van de menselijke intelligentie op het substraat van het brein.

De simpele waarheid, stelt Koch ook, is dat we zelfs geen compleet model hebben voor het zenuwstelsel van C. elegans, een wormpje met 302 zenuwcellen. Hoe kunnen we dan ooit het menselijk brein begrijpen? Het besef dat het moeilijke probleem wellicht nooit wordt opgelost doet vermoeden

dat de AI- singulariteit een asymptoot wordt: misschien er ooit in de buurt, maar nooit helemaal gelijk. Stephen Hawking schetste de toekomst als een race tussen de groeiende macht van onze technologie en de wijsheid waarmee wij die toepassen. Zouden hersenwetenschappers niet vaker met AI-ontwikkelaars moeten praten?

Carel Prins, Wassenaar

Bouwen

Gelooft u het? Ik niet. Inmiddels enige tijd geleden publiceerde minister Hugo de Jonge zijn plannen voor de ruimtelijke ordening in de komende jaren. In de periode tot en met 2030 wil hij 917.193 woningen bouwen. Van dit totaal zou 46 procent in de provincies Noord- en Zuid-Holland komen.

Een kleine maand eerder meldde NRC Handelsblad dat we zo niet kunnen doorgaan, maar juist in hogere gebieden moeten gaan bouwen. Het tijdschrift De Ingenieur zegt het in het novembernummer 2022 iets preciezer: in elk geval ten oosten van de lijn Arnhem-Nijmegen. De Bosatlas Nederland van boven, preciseert het nog iets verder: bij benadering ten oosten (zuiden) van de lijn Groningen- Drachten-Zwolle-ArnhemNijmegen-’s-Hertogenbosch-Maastricht.

Opvallend is dat de plannen van de minister nergens de bevindingen van de Commissie-Haasnoot noemen. Is tijdsdruk de oorzaak? Dan zou er voldoende tijd geweest zijn voor een aanvullende correctie in de tussenliggende periode. Het advies Bouw in hoger gebied houdt in, dat we vanaf nu er over gaan denken het regeringscentrum buiten Den Haag te realiseren. Wanneer zou de eerste studie over dit heikele onderwerp verschijnen?

Joop Nicolai, Lelystad

Lokale hydrolyse

Het artikel over het mobiele tankstation in het aprilnummer (rubriek Eureka) heb ik met belangstelling gelezen. Ik ben echter bang dat het een witte olifant wordt, net als indertijd de hogesnelheidsbus van Wubbo Ockels. Het zal een zeer duur apparaat worden en de waterstof wordt bijgevolg ook duur.

Deze week reed ik twee keer langs de route van de Betuwelijn. Mij viel er op dat men langs die route grote velden met zonnecellen aan het opstellen is. Toen dacht ik aan het lokaal opwekken van waterstof. Er ontstaat namelijk een probleem. Wanneer in een proces de toevoer en afvoer beperkt stuurbaar zijn – en dat is het geval bij wind en zon en de afnemers zoals huizen en industrie – dan ontstaat een conflict dat er in resulteert dat er toevoereenheden worden afgeschakeld. Door de toename van zonneparken en cellen op de daken zal dit probleem groter worden. Een stuurbare afnemer (hydrolyse) is een oplossing. Een groot, centraal hydrolysesysteem geeft problemen met het stroomnet: het duurt lang en is kostbaar om het net voldoende te verzwaren. Daarom lijken lokale hydrolyseunits mij een goed idee. Deze kunnen in serie worden vervaardigd en zijn goed te vervoeren, bijvoorbeeld in containers. Jan

CORRECTIE

De nieuwe stadswijk Merwede ligt niet in Rotterdam, zoals we vorige maand schreven in de rubriek Punt, maar in Utrecht.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 35
LEZERS REAGEREN
Wilt u reageren op een artikel in De Ingenieur? U kunt uw brief, bij voorkeur niet langer dan driehonderd woorden, mailen naar redactie@ingenieur.nl of sturen naar De Ingenieur, Postbus 30424, 2500 GK Den Haag. De redactie behoudt zich het recht voor brieven in te korten en te redigeren of te weigeren.
EUREKA Of en hoe snel een waterstofauto mainstream wordt, is nog erg onvoorspelbaar. Autobouwer Hyperion gaat dit jaar in de Verenigde Staten daarom mobiele waterstoftankstations plaatsen op basis van de marktbehoefte. Hyperion ontwikkelde het Fuel Mobile Station als een op zichzelf staand tankstation dat onafhankelijk is van de waMobile Station ziet eruit als een futuristisch ontworpen container op wielen die makkelijk naar een bepaalde locatie kan worden gereden. Hyperion wil de tankstations op die plekken neerzetten waar voldoende vraag is. Neemt de vraag af dan kan het station eenvoudig naar een andere locatie worden gereden. Het Fuel Mobile Station produceert ter plekke waterstof door elektrolyse. Op het dak van het tankstation ligt een Mobiel tankstation rij zonnepanelen om elektriciteit op te wekken. Deze zijn kantelbaar bevestigd en richten zichzelf automatisch naar de Het systeem kan volgens Hyperion waterstof comprimeren, koelen en zowel in gas- als vloeistofvorm opslaan. Opgeslagen waterstof kan ook weer worden omgezet in elektriciteit. Bij de Fuel Mobile Stations kunnen zowel waterstofauto’s tanken als elektrische voertuigen opladen. Een waterstoftank vullen duurt ongeveer vijf minuten en de accu van een elektrische auto kan binnen twintig minuten voor 80 procent worden opgeladen. Het vulpistool wordt na elke tankbeurt gereinigd met uv-licht. Hyperion zet zelf ook in op de waterstofeconomie: in 2020 introduceerde het de supercar XP-1 met brandstofcel en een bereik van ruim zestienhonderd kilometer om de mogelijkheden van waterstof te demonstreren. Het Fuel Mobile Station kan volgens Hyperion ook worden ingezet om het overbelaste elektriciteitsnet te ontlasten. Zo kan in daluren of bij een overschot aan groene stroom waterstof worden geproduceerd en opgeslagen. Op piekmomenten is dat weer om net. (PS)
25,Neem nu een kennismakingsabonnement deingenieur.nl/abonnement
EN ONTVANG DRIE NUMMERS VOOR SLECHTS €

TEKST: MARLIES TER VOORDE

tot 7/1/2024 Voorheen onzichtbare beelden

Antoni van Leeuwenhoek was, voor zover bekend, de eerste mens die een bacterie aanschouwde. De Nederlandse lakenhandelaar bouwde 350 jaar geleden een microscoop om zijn stoffen te controleren en ontdekte vervolgens de nog onbekende wereld der microben. Rijksmuseum Boerhaave in Leiden laat u als het ware over zijn schouder meekijken in de tentoonstelling Onvoorstelbaar. Hoe Antoni van Leeuwenhoek de microwereld ontdekte. Tot begin volgend jaar zijn hier vijf van de originele microscopen te zien, maar ook brieven en tekeningen van Van Leeuwenhoek. Tevens is er aandacht voor de actuele ontwikkelingen in de microscopie en microbiologie, en de rol hiervan in de geneeskunde. Zie ook de rubriek Vragenvuur op pagina 64. Meer info: rijksmuseumboerhaave.nl/ te-zien-te-doen/onvoorstelbaar

Achter de schermen

Digitale kunst – dat klinkt modern, maar bestaat al sinds de jaren zeventig. De expositie Behind the Screens in Museum Coda in Apeldoorn geeft een overzicht van deze afgelopen vijftig jaar. Het toont vijftig kunstwerken van in totaal 29 kunstenaars. Een deel hiervan is volledig digitaal, maar er zijn ook hybride kunstwerken, waarbij de digitale technieken met traditionele ambachten zijn gecombineerd – denk bijvoorbeeld aan wandtapijten. Tot 16 juli is er in het bijbehorende ExperienceLab een aanverwante tentoonstelling: Coderen: ambacht van de 21e eeuw. Hier zijn naast de kunstvormen ook de maakprocessen inzichtelijk gemaakt. Wie het wil zien moet wel snel zijn: de tentoonstelling loopt nog tot en met 4 juni. Meer info: coda-apeldoorn.nl/nl/agenda/behind-thescreens-1 en coda-apeldoorn.nl/experiencelab

t/m november

Explosie van kleur

Technologie en street art komen samen in de futuristische wereld van de Argentijns-Spaanse kunstenaar Felipe Pantone. In het werk van deze voormalige graffiti-artiest staan kleur, licht en beweging centraal. Pantone verwerkt in zijn composities elementen uit de software, zoals de computer glitch, pixels en QR-codes. Voor de expositie Prospective in de Kunsthal van Rotterdam maakte hij een lokatiegebonden installatie. Meer info: kunsthal.nl/nl/planje-bezoek/tentoonstellingen/ felipe-pantone

Nieuwste telescoop in oudste sterrenwacht

Eind december 2021 werd hij gelanceerd en sinds vorig jaar trakteert hij ons op beelden uit het diepe heelal: de James Webb Space Telescope (JWST). Nooit eerder kon een telescoop dieper in het heelal, dus verder terug in de tijd, kijken dan deze. De Oude Sterrewacht Leiden wijdt een tentoonstelling aan deze foto’s, de geavanceerde technologie van de JWST, het vroege heelal en de sterren. Tevens is er een kunstwerk te zien van de Haagse kunstenaar Leandros Ntolas over de mysteries van het universum. Meer info: universiteitleiden.nl/oudesterrewacht

WAAR KUNNEN WE NAARTOE? DE INGENIEUR TIPT
MEI 2023 • DE INGENIEUR 37 beeld : museum boerhaave ; coda ; nasa , esa , csa en stsci ; fpstudio

ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS

vind je op 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 geïllustreerd met beeld en video.

deingenieur.nl

Ook op de site:

• Activiteiten op techniekgebied in een overzichtelijke agenda

• Dossiers over onderwerpen als schoon staal, kernenergie in Nederland en droogte

• De interessantste vacatures voor ingenieurs

DE INGENIEUR TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

Jims verwondering ‘Voorsprong

door techniek.’

Echt waar?, vraagt redacteur

Burgers in Brussel

In bepaalde kringen is het sport om te foeteren op Brussel. ‘Nederland verliest zijn soevereiniteit aan Europa!’ ‘We worden geregeerd door een zichzelf verrijkende elite!’ Toen ik onlangs in Brussel was, maakte een taxichau eur het tegen een collega-journalist helemaal bont. ‘Kijk, hier zit de ma a’, zei hij, wijzend naar een van de gebouwen van de Europese Unie.

Ik was in Brussel op uitnodiging van de Europese Commissie, die een burgerpanel raadpleegde over virtual- en augmented realityomgevingen. 150 burgers uit alle landen van de Europese Unie discussieerden over de mogelijkheden, kansen en bedreigingen van zulke virtuele omgevingen. In een zaal zaten de geselecteerde burgerpanelleden door elkaar heen, groen en grijs. Op het podium presenteerden ze hun aanbevelingen voor de commissie. De een vol zelfvertrouwen, de ander duidelijk nerveus. Met de volksraadpleging wil de Commissie burgers een stem geven in het beleid, de regels en de wetgeving die ze gaat opstellen op dit onderwerp.

Dat is ongetwijfeld een dure exercitie. De panelleden worden op kosten van de EU ingevlogen vanuit de hele Unie; onderdak en maaltijden worden verzorgd. In de zaal waar ik aanschoof, zaten achterin zo’n vij ig vertalers die elke spreker simultaan vertaalden in een van de 23 aangeboden talen naar keuze, van Frans, Duits en Spaans tot Nederlands, Litouws en Kroatisch. Klinkt wat overdreven, maar de

Commissie vindt het belangrijk dat alle leden van het burgerpanel zich goed en helder kunnen uiten in de eigen taal, zodat hun input wordt meegenomen en zij zich echt gehoord voelen. Het wachten is nog even op een apparaatje dat gesproken woord simultaan én betrouwbaar vertaalt. Tot die tijd verscha de Europese Commissie massa’s vertalers werk.

Ik hoor de critici al mopperen: wat een verspilling! Maar de Europese Commissie wil graag burgers uit de EU meer betrekken bij haar beleid op het gebied van nieuwe technologieën, ook zij die normaal niet zo met de EU bezig zijn. ‘Ik kan u verzekeren dat we deze bijdragen van burgers serieus zullen bekijken’, zei vicevoorzitter Dubravka Šuica van de Europese Commissie in een speech voor de zaal. ‘Democratie vindt niet alleen plaats bij de stembusgang.’

Er volgen meer burgerpanels. Er is er al één geweest over voedselverspilling en binnenkort volgt er nog een over learning mobility. Deze panels verkeren nog in de pilotfase, maar de Commissie schijnt er erg enthousiast over te zijn.

Dat mopperen op ‘Brussel’ is best te begrijpen, maar de bestuurders doen in ieder geval hun best om beter te luisteren naar de inwoners van Europa. En dat kost wat, maar de Commissie hee in de gaten dat de prijs van compleet verloren contact met burgers nog heel veel hoger zou kunnen zijn.

WE DEZE MAAND NAARTOE? DE INGENIEUR TIPT

Feestje voor nerds

Houd je van muziek, vermaak en wetenschap? Dan is het Nerdland Festival op Domein Puyenbroek in het Belgische Wachtebeke misschien wel iets voor jou. Dit grootste wetenschapsfestival van België vindt plaats op 26, 27 en 28 mei, op een terrein dat voor Nederlanders nét over de grens ligt. Er zijn verschillende live-shows van wetenschapsentertainers Lieven Scheire en Hetty Helsmoortel, er is elektronische dansmuziek van DJ 4T4 (King of Nerds), er zijn schrijvers die boeken signeren, er zijn shows voor kleuters en oudere kinderen en er is een experience zone. Dit alles in grote circustenten, met een camping om de hoek. Ook beloven de organisatoren dat er lekker eten en drinken te koop is. Moet je wel met nerdcoins betalen... Meer info: nerdlandfestival.be/nl

PORTRET : ROBERT LAGENDIJK ; FOTO : KREW COLLECTIVE
MEI 2023 • DE INGENIEUR 39 WAAR KUNNEN

Productontwerpen van morgen

Wandelhulp

Exoskeletten hebben in fabrieken al hun intrede gedaan om mensen te ondersteunen bij zware werkzaamheden. Het Chinese Hypershell ontwikkelde een lichtgewicht variant voor backpackers en wandelaars.

Het exoskelet Omega bestaat uit twee framedelen die aan de achterkant via een draaipunt met elkaar zijn verbonden. Het frame wordt met een band om de middel gedragen, terwijl de twee uiteinden met banden op de voorkant van de bovenbenen worden bevestigd. In het draaipunt, dat op de rug ligt, zit een elektromotor met een vermogen van achthonderd watt. Deze drijft het exoskelet aan door de twee delen ten opzichte van elkaar heen en weer te bewegen.

In het frame liggen twee processoren die met meerdere sensoren koppel, positie en kracht meten om de beenbeweging van de gebruiker te monitoren. Op basis daarvan modelleren de processoren in milliseconden op basis van kunstmatige intelligentie de exacte looppas van de gebruiker om deze naadloos te ondersteunen. De loopondersteuning kent negen verschillende modi, waaronder lopen, rennen, heuvels opklimmen en fietsen. In ‘hyper modus’ levert het exoskelet met een druk

op de knop meteen maximale ondersteuning.

Volgens Hypershell kan de Omega tot dertig kilogram lichaamsgewicht compenseren om zo de spieren te ontlasten. In deze hoogste stand leveren de twee verwisselbare batterijen een bereik van 25 kilometer. Extra batterijen zijn mee te nemen en wegen vierhonderd gram per paar. De motor ondersteunt hardloopsnelheden tot twintig kilometer per uur, waardoor de Omega ook interessant kan zijn voor hardlopers.

Het exoskelet is gemaakt van aluminium en magnesium en weegt twee kilogram. De twee framedelen zijn af te stellen op taille en beenlengte van de gebruiker.

In het frame liggen tien passieve scharnieren voor extra flexibiliteit, waardoor de drager bergen en hellingen tot zestig graden kan beklimmen. Het frame is op te vouwen tot een compacte L-vorm en mee te nemen in een rugzak. De Omega moet in september op de markt komen. (PS) •

40 DE INGENIEUR • MEI 2023
FOTO : HYPERSHELL

Cycle-by-wire

Fietsers drijven al sinds jaar en dag hun achterwielen aan met een ketting-, riemof cardanasaandrijving. Het Duitse bedrijf Schaeffler vervangt deze mechanische overbrenging nu door een elektronische.

Het principe drive-by-wire, waarbij mechanische en hydraulische overbrengingen worden vervangen door elektronische overbrengingen, is in de auto-industrie al aardig ingeburgerd. Schaeffler past dit principe nu toe op de fietsaandrijving: de trapas drijft een generator aan die stroomt opwekt voor de aandrijving van een elektromotor op het achterwiel. Het hybride free drive-systeem levert een vermogen van maximaal 250 watt. De pedaalgenerator geeft een bepaalde trapweerstand, maar volgens

Bijenwarmer

Bijen zijn koudbloedig en daardoor slecht bestand tegen de kou. Zwitserse en Oostenrijkse onderzoekers ontwikkelden een honingraat met verwarming om bijensterfte tegen te gaan in de wintermaanden.

Als de temperatuur in een bijenkorf onder de 10 graden Celsius komt, raken de bijen in een coma en kunnen ze overlijden. Daarom clusteren de bijen in koude perioden in de korf samen om warm te blijven; ze bewegen hun vleugels en eten van hun honingvoorraad. De processen in de bijenkorf zijn echter moeilijk te bestuderen zonder de bijen te verstoren. Onderzoekers van de École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in Zwitserland en de Karl-Franzens-Universität in het Oostenrijkse Graz bouwden een honingraatelement voorzien van een reeks thermische sensoren en actuatoren. Dit element is simpelweg tussen de andere honingraatelementen in een bijenkorf te plaatsen.

De sensoren in de honingraat meten de temperatuurverdeling van de samengeclusterde bijen. De data wordt verwerkt door een centrale processor en doorgestuurd naar het onderzoeksteam. De onderzoekers kunnen via de processor ook de verwarmingselementen aansturen om de temperatuur van het bijenvolk subtiel te reguleren zonder de bijen te verstoren. Zo kunnen ze bijvoorbeeld voorkomen dat de bijen zich in kleinere groepen afsplitsen, als dat risico geeft op te grote temperatuurdaling, of ze naar honingvoorraden op de honingraat sturen.

De onderzoekers verwachten dat het systeem kan bijdragen aan het verminderen van plotselinge bijensterfte, ook wel colony collapse disorder genoemd.

Tijdens een koude winterperiode wisten de onderzoekers zo al een volk van vierduizend bijen in leven te houden. Ook konden ze voorkomen dat een bijenvolk versneld zou afsterven nadat het z’n koningin was kwijtgeraakt. (PS) •

Schaeffler gaat het trappen minder zwaar dan bij conventionele e-bikes met ketting, riem of cardanas. Als de berijder harder trapt dan noodzakelijk dan wordt overtollige elektriciteit opgeslagen in het batterijpakket. Die kan later worden vrijgegeven om de motor aan te drijven. Aangezien het free drive-systeem geen ketting, riem, versnelling of andere mechanische overbrengingen heeft, is er minder slijtage en onderhoud. De toepassing drive-by-wire biedt bovendien meer ontwerpvrijheid, aangezien de trapas en aangedreven wielen niet mechanisch worden verbonden. Schaeffler bouwt zelf geen fietsen, maar verkoopt het free drive-systeem aan fietsfabrikanten.

De eerste klant is het Duitse CIP Mobility dat onder de merknaam Mocci smart pedal vehiclecargofietsen op de markt brengt. De eerste is een tweewieler met een frame en wielen van recyclebaar kunststof in plaats van aluminium of staal. Doordat de wielen met spaken uit een geheel bestaan zijn ze minder kwetsbaar. Het productieproces van de kunststof onderdelen zou ongeveer tweederde minder CO2 uitstoten dan voor conventionele aluminium fietsframes. (PS) •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 41 foto ’ s : artificial life lab / kfu graz / hiveopolis ; schaeffler / daniel karmann
TEKST: PAUL SCHILPEROORD EN SIJA VAN DEN BEUKEL

Veldinspecteur

Hoe houd je als boer je gewassen goed in de gaten? De Franse startup Meropy ontwikkelde daarvoor de compacte robot SentiV die autonoom twintig hectare grond per dag kan inspecteren.

Voordat de robot aan het werk kan, moet het werkveld via het bijbehorende computerprogramma in een satellietfoto worden gemarkeerd. Als de SentiV vervolgens in dat veld wordt neergezet, bepaalt hij zijn locatie via het ingebouwde Global Navigation Satellite System. De robot rijdt vervolgens autonoom door het veld heen en weer en inspecteert de gewassen.

De SentiV heeft twee wielen waar de behuizing met de elektronica tussenin hangt. De wielen hebben geen loopvlak,

maar bestaat enkel uit spaken met op het uiteinde een voetje om het gewicht te verdelen. Zo kan de robot makkelijker snelheid maken en over oneffen terrein rijden. Bovendien is de kans op beschadigingen aan de gewassen kleiner. De robot weegt ongeveer vijftien kilogram.

De SentiV is uitgerust met twee ingebouwde camera’s van twaalf megapixels. De ene camera kijkt van bovenaf neer op de gewassen en de tweede kijkt van onderaf op de bladeren. De camerahoogte is

aan te passen door wielen met kortere of langere spaken te monteren. De camerabeelden worden in near-realtime verwerkt door algoritmen op basis van kunstmatige intelligentie. Die kunnen volgens Meropy de aanwezigheid van onkruid, ziekten en schade door ongedierte detecteren en lokaliseren. Ook waarschuwt de robot wanneer de gewassen meer water of mest nodig hebben. Door de robot regelmatig inspecties te laten uitvoeren, blijft de boer op de hoogte van de groeistadia van de gewassen. (PS) •

42 DE INGENIEUR • MEI 2023
foto : meropy EUREKA

Slimmer remmen

Zo onmisbaar als de vermogensmeter is voor de meeste profwielrenners, zo onmisbaar gaat een remmonitor worden voor mountainbikers. Tenminste, als het aan de Nieuw­Zeelandse startup BrakeAce ligt.

Een mountainbiker die in grote vaart een helling in het bos afdendert, kan achteraf vaak niet precies terughalen waar en hoe hard hij heeft geremd. Toch is die informatie cruciaal om zijn techniek en snelheid te verbeteren. De Nieuw-Zeelander Matt Miller promoveerde op remmen in het offroad mountainbiken en bracht via de startup BrakeAce een draadloze remsensor op de markt.

De remsensor, BrakeAce-PF2 genaamd, meet de duur, intensiteit en frequentie van het gebruik van de voor- en achterrem tot duizend keer per seconde. Via bluetooth low energy maken de sensoren contact met de bijbehorende app.

De app combineert de data met gps-data en selecteert drie punten uit het parcours waarop de rijder de meeste winst kan behalen. Dat kan zijn ‘harder remmen voor de bocht en meer snelheid maken in de bocht’, een van de basisregels van het mountainbiken. Als de fietser zijn remgedrag verbetert, worden er nieuwe stukken uit het parcours geselecteerd voor de volgende rit. Zo geeft de app advies aan mountainbikers op elk niveau.

De sensoren wegen elk 73 gram en moeten honderd uur meegaan op een opgeladen batterij. De twee sensoren kosten in de voorverkoop elfhonderd euro, de BrakeAce-app is gratis. (SB) •

Bierpoeder

Door inflatie, energiecrisis en glastekorten wordt ook bier duurder. De Duitse kloosterbrouwerij Neuzelle ontwikkelde mede daarom een bier in poedervorm.

Jaarlijks wordt er 180 miljoen ton bier over de wereld getransporteerd dat voor meer dan 90 procent uit water bestaat. Dat kan slimmer, dachten de bierbrouwers van de Duitse kloosterbrouwerij Neuzelle. Met financiering van de overheid ontwikkelden ze een bierpoeder dat er na toevoeging van water uitziet en ‘precies zo smaakt’ als een normaal kloosterbiertje, aldus de makers.

Het is niet de eerste keer in de geschiedenis dat er bierpoeder op de markt komt. Al in 1872 beklaagde een schrijver in het Algemeen Handelsblad zich over ‘vervalschte levensmiddelen’, waaronder bierpoeder.

Wel is het bierpoeder van Neuzelle het eerste poeder waaraan enkel water hoeft te worden toegevoegd. Na even mixen met een handmatige melkopschuimer vormt zich een helder bier met een witte schuimkraag.

Het poederbier is alcoholvrij en grotendeels zonder koolzuur. De komende maanden zullen de brouwers ook die bestanddelen in poedervorm toevoegen. ‘Daar ligt niet de grootste uitdaging’, zegt directeur Stefan Fritsche. Hij noemt het voorbeeld van vitamine bruistabletten waar koolzuurgas uit vrijkomt. ‘De grootste uitdaging is de smaak van het bier.’

De bereiding van het bier voor het bierpoeder verloopt via een geheel ander proces dan het traditionele brouwproces, maar daarover wil Fritsche niets prijsgeven. ‘Ook daarin willen we kosten, energie en uitstoot besparen. Als de hele wereld overgaat op productie en transport van poederbier, dan zou dat de wereldwijde CO2-uitstoot met een half procent verminderen.’

In de loop van 2023 verschijnt het bier op de markt, eerst hoofdzakelijk op markten ver weg, zoals Azië en Afrika. De kosten van het bier zullen wat lager liggen dan een gewoon biertje, dit vanwege lagere transportkosten. (SB) •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 43 foto ’ s : tyler perrin ; neuzeller kloster - bräu

Maismonitor

Hoe goed een plant groeit, is afhankelijk van hoeveel zonlicht de bladeren kunnen opvangen voor fotosynthese. Amerikaanse onderzoekers ontwikkelden een robot die dit berekent aan de hand van de hoek die de bladeren maken ten opzichte van de stam.

Om een inschatting te maken van de groei van een plant, moesten onderzoekers met een gradenboog het veld in. Een arbeidsintensief klusje, waarbij de hoeken, tussen de bladeren en de stam, elk afzonderlijk moesten worden opgemeten. Die zijn immers een maat voor de efficiëntie van fotosynthese. Dit werk kan de robot AngleNet overnemen, zeggen de onderzoekers van de North Carolina State University (NCSU) en de Iowa State University (ISU). De resultaten publiceerden ze in het wetenschappelijke tijdschrift Journal of Field Robotics. ‘In het geval van mais, wil je dat de bovenste

bladeren relatief verticaal staan en de onderste bladeren meer horizontaal’, legt NCSU-onderzoeker landbouwtechniek en eerste auteur Liron Xiang uit. ‘Zo vangt de plant het meeste zonlicht op.’

Het AngleNet-systeem bestaat uit een robot en een op machine learning gebaseerd softwareprogramma dat de hoeken van de bladeren voor elke plant afzonderlijk opmeet. De onderzoekers navigeren een bestaande landbouwrobot, de PhenoBot 3.0, daarvoor handmatig door het maisveld. Op de robot zijn acht camera’s en stroboscopische lampen gemonteerd op vier verschil-

lende hoogten. Elk niveau bevat twee camera’s die een 3D-modellering van de planten mogelijk maken en de hoogte van de bladeren tot de grond opmeten.

‘Dat is belangrijke informatie voor plantenveredelaars’, zegt Xiang. ‘Zo kunnen ze de bladhoekverdeling voor elke rij planten beoordelen en op basis daarvan genetische lijnen identificeren met gewenste – of ongewenste – eigenschappen.’

De machine is ontwikkeld voor maisvelden, maar kan ook worden aangepast voor andere graangewassen zoals sojabonen. De robot gaat ruim 45.000 euro kosten. (SB) •

44 DE INGENIEUR • MEI 2023 EUREKA foto : lirong xiang

Rolf zag een ding

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

Hangbrug

‘Geen onverwachte bewegingen’, zegt Nick. ‘We kunnen niet meer terug.’

Nick staat al op de hangbrug, net ten zuiden van Nairobi National Park, die ons over een kloof van een meter of vijftien diep naar de glasfabriek aan de andere kant moet brengen. Ik sta nog aan het begin van de brug en zie het pad door de bosjes achter ons geblokkeerd door een nogal indringend kijkende baviaan die haar jonkie stevig vasthoudt.

Vooruit kunnen we ook niet: halverwege de brug bevindt zich een deurtje dat op slot zit. De glasfabriek wil niet dat mensen onaangekondigd de achtertuin in lopen. Het duurt vijf angstige minuten voor iemand op ons telefoontje reageert en de deur opent.

De brug (zie foto linksonder) is er eentje van het type waar Steven Spielberg warm van wordt: van ijzerdraad aan elkaar gevlochten, zonder enige solide onderdelen. Je kijkt continu naar de rivier onder je.

Of er ooit een ingenieur aan de brug heeft gerekend betwijfel ik, maar als dat al zo is, dan lijkt het er niet op dat deze is bedoeld voor meer dan één persoon tegelijk.

Toen we bij de brug aankwamen, zeiden we tegen elkaar dat we één voor één erover heen zouden gaan, maar met de komst van ons booskijkende primaat-

familielid besluiten we toch gezamenlijk over te steken. Bij elke stap kraakt, piept en schommelt de brug. We zien stukjes ijzerdraad over elkaar heen schuiven. Zwetend en trillend aan de overkant gekomen bedanken we de glasfabriekmedewerker die opendeed en besluiten we voor de terugweg een omweg te nemen.

Een omweg die niet meer verschillend had kunnen zijn dan de heenweg. Een kilometer stroomopwaarts van de glasfabriek ligt – ik verzin dit niet – ‘Rolfs Place’. De Rolf naar wie deze plek is vernoemd, blijkt een oude Duitser die na een carrière als chef zijn eigen hotel-restaurant begon. Helaas is hij zelf overleden, maar zijn in Duitse stijl opgetrokken Place, met gewelfde ramen en stenen bogen, is een stevig kasteel dat nog lang zal blijven staan.

Geheel passend bij een kasteel heeft Rolf’s Place een superdegelijke hangbrug over de kloof (rechtsonder). Heerlijk veilig met dikke stalen tuien, die zo te zien recent nog een onderhoudsbeurt hebben gehad, en een vloer van tien centimeter dik hout waar je niet tussendoor kan kijken. Netjes doorgerekend door een ingenieur, volgens geldende normen ontworpen en gebouwd. Zo’n brug die Steven Spielberg veel te saai vindt. Man, wat houd ik van saaie bruggen.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 45
FOTO ’ S : ROLF HUT ; ROBERT LAGENDIJK ( PORTRET )
Rolf Hut is universitair hoofddocent aan de TU Delft, maker, spreker en schrijver.

Meriç Kessaf is bouwkundestudent aan de TU Delft. Ze verloor veel van haar naasten bij de aardbeving in Turkije. Nu zet ze zich in voor hulp en een sterkere wederopbouw.

wist dat mijn familie in Antakya risico liep’

‘Met een groepje medestudenten op de faculteit Bouwkunde wilden we iets doen voor de slachtoffers van de aardbeving in Syrië en Turkije. Maar wat? Geld inzamelen, warme truien opsturen? Ineens beseften we: juist met onze specifieke kennis kunnen we van waarde zijn. Zo ontstond het Syrian Turkish Architectural Recovery Team (START-TU Delft). Eind maart organiseerden we op de TU Delft een projectweek. Tientallen studenten van verschillende opleidingen deden mee en ook veel docenten leverden een bijdrage. In eerste instantie dachten we dat er in het rampgebied vooral behoefte zou bestaan aan noodonderkomens, maar we realiseerden ons vrij snel dat de problemen met het neerzetten van een huisje of een containerwoning niet zijn verholpen. Eigenlijk moet alles opnieuw worden aangelegd. Sommige studenten richtten zich dus op herstel van de infrastructuur, andere zochten een oplossing voor het afval. Weer andere ontwierpen modulaire huisvesting van materiaal dat daar beschikbaar is.’

Breuklijnen

‘Ik ben zelf ook geraakt door de aardbeving. Mijn ouders komen uit Antakya (Antiochië), middenin het rampgebied, en ik ben veel familieleden verloren. Voor ik aan bouwkunde begon, studeerde ik aardwetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam en deed ik onderzoek naar grondsoorten en breuklijnen in het gebied. Toen werd me al duidelijk dat mijn familie in een risicogebied woonde. Mijn eerste paper gaf antwoord op de vraag of Antakya stevig in z’n schoenen staat als er een aardbeving zou plaatsvinden. De conclusie: Nee, al zal de schade niet overal even groot zijn. Een van de problemen is dat men er is gaan bouwen zonder masterplan. Er zijn weliswaar regels en voorschriften, maar het lijkt erop alsof iedereen maar wat doet. En soms is een ontwerp op papier in orde, maar hebben bouwers toch wat extra water door het beton gemengd om de bouw te versnellen

en goedkoper uit te zijn. Dat winstoogmerk zal er echt uit moeten. Ik hoop dat men dat nu beseft, maar ik ben er niet gerust op. In Turkije is alles politiek, ook als het om bouwen gaat. Ik had bij aardwetenschappen geleerd dat de gebouwen in Antakya niet bestand waren tegen een aardbeving en besloot daarom om ook bouwkunde in Delft te gaan studeren. Ik zou rond 13 februari van dit jaar naar Antakya afreizen voor mijn eindproject rond de vraag: hoe zijn de bestaande gebouwen aardbevingsbestendig te maken? Een week eerder vond de aardbeving plaats. Nu staat mijn eindproject op pauze, terwijl het onderwerp alleen maar relevanter is geworden.’

Aardbevingsbestendig

‘Misschien dat ik me nu ga richten op Istanboel. Een aardbeving is natuurlijk niet op de dag te voorspellen, maar als je ziet hoe de breuklijn door Turkije loopt en waar de afgelopen eeuwen bevingen hebben plaatsgevonden, dan is de kans groot dat die stad binnen enkele jaren wordt getroffen door een grote aardbeving. Nog altijd zie ik kansen in het aardbevingsbestendig maken van gebouwen. Het zal moeilijk zijn, het zal een hoop geld kosten, maar het moet gebeuren, want zo’n hele stad opnieuw bouwen is niet realistisch. Vermoedelijk moet per gebouw worden vastgesteld wat de mogelijkheden zijn. Ik wil me daar in verdiepen en hoop dat het er in het najaar alsnog van komt. Met START zijn we erin geslaagd om binnen drie weken een compleet programma voor de projectweek vorm te geven, met onder meer gastcolleges van hoogleraren uit het rampgebied. We legden zelf contacten, maar er kwamen ook veel mensen op ons af. Veel experts boden vanuit hun eigen, specifieke kennis hulp aan. Nu gaan we de beste elementen uit elk van de concepten combineren tot een groot ontwerp. Dat gaan we samen met het bedrijfsleven uitwerken tot een prototype. Is dat getest, dan gaan we ermee aan de slag in het rampgebied.’ •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 47
‘Ik
Tekst: Pancras Dijk • Foto: Bianca Sistermans Wat drijft de hedendaagse ingenieur?

De verduurzaming van forteiland Pampus

VERDUURZAMING
PANCRAS DIJK
Erfgoed wordt elektrisch TEKST:

Artist impression van het toekomstige Pampus, met op de voorgrond het halfverzonken nieuwe paviljoen met daarnaast het steenkolenveld vol zonnepanelen.

ILLUSTRATIE : PAUL DE RUITER ARCHITECTS

Om de hoofdstad te beschermen tegen vijandelijke aanvallen vanuit de Zuiderzee, werd in 1887 in de monding van het IJ een eiland opgespoten. Nu gaat Fort Pampus opnieuw voorop in de strijd – om als eerste Unesco­Werelderfgoedsite volledig energieneutraal te worden. ‘Als het hier lukt, dan lukt het overal.’

Echt gevochten is hier nooit. Toch waren op forteiland Pampus jarenlang soldaten gelegerd. Het was behelpen: alles moest van het vasteland worden aangevoerd. Daarbij was het idee dat de soldaten het in noodgevallen tot drie maanden lang zonder bevoorrading moesten kunnen uitzingen. ‘Pampus is altijd al een wereldje op zichzelf geweest’, vat Tom van Nouhuys het samen. Als directeur van stichting Forteiland Pampus is hij verantwoordelijk voor onderhoud en beheer van de werelderfgoedsite.

Inmiddels komen horden dagjesmensen af op het bezoekerscentrum en het fort zelf, waar een virtuele luchtballonvaart over de volledige Stelling van Amsterdam tot de hoogtepunten behoort. Het restaurant serveert jaarlijks zestigduizend maaltijden. En dat terwijl elke druppel drinkwater per schip moet worden aangevoerd vanuit Muiden, een halfuurtje varen.

‘Een paar jaar geleden keken we om ons heen en zagen we de oude, versleten dieselaggregaten waarmee we dit eiland draaiend houden’, zegt Van Nouhuys. ‘Dat was het moment waarop we ons realiseerden dat het gewoon niet meer van deze tijd is om met fossiele brandstoffen stroom op te wekken.’ Daarnaast bestond de behoefte om meer ruimte scheppen, ook voor méér bezoekers:

de doelstelling is om het aantal bezoekers te verhogen tot honderdduizend.

Verduurzamen

Inmiddels zijn op het drie hectare grote eiland de eerste, kleine stappen gezet op weg naar duurzamer beheer. Er kwamen zonnepanelen en de toiletten worden niet langer met aangevoerd kraanwater doorgespoeld. Sinds 2020 staat achter het restaurant een biovergister. Etensresten worden sindsdien niet meer afgevoerd maar omgezet in biogas waarop de keuken kan draaien.

De grote verduurzamingsoperatie moet echter nog beginnen. De stroombehoefte is immers veel groter dan de biovergister en de zonnepanelen kunnen leveren en nog elke dag wordt er achtduizend liter water aangevoerd vanuit Muiden, op een schip dat nog altijd niet elektrisch is. Maar écht iets veranderen op een plek die niet alleen Rijksmonument is en op de Unesco­Werelderfgoedlijst staat, maar ook nog eens midden in een beschermd Natura2000­gebied ligt, blijkt lastig. ‘De hoeveelheid belang hebbenden is uitzonderlijk groot’, zegt Van Nouhuys. ‘Verduurzamen van deze plek is daarom heel lastig. We hebben tal van partijen erbij betrokken om dat voor elkaar te krijgen. Om met al die partijen succesvol

VERDUURZAMING 50 DE INGENIEUR • MEI 2023
foto : antea group
Rond Fort Pampus ligt een acht meter brede, droge gracht.

te veranderen, is een kunst op zich; iedereen heeft immers een eigen manier van werken.’

Ingenieursadvies

Antea Group werd erbij gevraagd voor ingenieursadvies. ‘Omdat het op het eiland drukker wordt, wil men slimmer met de ruimte omgaan’, zegt projectleider Thomas Janse van Antea Group, ‘en het liefst energieneutraal en duurzaam.’ Vanaf volgend jaar gaat het bestaande, afgeschreven paviljoen met bezoekerscentrum en restaurant tegen de vlakte om plaats te maken voor een energieneutraal entreegebouw. Eerst was het de bedoeling dit ondergronds aan te leggen, maar vanwege de kosten en ruimtegebruik wordt nu de mogelijkheid onderzocht voor een circulair paviljoen in de haven.

Om ook op energiegebied zelfvoorzienend te zijn, worden er meer zonnepanelen geïnstalleerd. Die komen deels op een toepasselijke locatie. ‘Aan de oostkant bevond zich vroeger het steenkolenveld’, zegt Janse. ‘Daar lag de brandstof voor de soldaten opgeslagen.’ Een plek die historisch gezien belangrijk was voor de energievoorziening, wordt dat nu weer – een manier om de vele betrokken partijen mee te krijgen in de verduurzaming.

Pal naast het steenkolenveld stond indertijd een Amerikaanse windmotor, die samen met een pomp diende om de gracht rond het fort droog te houden. Op dezelfde plek komen nu twee kleine, moderne windturbines te staan. Onder het steenkolenveld wordt evenwel eerst een grote, technische ruimte aangelegd. ‘Alle energie die we op het eiland opwekken – via zon, wind en vergis-

ting – wordt vandaaruit gedistribueerd’, zegt Janse. Voor energieopslag worden lithiumbatterijen geplaatst. Die geven energie voor de korte termijn. Alles wat daarna overblijft, wordt opgeslagen als waterstof om later te worden gebruikt, bijvoorbeeld in de winter.

Eindeloos overleggen

Juist bij het ontwerpen van het nieuwe micro grid voor energie wordt duidelijk hoe groot de uitdagingen zijn. Het is niet per se de technische uitwerking van de plannen waarover de ingenieurs zich het hoofd breken, maar met name de complexiteit van werken op een klein stukje cultureel erfgoed midden in beschermde natuur. ‘Voor alles wat we willen is de goedkeuring van vele partijen nodig’, zegt Janse. ‘Geen van de organisaties, overheden of andere stakeholders heeft echt ervaring met zo’n complex proces. Dus dat betekent dat we eindeloos veel overleggen.’ Dan blijkt het eiland gaandeweg ook nog eens allerlei verrassingen in petto te hebben. ‘We dachten dat hier geen vleermuizen voorkwamen. Bleken er in de zomer toch verschillende soorten aan te vliegen.’

Vanwege subsidies staat het hele project daarbij ook nog eens onder een enorme tijdsdruk. ‘Voor bouwen op een eiland rekenen we altijd met een vermenigvuldigingsfactor van minstens anderhalf: alles is anderhalf keer zo duur en duurt anderhalf keer zo lang. Volledige verduurzaming van zo’n populair erfgoed-eiland is eigenlijk een onmogelijk project, erkent Janse. ‘Het loopt zeker niet op rolletjes. Maar toch doen we het. Als het hier lukt, dan lukt het overal in Nederland.’ •

Het aantal bezoekers op Pampus neemt de komende jaren toe van zestigtot honderdduizend per jaar, terwijl het huidige paviljoen (links op de foto) nu al aan het eind van zijn levensduur is. foto : de ingenieur

MEI 2023 • DE INGENIEUR 51

De Ingenieur in gesprek

Ecoloog en bouwkundige Bert Hesse weet aan welke eisen een kunstdassenburcht moet voldoen

Om dassen weg te krijgen bij het spoor, probeert men de dieren zover te krijgen dat ze naar een ‘nieuwbouwwoning’ verhuizen. Die moet dan wel met kennis van zaken zijn gebouwd, zegt ecoloog en bouwkundige Bert Hesse van de Stichting Das & Boom. ‘Bestudeer eerst hoe een natuurlijke burcht er uitziet.’

Tekst: Marlies ter Voorde

In de jaren tachtig was de das in Nederland bijna uitgestorven, maar nadat het dier een beschermde status had gekregen nam het aantal weer toe. Momenteel leven er ongeveer zesduizend exemplaren in Nederland. Die bouwen hun typische burchten niet meer alleen in natuurgebieden, maar ook op geschikte plekken daarbuiten. Dat merkten treinreizigers in maart, toen het treinverkeer werd stilgelegd tussen Den Bosch en Boxtel in Noord­Brabant en tussen Workum en Stavoren in Friesland. De reden: dassen hadden een burcht gegraven onder het spoor. Dat is gevaarlijk, want het spoor kan hierdoor verzakken.

Omdat dassen beschermde dieren zijn, mogen ze echter niet worden gedood of verjaagd. Ook mogen de burchten niet worden vernield, zolang de dieren er nog in wonen. Wel is het toegestaan ze te ‘motiveren’ hun heil elders te zoeken. In Molkwerum in Friesland bouwde men daarom een alternatieve woonruimte voor de dieren: een kunstburcht. Ecoloog en bouwkundige Bert Hesse van Stichting Das & Boom was betrokken bij het ontwerp en de aanleg van die burcht. Want als dat niet met kennis van zaken gebeurt, dan gaan de dassen er niet wonen.

Een kunstmatige dassenburcht! Is dat een nieuw idee?

‘Nee hoor, dit doen we in Nederland al zo’n veertien jaar. In die tijd hebben we het bouwplan steeds verder

ontwikkeld. Zelf maakte ik twaalf jaar geleden mijn eerste dassenkamer – een onderdeel van zo’n kunstburcht – gewoon in de schuur naast mijn huis. Tegenwoordig huren we een gespecialiseerd bedrijf in, Arfman in Overijssel. Toen we begonnen, zijn we eerst in Engeland gaan kijken. Daar maakte men al langer kunstburchten voor dassen, we hoopten er iets van op te steken. Maar eerlijk gezegd leek het nergens op, ze deden maar wat, zowel ecologisch als constructief gezien. Ze hadden dassenkamers gebouwd van muurtjes en grindtegels, waar de dassen door één lange pijp heen konden. Dat is niet bepaald aantrekkelijk voor ze. Bovendien gaat zo’n bouwwerk verzakken zodra de grond ook maar enigszins inklinkt.’

Hoe kwamen jullie er achter hoe het wel moet?

‘Door goed te bestuderen hoe een natuurlijke burcht eruit ziet. Een dassenburcht is een groot en vertakt gangenstelsel. De gangen hebben een diameter van pakweg dertig centimeter met hier en daar verbredingen, dat zijn de kamers. Het kunnen enorme bouwwerken worden, sommige zijn al honderden jaren oud en zitten onder een oppervlakte zo groot als een voetbalveld.’

Hoe zien jullie kunstburchten er uit?

‘Als wij een functionele kunstburcht bouwen – een waarvan de dieren daadwerkelijk gebruik gaan maken – dan

52 DE INGENIEUR • MEI 2023
‘Of een dassenburcht aanslaat, hangt af van de details’

1988: afgestudeerd als bouwkundig ingenieur aan de HTS Groningen

1993:

studeerde aan de Academie van Bouwkunst in Arnhem

1978 - 2001: onder meer ontwerper bij architectenbureau in Hoogeveen, tekenaar bij Rijksinstituut Natuurbeheer, houtenspeelgoedmaker, directeur dierenambulance Nijmegen, ontwikkelaar gemeentelijk dierenwelzijnsbeleid

2001- heden: dassenopvang en wildlife management bij Stichting Das & Boom, dasvriendelijke oplossingen realiseren bij confrontaties tussen mens en das

kunnen de dieren vanaf daar de burcht weer uitbreiden. Dassen zijn klussers, die willen zelf graven, zelfs als de burcht groot genoeg is. Soms zien we een paar weken nadat dassen in een kunstburcht zijn getrokken een nieuwe ingang verschijnen, vaak vlak naast de ingang die we zelf hadden gemaakt.’

En in zo’n burcht willen ze wonen? ‘Of de burcht aanslaat of niet, zit vaak in de details: staan de onderling verbonden ingangen in dezelfde windrichting en zit er wel een bocht in de buis na pakweg een meter, zodat er bescherming is tegen weer en wind en inkijk? En zijn er kraamkamers? Die laatste zijn bij natuurlijke burchten aparte ruimten met een eigen ingang, een soort bijgebouwen. Bovendien moet er rekening worden gehouden met de omstandigheden, zoals de waterhuishouding. De basisvoorwaarde om dassen in de burcht te krijgen, is dat deze droog is. Het bouwwerk moet dus boven de grondwaterspiegel blijven, maar boven de

beginnen we met de kamers. Uit de dassenopvang weten we dat deze niet te klein moeten zijn, dassen liggen graag lekker met zijn drieën of vieren bovenop elkaar. Maar te groot moet ook niet, dan blijft het er niet warm genoeg. Wij maken kamers van vijftig centimeter hoog en ongeveer 85 centimeter breed, van een hardhouten skelet met een dak van eikenhout en zijwanden van betonmultiplex. Dat laatste vergaat na verloop van tijd, zodat de dassen zelf vanuit zo’n kunstkamer weer kunnen graven. De gangen tussen die kamers zijn bij ons buizen van pvc of gres (een keramisch materiaal gemaakt van klei, red.). Bij voorkeur het laatste, want gres is duurzamer dan pvc en nagenoeg geurloos. Dat is belangrijk want dassen kunnen goed ruiken. De rubberringen die normaliter worden gebruikt om gresbuizen heel strak in elkaar te zetten gebruiken wij niet – die vinden ze stinken en zijn in dit geval ook niet nodig. Naast buizen die de kamers verbinden, voegen we vanuit dat gangenstelsel ook loze buizen toe die doorlopen in het zand. Dan t

MEI 2023 • DE INGENIEUR 53
foto : bert hesse , stichting das & boom

kamers moet ook zo’n 130 centimeter gronddekking zijn om een constant binnenklimaat te garanderen. Dan wordt het ’s zomers niet te heet en ’s winters niet te koud. Is de burcht gebouwd in een zelf aangelegde terp, dan verhoogt dat de druk op de ondergrond en dat kan de grondwaterstroming weer beïnvloeden. Bij voorkeur bouwen we de burcht onder een laag zand, met een drainagebuis eronder.’

Hoe halen jullie de dieren over om van hun vertrouwde burcht naar deze nieuwbouwwoningen te verhuizen?

‘Dat hangt af van de situatie. We hebben wel eens te maken gehad met ‘gedwongen’ verhuizingen, waarbij dassen naar een ander leefgebied moesten worden overgebracht. In zo’n geval worden ze gevangen en dan eerst een tijd opgesloten in een uitzet-ren van dertig bij dertig meter met daarin een kunstburcht. Ze eten dan hondenvoer, daar doen ze het prima op. Pas na een maand of drie verwijderen we die ren. Dan moeten de dieren het gebied leren kennen en uitzoeken waar ze voedsel kunnen vinden – normaal gesproken leren ze dat van hun ouders. In die periode bouwen we het bijvoeren af, tot we aan de dassenpoep in zogenaamde ‘mestputjes’ zien dat ze inmiddels voldoende voedsel uit de natuur binnenkrijgen. Het is vooral te zien aan de kleur. Wat gelukkig vaker voorkomt, is dat we de dieren alleen maar hoeven te ‘ontmoedigen’ in hun eigen burcht te blijven. Door de begroeiing rond de burcht weg te halen bijvoorbeeld, zodat er geen beschutte paden meer voor ze zijn. In Friesland hebben we die ontmoediging, nadat de alternatieve woonplek klaar was, versneld. Dat deden we met gaas en met kleppen waardoor de das de burcht wel uit kon maar later niet meer in.’

Gaan we dit soort verhuizingen vaker zien in de toekomst?

‘Het gebeurt nu waarschijnlijk al vaker dan mensen zich realiseren. We maken ook wel eens burchten als tijdelijk alternatief, voor netbeheerder Tennet bijvoorbeeld, als die ergens elektriciteitsmasten neerzet. De ontmoediging is dan de verstoring door de bouwactiviteit, de dassen beslissen zelf of ze gebruikmaken van de alternatieve burcht verderop. Ook in de natuur verhuizen ze wel eens hoor, soms zien we dat een burcht opeens onbewoond is en zijn ze een tijdje later weer terug.’

Hoe gevaarlijk is de situatie nu, bij het spoor?

‘Het wordt goed in de gaten gehouden. En waar we bij het afgraven van de burchten achter zijn gekomen: vaak stoppen de gangen bij het dragende gedeelte, ze lopen in de meeste gevallen niet door onder het spoor. De reden is waarschijnlijk de druk die het spoor en de treinen op de ondergrond veroorzaken. Dat voelen de dieren als ze aan het graven zijn – opeens gaat dat moeilijker en maken ze een bocht. En ja, ook ondergravingen vlak langs het spoor hebben uiteindelijk invloed op het draagvermogen van de spoorweg, maar wél minder. Hoe dat precies zit, moet nog verder worden onderzocht.’

Welke boodschap zou u dassenoverlastbestrijders uiteindelijk willen meegeven?

‘Zorg dat de kunstburcht een gelijkwaardig en functioneel alternatief is voor de natuurlijke burcht. Anders ben je de das niet aan het verplaatsen, maar tóch aan het verjagen en dat is strafbaar. We moeten behoedzaam omgaan met de natuur die nog resteert.’ •

QUOTE 54 DE INGENIEUR • MEI 2023
We hoeven de dieren alleen maar te 'ontmoedigen' in hun eigen burcht te blijven

UIT DE VERENIGING

Een greep uit het nieuws en het aanbod van activiteiten van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI).

Oplossingen voor kernafval

De nucleaire industrie en de maatschappij verschillen van mening over het opslaan van hoogwaardig nucleair afval. Het probleem van dit kernafval is dat het lang duurt voordat dit onschadelijk is voor mensen en hun omgeving. Bij afval uit kerncentrales gaat het om tienduizenden jaren, waarbij de hoeveelheid straling overigens wel exponentieel afneemt. Coen Schiebaan werkte bij een nucleair onderzoekscentrum en bij de kerncentrale van Dodewaard, waar hij ervaring heeft opgedaan hoe om te gaan met kernafval. In deze lezing richt hij zich vooral op de mogelijke oplossingen. Lezing: Wat te doen met kernafval?, Dorpshuis Borssele, 17 mei, 20.00-21.30 uur, kivi.nl/afdelingen/regio-zeeland/activiteiten

Technologie tegen misdaad

Was het de butler of toch de klusjesman? Waar in een oude detectiveroman een voetafdruk in het zand nog wel eens de doorslag wilde geven, werkt men nu met nanotechnologie, spectrometrie, remote-sensing en labs-on-a-chip voor analyses. Over deze hoogwaardige technologie organiseren KIVI, het lectoraat technologies for criminal investigations van de Saxion Hogeschool en de politieacademie en het CHLC-Centre for Forensic Science and Medicine in Amsterdam een symposium met presentaties en workshops. Voertaal is Engels. Symposium: How can advanced technologies boost criminal investigations? Politieacademie Apeldoorn, 7 juni, 10.00-18.00 uur, kivi.nl/afdelingen/regio-oost/activiteiten

Eva Wisse wint Professor Kooyprijs

Studente Eva Wisse van de TU Eindhoven schreef dit jaar de beste afstudeerscriptie over een voor Defensie en Veiligheid relevante technologie. Op 12 april ontving zij daarom van het KIVI de Professor Kooyprijs. Haar onderzoek betrof cybersecurity en privacyproblemen voor drones. De remoteID-regel schrijft voor dat alle commerciële drones informatie uitzenden over de locatie en identiteit van de drone en zijn bestuurder. Wisse bedacht een protocol waardoor deze informatie alleen leesbaar is voor beoogde ontvangers en niet voor kwaadwillenden.

Zie ook: kivi.nl/nieuws/artikel/prof-kooy-prijs2023-voor-ingenieur-eva-wisse

Gebouwcommissie zoekt versterking

Het KIVI-gebouw aan de Prinsessegracht in Den Haag is aan onderhoud toe en moet energiezuiniger worden. Leden die willen meedenken over planning en uitvoering van de benodigde werkzaamheden kunnen zich melden bij de Gebouwcommissie, via gebouwcommissie@kivi.nl.

MEI 2023 • DE INGENIEUR 55 FOTO ’ S : DEPOSITPHOTOS ( BOVEN EN MIDDEN ) ; KIVI ( ONDER LINKS ) ; ROBERT LAGENDIJK ( ONDER RECHTS )
Vlnr: Jan Wind (voorzitter KIVI Defensie & Veiligheid), Eva Wisse, Bart Koene, juryvoorzitter.

Fascisten en nationaalsocialisten zagen techniek als dienstbaar aan volk en staat. In Nederland liep het anders, toont een boeiende studie aan.

Tekst: Pancras Dijk

In de totalitaire ideologieën van de eerste helft van de vorige eeuw speelde techniek een sleutelrol. Bewegingen als het fascisme en nationalisme en ook het communisme waren uit op het tot stand brengen van een sterke staat, met een leidende positie in de wereldgemeenschap. Met name ingenieurs, exacte wetenschappers en andere technici konden en moesten dat doel dichterbij brengen. Reden voor totalitaire machthebbers als Benito Mussolini in Italië en Adolf Hitler in Duitsland om de technische beroepsverenigingen snel op te nemen in overheidsorganisaties, om ze voor het behalen van eigen doelen in te zetten.

Hans Schippers, voormalig historicus van de Technische Universiteit Eindhoven, richt zich in Technici en de totalitaire verleiding op de situatie in Nederland. Waar de Italiaanse en Duitse ingenieursverenigingen al snel werden gedwongen mee te werken aan de totalitaire hervorming van de samenleving, daar liep het in ons land anders. Om maatschappelijk een grotere invloed te krijgen, zette NSB-leider Anton Mussert – zelf weg- en waterbouwkundig ingenieur – in het eerste oorlogsjaar het Technisch Gilde op. De organisatie die technische vooruitgang moest bewerkstelligen kreeg daarmee een naam die rechtstreeks uit de Middeleeuwen kwam.

Bij aanvang van de oorlog was Mussert nog positief over techniek, maar dat veranderde. In de oorlogsjaren liet Mussert zich er niet of nauwelijks meer over uit. Bij de oprichtingsvergadering van het Technisch Gilde, eind 1940, liet hij verstek gaan en een jaar later, bij de eerste Landdag van de beweging, koos hij ervoor om niet het woord te voeren.

De jaren erop sprak hij wel op Gildebijeenkomsten, maar gebruikte hij zijn redevoeringen om ‘het grote gebeuren in de wereld’ te analyseren. Toen Mussert vijftig jaar werd, in mei 1944, kwam het boek Mussert als ingenieur uit. Historicus Schippers merkt fijntjes op dat al lezend bij hem ‘onweerstaanbaar de gedachte op[kwam] dat aan de NSB-leider een goed ingenieur verloren was gegaan, die nog veel had kunnen bereiken, wanneer hij zich niet had ingebeeld de redder van Nederland te zijn’.

Een belangrijk deel van het boek wijdt Schippers aan het Koninklijk Instituut van Ingenieurs (KIVI). Dat ging niet in op pogingen tot toenadering van het nieuwe Technisch Gilde. Waar het Gilde een platform wilde zijn om de technische wereld met de nationaalsocialistische idealen te vervullen ‘om uiteindelijk het grote gemeenschapsgebouw op te zetten’, daar wilde KIVI de technische wetenschap en haar toepassingen zakelijk blijven bedrijven. KIVI maakte daarbij duidelijk niet open te staan voor ‘volkse opvattingen’.

Die weigerachtige houding bracht de bezetter ertoe alle KIVI-activiteiten stil te leggen. Op 11 juli 1941 vielen agenten van de Sicherheidsdienst het KIVI-hoofdkantoor binnen, waarbij de werknemers te horen kregen dat de vereniging was opgeheven. Pas als het KIVI-bestuur zich zou aanpassen aan de ‘nieuwe tijd’ en hervormingen doorvoerde, zou de opheffing ongedaan worden gemaakt. Zo eiste de bezetter dat het predicaat ‘Koninklijk’ uit de verenigingsnaam werd vervangen door ‘Nederlands’ en dat NSB’ers een bestuurszetel zouden krijgen. Toenmalig KIVI-secretaris Wouter Cool, ook hoofdredacteur van De Ingenieur, zwichtte niet en ook de leden wezen de Duitse inmenging af: die keerden de vereniging massaal de rug toe.

Het opslokken van KIVI was één van de voornaamste doelstellingen van het Technisch Gilde. Toen dat was mislukt en de nationaalsocialisten er vervolgens evenmin in waren geslaagd de ingenieurstitel óók voor mts’ers in te voeren, ging het Gilde als een nachtkaars uit.

Van blijvend belang na de oorlog, toont Schippers aan in zijn indrukwekkende studie, is dat ethiek een belangrijker rol ging spelen in het curriculum aan de technische opleidingen. Er kwam gaandeweg meer aandacht voor de plaats van de technische studie in het hele wetenschapsveld en voor de positieve rol die technische innovatie te spelen heeft in de maatschappij.

Technici en de totalitaire verleiding. Het Technisch Gilde en de ‘volkse gemeenschap’

Hans Schippers | 166 Blz. | € 19,99 | e-boek € 9,99

56 DE INGENIEUR • MEI 2023
‘Foute’ techniek

Het mysterie van de tijd

Het onderwerp ‘tijd’ roept al sinds het begin der tijden intrigerende vragen op. Colin Stuart probeert ze te beantwoorden in dit makkelijk leesbare boek.

In het Melkwegstelsel bevindt zich de witte dwerg G 29-38. Als ik die vanavond aan de hemel kan ontdekken, zie ik een lichtsignaal uit het jaar van mijn geboorte: het licht van deze ster heeft er mijn hele leven over gedaan om de aarde te bereiken.

Het idee om dit op te zoeken komt van Colin Stuart. Het is één van de manieren die hij in het boek Tijd. 10 feiten die je zou moeten kennen gebruikt om het begrip ‘tijd’ voor zijn lezers inzichtelijk te maken.

‘Dit boek is een poging om tijd vanuit natuurkundig perspectief uit te leggen’, schrijft Stuart in zijn voorwoord. Dat doet hij vervolgens in tien korte hoofdstukken over variërende onderwerpen, zoals het meten van de tijd aan de hand van radioactief verval in gesteentemonsters, het stilzetten of vertragen van de tijd en de mogelijkheid tot tijdreizen.

Door Stuarts veelvuldige gebruik van voorbeelden en anekdoten is het een boeiend boek en leest het als een trein. Wist u bijvoorbeeld dat er uit de kalender van 1752 elf dagen zijn weggesneden? En dat voor topatleet Usain Bolt, als hij rent, de tijd sneller gaat dan voor mij?

Ook de dilemma’s van het tijdreizen –bekend uit de filmreeks Back to the future – komen aan bod. Als iemand terugreist om de baby Adolf Hitler te vermoorden, wordt hij zélf dan wel geboren? En kan Einstein de relativiteitstheorie in 1915 hebben geplagieerd van een tijdreiziger uit de toekomst, die teruggekeerde naar het jaar 1900 om Einstein een natuurkundeboek te laten signeren?

Lastige vragen. De tijd zal het leren.

Tijd. 10 feiten die je zou moeten kennen Colin Stuart | 112 Blz. | €16,90

Chatbot ChatGPT onder de loep

ChatGPT verovert sinds enkele maanden de wereld. Twee interessante podcasts gaan hier dieper op in: een met de baas van OpenAI en een met AI-criticaster Timnit Gebru.

Tekst: Jim Heirbaut

Sinds eind vorig jaar kan iedereen experimenteren met kunstmatige intelligentie (AI) in de vorm van ChatGPT en andere chatbots. In een podcast met Lex Fridman praat OpenAI-baas Sam Altman over wat dat allemaal kan gaan betekenen. Dat is het luisteren waard, want zo vaak praat Altman niet met de pers.

Gastheer Fridman is een informaticus die een populaire podcast en YouTubekanaal heeft, waar hij de meest invloedrijke figuren uit de techwereld voor zijn microfoon krijgt. Door zijn lijzige stem klinkt hij een beetje als iemand die net een joint heeft gerookt, maar zijn vragen zijn scherp en to-the-point, en Fridman zit duidelijk diep in de materie. Hij heeft zelf aan machine learning gewerkt bij Google en is nu onderzoeker aan MIT.

Gezien zijn wat kritiekloze benadering is Fridman duidelijk one of the tech bros. Voor een kritischere benadering van chatbots en andere vormen van AI is er de aflevering van de podcast Tech Won’t Save Us van Paris Marx waarin Timnit Gebru te gast is. Gebru is ook informaticus van beroep en expert in kunstmatige intelligentie. Sinds een paar jaar is ze bekend in de technologiewereld doordat ze werd ontslagen bij Google. Bij het megabedrijf was ze hoofd van een groep die de ethiek van AI onderzocht. AI kan namelijk onwenselijke gevolgen hebben voor minderheden door de manier waarop het is ontwikkeld. Software voor gezichtsherkenning kan bijvoorbeeld slechter overweg met vrouwen met een donkere huidskleur. Gebru is van mening dat automatische gezichtsherkenning daarom nog te slecht is om door politie en voor beveiliging al te worden gebruikt. Ze vertelt erover in de podcast en over haar exit bij Google en de kritiekloze manier waarop ChatGPT door de meeste mensen is ontvangen. Waar Fridman en Altman zich in de eerste podcast verkneukelen om een toekomst vol kunstmatige intelligentie, plaatst Gebru daar de broodnodige waarschuwingen bij. Beide beluisteren dus!

Lex Fridman #367 Sam Altman | 2 uur 24 min. | alle podcastplatforms Tech Won’t Save Us, Don’t Fall for the AI Hype w/ Timnit Gebru | 1 uur 3 min. | alle podcastplatforms

MEI 2023 • DE INGENIEUR 57
Tekst: Marlies ter Voorde

Eindhoven zoekt naar talent in techniek

De regio Eindhoven heeft de komende jaren zeventigduizend werknemers in de techniek nodig. Hoe en waar zijn die te vinden? Wat kunnen stad en regio doen om techniektalent te trekken en te behouden? Daarover gaat de documentaire The Talent Game.

Tekst: Jim Heirbaut

‘We hebben geen plan B. Ik haat het om een plan B te moeten hebben, want dat betekent dat je op twee paarden wedt en dan verlies je focus.’ Aan het woord is Fabrizio Del Maffeo, ceo van Axelera AI, een bedrijf in Eindhoven dat hardware en software maakt voor energiezuinige toepassingen op basis van kunstmatige intelligentie (AI). Del Maffeo is een van de hoofdpersonen in The Talent Game. Deze documentaire is geproduceerd door de mensen van High Tech Campus, het bedrijventerrein met talloze technologiebedrijven. Het verhaal van Axelera AI illustreert de opgave waarvoor deze regio staat: een koortsachtige zoektocht naar techniektalent.

Axelera AI werd twee jaar geleden opgericht en telt nu al 130 werknemers. Die zitten in Eindhoven, maar ook in vestigingen in Zürich, Leuven, Milaan en Bristol. Wie de beste techneuten wil hebben ‘kan zich niet beperken tot één locatie’, meent Del Maffeo. Wel heeft het bedrijf moeite om vrouwelijke hardware engineers te vinden in Europa. Die studierichting blijkt onder vrouwen hier niet populair. Het bedrijf haalt ze daarom uit Azië en het Midden-Oosten.

De documentaire brengt de uitdaging in beeld van het Eindhovense bedrijfsleven: de technologiebedrijven in die regio draaien goed en de meeste groeien, maar waar halen ze nieuwe hoogopgeleide werknemers vandaan? De makers interviewen een aantal mensen uit verschillende hoeken. Human resource manager Ilse

de Graaf van het snel groeiende fotonicabedrijf SMART Photonics vertelt over de praktische uitdagingen om mensen te vinden en wat het bedrijf doet om werknemers langere tijd aan zich te binden. Hoogleraar arbeidsmarkt aan Tilburg University, Ton Wilthagen, legt uit waarom het niet genoeg is om buitenlandse kenniswerkers te werven naast de Nederlandse ingenieurs. Ook de mensen die nu aan de kant staan, moeten worden betrokken en de arbeidsproductiviteit van werknemers moet verder omhoog, onder andere door de toepassing van AI. De term ChatGPT valt in de hele documentaire niet – die is waarschijnlijk gemaakt voordat deze software werd gelanceerd – maar er wordt vast gedoeld op dergelijke software, die immers ook programmeurs repetitief werk uit handen kan nemen.

The Talent Game is gratis te zien op het YouTubekanaal van de High Tech Campus. Verwacht geen film met een spanningsboog en een plot. Wel biedt The Talent Game een mooi kijkje achter de schermen van kleine en grote techbedrijven in zuidoost Nederland, waar ze aan werken en hoe divers het personeelsbestand van die bedrijven al is. En het is natuurlijk een visitekaartje voor techneuten in het buitenland, zodat die wellicht de stoute schoenen aantrekken en hun carrière in Eindhoven voortzetten.

The Talent Game | 52:23 min. | youtube.com/@HighTechCampusEindhoven

MEDIA 58 DE INGENIEUR • MEI 2023
foto ’ s : videostill uit the talent game ; high tech campus
De hoofdrolspelers uit de documentaire: Ton Wilthagen van Tilburg University, Ilse de Graaf van SMART Photonics, Fabrizio Del Maffeo van Axelera AI, Moyra McManus van ASML en Paul van Nunen van Brainport Development.

Q&A

Elke maand zijn er talloze nieuwe boeken, toneelvoorstellingen en video’s. De Ingenieur pikt de interessantste eruit en stelt de maker vijf vragen.

Auteur en theatermaker Christine Otten schreef Onder de rook van de Hoogovens. De muzikale locatievoorstelling over Tata Steel-arbeiders is nog tot eind mei te zien in Velsen-Noord.

Tekst: Pancras Dijk

1 2 3 4 5

Waarom heeft u dit toneelstuk gemaakt?

‘Twee jaar geleden was ik met medemakers Tina Krikke en Alev Kutluer in Velsen. De aanblik van de staalfabriek van Tata Steel is poëtisch en monsterlijk tegelijk. We realiseerden ons: misschien is dit er straks allemaal niet meer, gelet op de klimaatdiscussie. De geschiedenis van de fabrieksarbeiders dreigt dan ook verloren te gaan en dat zou jammer zijn. Hoe je het ook bekijkt: hun werk heeft veel betekend voor ons land. Dat willen we vertellen, vanuit het perspectief van de arbeiders.’

Voor wie is het stuk bedoeld?

‘Voor een zo breed mogelijk publiek, we hopen dat iedereen komt kijken. Het is een familiedrama waarin iedereen zich zal herkennen. En tegelijkertijd willen we dat mensen elkaar beter gaan begrijpen. Milieuactivisten en werknemers van Tata Steel worden steeds vaker geframed als tegenstanders van elkaar. Daarmee is er een verkeerde tegenstelling ontstaan. Want uiteindelijk willen ze allemaal hetzelfde.’

Wat fascineert u aan het onderwerp?

‘Dat maatschappelijke aspect van de staalindustrie vind ik erg interessant. Een tijd geleden zag ik trouwens voor het eerst die gloeiende, stalen plakken zo uit het vuur komen. Een mooi en indrukwekkend gezicht.’

Waarom zouden ingenieurs moeten komen kijken?

‘Ik weet zeker dat ook ingenieurs er een hoop in zullen herkennen. Bijvoorbeeld in de figuur van Eddy. Die is na jarenlange werkervaring in de staalfabriek behoorlijk opgeklommen en doet in kennis niet onder voor een geschoolde ingenieur. Maar in de beloning komt dat niet tot uitdrukking. Dat levert spanningen op. Maar bovenal: het stuk vindt plaats in het Hoogovensmuseum, op het terrein van Tata Steel zelf. Alleen al daar komen aanrijden is geweldig, heel anders dan in een theater.’

Wat heeft u geleerd tijdens de research?

‘Heel veel! Ik kende de verschillende perspectieven wel, maar door me werkelijk in de verhalen van de mensen te verdiepen, kreeg ik veel nieuwe inzichten. Ze voelen zich zo verbonden met de staalfabriek; in Velsen-Noord voelde men zich soms als Asterix tegen de Romeinen. Het stuk is fictie, maar gebaseerd op al die verhalen van fabrieksarbeiders die proberen op te klimmen uit de sociale klasse waarin ze gevangen lijken te zitten.’

Onder de rook van de Hoogovens. Een onstuimig familiedrama

De Vlammende Eend & Christine Otten, t/m 27 mei, Hoogovensmuseum

Door lagedrukventilatie mee te nemen in het ontwerp ontstaan fraaiere, gezonde en duurzamere gebouwen: het Earth, Wind & Fire-principe. ABT bundelde de kennis in een compendium.

designing buildings with low-pressure ventilation systems | aanvragen via info@abt eu

Afgelopen maand haalde zijn fiets met vierkante banden het journaal. Maar het was niet de eerste keer dat Sergii Gordieiev het wiel opnieuw uitvond. Zijn YouTube-kanaal staat vol knappe en grappige fietsklusprojecten.  the q | youtube com/theq original

Geen stad in Nederland met zo’n sterke hoogbouwtraditie als Rotterdam. Een nieuwe uitgave neemt de maat van decennia aan wolkenkrabbers en beschrijft de belangrijkste lessen en leerpunten.

stad zonder hoogtevrees | 184 blz

€ 29,95

Immersieve technologie zoals de Metaverse roept ethische vragen op. Het Rathenau Instituut, dat zich bezighoudt met de impact van technologie, maakte er een podcastserie over.  ondergedompeld in een nieuwe werkelijkheid | op alle podcastplatforms

MEI 2023 • DE INGENIEUR 59
portret : fjodor buis , foto : anne reinke

Voorwaarts

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

Een wilde extrapolatie

Gordon Moore dankt zijn bekendheid aan de naar hem vernoemde wet, waarmee hij in 1965 de exponentiële miniaturisering van elektronica voorzag. Toch is de bescheiden wetenschapper – een van de oprichters van het belangrijke chipbedrijf Intel – lang niet zo beroemd als andere voormannen van de ICT-revolutie.

‘Het is natuurlijk leuk op de juiste plek op het juiste moment te zijn. Ik had het enorme geluk in de halfgeleiderindustrie te belanden toen die nog in de kinderschoenen stond’, antwoordde Moore toen hem op 76-jarige lee ijd werd gevraagd terug te blikken. De scheikundedoos die hij als el arige voor Kerstmis kreeg, had hem aangemoedigd chemie te studeren. Na zijn promotie aan de prestigieuze Caltech-universiteit bij Los Angeles en postdoctoraal onderzoek aan de oostkust, keerde hij terug naar Californië, waar hij aan de slag kon bij het halfgeleiderslaboratorium van natuurkundige William Shockley.

Fairchild

Shockley was in 1947 één van de drie uitvinders van de transistor, waarvoor het drietal werd gelauwerd met de Nobelprijs (1956). Maar hij was ook een dri ige en achterdochtige baas, die zijn medewerkers (tevergeefs) probeerde te onderwerpen aan een leugendetectietest. Samen met zeven andere jonge collega’s – Shockley noemde hen naderhand ‘de verraderlijke acht’ – stapte Moore in 1957 op.

De acht kregen van techondernemer Sherman Fairchild de gelegenheid een nieuwe halfgeleiderfabriek op te zetten. Fairchild Semiconductor was meteen toonaangevend in de nieuwe bedrijfstak en wordt nu beschouwd als de broedmachine waaruit tientallen bedrijven zijn voortgekomen die later Silicon Valley vormden. Samen met natuurkundige Robert Noyce richtte Moore in 1968 Intel (Integrated Electronics) op, dat uitgroeide tot de onbetwiste marktleider in de chipindustrie.

In 1965 – Moore was toen nog directeur onderzoek en ontwikkeling bij Fairchild – had het tijdschri Electronics hem uitgenodigd zijn visie te geven op de toekomst van de halfgeleiderindustrie. Op 8 april verscheen het artikel onder de opmerkelijke kop: Cramming more components

onto integrated circuits, ofwel hoe prop je meer onderdelen op een chip. Om de lezer zijn nogal technische verhaal in te trekken, begint Moore met een korte opsomming van de toekomstige toepassingen van microchips. ‘Geïntegreerde schakelingen zullen leiden tot wonderen als thuiscomputers of op zijn minst terminals die zijn verbonden met een centrale computer, automatische besturing van auto’s en persoonlijke draagbare communicatieapparatuur.’ Voorspellingen waarmee hij de spijker op de kop hee geslagen, weten we nu.

Extrapolatie

In de rest van het artikel kijkt Moore – eigenlijk heel voorzichtig – tien jaar vooruit. Hij voorspelt dat het aantal elektronische componenten, zoals transistoren, weerstanden, en condensatoren, op een geïntegreerde schakeling ieder jaar zal verdubbelen: van zestig in 1965 tot meer dan zestigduizend in 1975. Met als e ect dat elektronica steeds goedkoper en e ectiever zal worden. Inmiddels kan een chip meer dan vij ig miljard componenten bevatten.

Moore’s voorspelling weerspiegelt de economische voorspoed en het technologisch optimisme in de jaren zestig. Was het een halve eeuw eerder vooral het wonder van de luchtvaart geweest dat het vertrouwen in de techniek opstuwde, daar vervulde in de jaren zestig de ruimtevaart een soortgelijke katalyserende rol. Moore stipt in zijn artikel aan dat chips van groot belang zijn voor het Apollo-programma en de geplande landing op de maan. Maar met zijn visioen van personal computers, mobiele telefonie en zelfrijdende auto’s liep hij verder vooruit op de werkelijkheid. Een werkelijkheid waarin ook consumenten de vruchten zouden plukken van de duizelingwekkende elektronische miniaturisatie.

Moore benadrukte naderhand dat zijn ‘wet’ niets meer was dan ‘gelukkig giswerk’ en ‘wilde extrapolatie’,

60 DE INGENIEUR • MEI 2023
De Wet van Moore
Moore's voorspelling weerspiegelt het technologisch optimisme in de jaren zestig

1965

‘Geïntegreerde schakelingen zullen leiden tot wonderen als thuiscomputers of op zijn minst terminals die zijn verbonden met een centrale computer, automatische besturing van auto’s en persoonlijke draagbare communicatieapparatuur.’

het grofweg doortrekken van bestaande ontwikkelingen. De achteloze precisie waarmee hij dat deed, wekt de indruk dat het voorspellen op basis van extrapolatie een makkie is. Gedegen kennis van de technologische stand van zaken en een beetje bravoure zouden volstaan. Maar juist in de rooskleurige jaren dat Moore zijn rake voorspelling optekende, hebben goedgeïnformeerde wetenschappers, ingenieurs, industriëlen en futurologen er met hun extrapolaties ook flink naast gezeten. Ook bij het grote publiek heerste de verwachting dat de supersonische burgerluchtvaart de toekomst had. Het nieuwe luchtkussenvoertuig (hovercraft) zou het vervoer over water (en land) drastisch veranderen. En de ruimtevaart zou onafwendbaar afkoersen op de kolonisatie van de maan en Mars.

Atomen

In zijn artikel noemt Moore zijn voorspelling nergens een wet. Dat was een idee van zijn vriend Carver Mead, hoogleraar aan Caltech, die pas sprak van Moore’s Law

nadat in 1975 was gebleken dat de prognose was uitgekomen. In datzelfde jaar stelde Moore zijn verwachting voor het komende decennium naar beneden bij. Het aantal componenten op een chip zou niet langer elk jaar worden verdubbeld, maar elke twee jaar. Die voorspelling is decennia lang telkens weer uitgekomen.

Bij het veertigjarig jubileum van zijn voorspelling (2005) memoreerde Moore dat zijn profetie in de loop der jaren steeds meer een selffulfilling prophecy is geworden. Voor de industrie werd de voorspelling een doel, dat moest worden gehaald om niet achterop te raken bij de concurrent. Moore besefte als geen ander dat zijn ‘wet’ niet oneindig geldig is. ‘Als het gaat om de grootte [van transistoren] naderen we de omvang van atomen die een fundamentele barrière vormen’. Tien jaar later bij het vijftigjarig jubileum droeg hij zijn wet dan ook bijna ten grave: ‘Ik denk dat het onvermijdelijk is met elke technologie; uiteindelijk raakt ze verzadigd. Ik gok dat de Wet van Moore in het volgende decennium, of zo, zal sterven.’ •

Gordon Moore en Robert Noyce in 1970. Twee jaar eerder hadden zij samen Intel opgericht. De twee kenden elkaar als collega’s bij Shockley en Fairchild Semiconductor. foto : intel free pres Cartoon in Moore’s artikel Cramming more components onto integrated circuits, in Electronics (1965).

MEI 2023 • DE INGENIEUR 61
Gordon Moore in het tijdschrift Electronics (19 april 1965).

Startup

Elk jaar ontstaan er in Nederland vele ambitieuze startups om met technologie de wereld beter te maken. De Ingenieur gaat bij ze op bezoek.

Drone als dienst

De drone-revolutie staat op het punt van beginnen. Een Eindhovense startup zet kunstmatige intelligentie in om toestellen te leren volledig autonoom te vliegen.

Tekst: Pancras Dijk

Wat begon als een studentenproject, is inmiddels uitgegroeid tot een heus bedrijf. Sieuwe Elferink wijst naar een drone in een hoek van de werkkamer, versie 1. ‘We vonden het gewoon leuk zoiets te maken en ermee te testen.’ Tot er iemand kwam die de drone van de studenten wilde kopen. ‘Ik was stomverbaasd. Zag die koper dan niet hoe dat ding met duct tape aan elkaar zat? We hebben toen uitgebreid onderzoek gedaan: kunnen we van ons project een bedrijf maken?’ Het begin van MultiRotorResearch (MRR).

Zelfdenkende drone

De startup waarvan Elferink de oprichter is, werkt aan een drone die dankzij kunstmatige intelligentie de weg kan vinden. Het toestel zelf kopen ze, de crux is wat MRR eraan toevoegt: slimme so ware die weet waar de drone heen moet en kan uitrekenen wat de beste

Naam: MultiRotorResearch

Doel: autonome drone ontwikkelen

Startjaar: 2022

Aantal medewerkers: 12

Locatie: Eindhoven

manier is om daar te komen. Een drone met een brein.

Buiten laat Elferink zien wat hij bedoelt. Op een meegebrachte laptop toont hij drie gps-coördinaten, inclusief gewenste hoogte. Dan stijgt de drone op, om naar het eerste punt te vliegen. ‘Hij kiest zelf de route’, legt Elferink uit. Hier op een open veldje is dat nog niet zo ingewikkeld, maar als er obstakels in de weg zouden staan, dan moet de drone in staat zijn die te vermijden - binnenkort althans, want nu blijkt dat nog lastig.

Op de eerste plek aangekomen, blij de drone even hangen ‘Nu maakt hij een foto’, zegt Elferink. Een relatief simpele taak, maar hang andere instrumenten aan het toestel en de drone kan ook veel ingewikkelder werk verrichten. Om Elferinks nek bungelt nog een bedieningspaneel, maar dat is slechts om gemakkelijk te kunnen ingrijpen als de so ware faalt. ‘Wettelijk is het verplicht

om op afstand te kunnen ingrijpen als er wat misgaat. Dat kan straks via ons online platform. Dan is er alleen een apparaat met een internetbrowser nodig om de drone te besturen.’

Autonoom vliegen

De vlucht langs de drie punten gaat volledig automatisch – Elferink houdt z’n handen even in de lucht om te bewijzen dat hij de joystick niet aanraakt. Dat maakt MRR uniek en kansrijk. ‘Er zijn weinig dronepiloten, terwijl de vraag naar dronediensten de komende jaren fors zal groeien’, weet Elferink. Voor het in kaart brengen van landbouwgrond, maar ook voor het inspecteren van bijvoorbeeld windmolens, gebouwen of dijken zijn drones bij uitstek geschikt. Drone-as-a-service hee daarbij de toekomst, stelt Elferink. ‘Iedereen kan dan een drone huren voor een dag of een week, al

62 DE INGENIEUR • MEI 2023
Sieuwe Elferink, oprichter van MultiRotorResearch, leert de drone zelfstandig vliegen. FOTO : DE INGENIEUR Op een dashboard kunnen punten worden ingevoerd; de drone bepaalt vervolgens zelf de vluchtroute. FOTO : MRR

Volgende maand in De Ingenieur

Vormgeving van de vooruitgang

Sinds mensenheugenis streven ontwerpers naar een vloeiende vorm met weinig weerstand. Op de tentoonstelling Sneller, beter, mooier in Den Bosch komen alle facetten van het gestroomlijnd design aan de orde.

De kunst van de kortste route

In een nieuw boek verkent hoogleraar wiskunde Marcus de Sautoy de kunst van de shortcut. Methoden om sneller te leren denken en sneller de weg te vinden in een complexe wereld blijken ook voor ingenieurs van groot praktisch nut.

Tegen de droogte

De manier waarop wij met ons kostbare drinkwater omgaan, is niet houdbaar. Zeker niet als er nog eens een miljoen huishoudens bijkomen. Dat heeft verregaande implicaties, onder meer voor de bouw.

naar gelang de omvang van de klus. Omdat het toestel volledig uit zichzelf vliegt, hoeft de huurder geen vliegervaring te hebben. Enkel wat punten aanklikken in de webapplicatie is voldoende.’

Vliegdata verzamelen

De software kan onderweg alle soorten data verzamelen. De binnenstromende data volgen tijdens de vlucht, kan nu nog niet. ‘We bewaren de volledige bandbreedte voor het vliegen zelf. Zodra de drone is geland, worden de data naar de cloud geüpload.’ Ook dat gaat volledig automatisch.

Ferris Kwaijtaal houdt zich bezig met de ontwikkeling van de techniek. ‘Wat wij doen is een AI­model proberen te laten vliegen alsof er een mens aan de stuurknuppel zit. In simulaties en in de echte wereld verzamelen we zo veel mogelijk menselijke vliegdata en daarmee trainen we het model. De meeste

kennis wordt nu opgedaan in simulaties’, zegt hij.

Voor die simulaties is Jelle Prins verantwoordelijk. Op z’n beeldscherm tovert hij een berglandschap aan een groot meer tevoorschijn. Het enige dat dit tafereel onderscheidt van een gemiddeld Bob Ross­schilderij, is de drone die tussen de bomen door laveert. ‘We gebruiken een bestaand game­landschap’, zegt Prins. ‘Wel zo makkelijk.’

De ontwikkelaars plaatsen de drone ergens in het Bob Ross ­ landschap en dan moet­ie zelf z’n basis terugvinden. In principe kan dat ook in de echte wereld worden getest, zegt Elferink. ‘Maar als we data missen of het algoritme iets niet snapt, dan zou de drone kunnen botsen. Dat risico willen we niet nemen. Het is best een duur ding.’ Elferink kwam speciaal voor zijn droneproject van Amersfoort naar Eindhoven.

‘Fontys biedt leerlingen de mogelijkheid in hun eigen bedrijf af te studeren. Bovendien kent de regio voorzieningen waar beginnende bedrijven makkelijk terechtkunnen voor juridisch of zakelijk advies.’

Startuphulp

Lector Eric Slaats is een van de docenten aan wie Elferink veel heeft. ‘Fontys stimuleert dat leerlingen een bedrijfje opzetten’, zegt Slaats. ‘We helpen ze bij zaken die voor startups soms lastig zijn: huisvesting, apparatuur, expertise.’

Vanuit de samenleving klinkt daarop soms kritiek, zegt Slaats, maar intussen is de opleiding al twintig jaar populair en komen er vanuit het hele land talenten naar Eindhoven. ‘Door aan een eigen bedrijf te werken, ontwikkelen de leerlingen alle vereiste competenties. Dat is toch waar het in een opleiding om gaat?’ •

MEI 2023 • DE INGENIEUR 63
foto : ben nienhuis De drone vliegt nu twintig minuten op een accu, maar dat loopt vermoedelijk nog op tot een half uur. foto : mrr Het AI-model in de drone wordt getraind door talloze simulatieen werkelijke vluchten. foto : mrr

Vragenvuur

Acht prikkelende vragen aan Amito Haarhuis, directeur van Rijksmuseum Boerhaave in Leiden. Daar is nog het hele jaar de tentoonstelling Onvoorstelbaar over Antoni van Leeuwenhoek te zien.

Wat is het laatste dat u heeft gerepareerd?

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

Waarvan denkt u: ik wou dat ik dát had uitgevonden?

‘Een kraan in de tuin was kapotgegaan, vermoedelijk door de vorst. Die heb ik zelf vervangen. Niet zo moeilijk, al kostte het wel wat tijd voor ik op internet precies het juiste kraantje had gevonden. Eenvoudige klusjes doe ik het liefst zelf.’

‘Ik moest laatst van e-mailadres veranderen. Wat kwam daar veel bij kijken. Ik doe vrijwel alles digitaal, maar dat betekent dat het aanpassen van een mailadres een enorme operatie is. Het zou fijn zijn als er een eenvoudige digitale adreswijziging bestond waarmee het mailadres bij al je accounts in één keer wordt aangepast.’

‘Onze vorige wisseltentoonstelling ging over kunstmatige intelligentie. Daarin lieten we een insectachtige robot van de TU Delft zien, de DelFly. De robots opereren als zwerm en hebben een collectief brein, waarmee ze bijvoorbeeld een bosbrand kunnen opsporen. Als bioloog vind ik dat fascinerend: techniek die is geïnspireerd op de natuur en er nog mooi uitziet ook.’

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

‘De opkomst van algoritmen die discriminatie in de hand werken. Gezichtsherkenning die zwarte mensen niet herkent omdat ze alleen op witte mensen blijkt te zijn getraind: dat vind ik ernstig. Intussen wordt het door technieken als ChatGPT steeds lastiger feit en fictie uit elkaar te houden. Dat baart me zorgen, ook in relatie tot ons democratisch bestel.’

Bent u bang dat robots uw werk overnemen?

Wie is uw techniekheld?

‘Als museum hebben we een maatschappelijke missie en ik zie niet in hoe een robot die zou kunnen vormgeven. Volgens mij ontstaat er juist veel werk door robotisering. In mijn vak kunnen ze bijvoorbeeld helpen efficiënter onderzoek te doen.’

‘Antoni van Leeuwenhoek is voor mij de held van de werkplaats. Dat hij de microwereld ontdekte, kwam vooral doordat hij als uiterst getalenteerd ambachtsman allerlei vaardigheden combineerde. Hij maakte goede lenzen, zette microscopen in elkaar, maakte de juiste preparaten, noem maar op. Zijn technische bekwaamheid was onovertroffen.’

Zijn de dijken hoog genoeg?

‘Het wordt langzaamaan tijd voor een nieuw Deltaplan, om met name het westen van het land te beschermen. Als land is het belangrijk dat we er alert op zijn, maar ik zie niet in waarom we de dijken niet een paar meter zouden kunnen verhogen.’

Dilemma: kunst of wetenschap?

‘Voor mij zijn beide even belangrijk, maar ik constateer dat kunst onevenredig veel aandacht krijgt. Rond Vermeer en Escher is dit jaar een hoop mediageweld geweest, rond Van Leeuwenhoek nog wat minder, terwijl 2023 ook zijn jaar is. Alle aandacht voor kunst is terecht, maar wetenschap en technologie verdienen een prominentere plek in ons bewustzijn.’

64 DE INGENIEUR • MEI 2023
portret : rijksmuseum boerhaave
Tekst: Pancras Dijk

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.”

Willem Keij CEng

“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

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

Plaats je vacature op het grootste ingenieursplatform van Nederland! Zoek je hoogopgeleide technici? Direct een vacature plaatsen? Ga naar deingenieur.nl/vacatures of neem voor vragen en advies contact op met KIVI via sales@kivi.nl.
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.