Samen sterker, sneller en slagvaardiger

Initiatieven als Brainport tonen de kracht van Brabant en de regio Eindhoven: een hoge mate van samenwerking tussen bedrijven, organisaties en onderwijsinstanties. Zoals een ondernemer ooit over zijn zuidelijke netwerk zei: “Hier in Brabant gunnen we elkaar meer.”

Samenwerking is een kernwaarde van de TU/e. Op de campus weten verschillende disciplines en faculteiten elkaar makkelijk te vinden. En rond de universiteit ligt een breed netwerk aan bedrijven en organisaties die elkaar versterken. Al meerdere ontwikkelingen van TU/e projectgroepen groeiden dankzij samenwerking uit tot commercieel levensvatbare concepten en zelfs volledige bedrijven. Lightyear, de auto die zichzelf kan opladen met zonne-energie, is een treffend voorbeeld. De maakindustrie in en rond Eindhoven was de perfecte partner om een wetenschappelijke ontwikkeling te vertalen naar een commercieel levensvatbaar, veelbelovend eindproduct.

Een bredere kijk op de energie van morgen

EIRES is het instituut voor hernieuwbare energiesystemen binnen de TU/e. Zij begrijpen als geen ander het belang van samenwerking. EIRES focust zich op opslag en conversie van energie. Maar het woord ‘systemen’ staat niet voor niets in de naam. “Want alleen met nieuwe vormen van energie gaan we de energietransitie niet rondkrijgen. We moeten systeemdenken.” aldus Mark Boneschanscher, algemeen directeur van het instituut. Richard van de Sanden, wetenschappelijk directeur, vult hem aan: “Ons elektriciteitsnetwerk kan er bijvoorbeeld niet veel meer zonne- en windenergie bij hebben. Daar is het niet voor ontworpen. Dus moeten we creatief worden om het tempo in de energietransitie te houden.”

Systeemdenken om te versnellen

Mark legt uit waarom juist systeemdenken de oplossing is: “We moeten op zoek naar oplossingen die onze bestaande netwerken aanvullen, anders benutten of ontlasten.” Volgens Richard is de warmtebatterij van projectleider Olaf Adan (zie verderop in dit artikel) een mooi voorbeeld van het laatste. “Daarmee kun je energie die je op dat moment niet nodig hebt, opslaan als warmte. En die gebruik je wanneer je die wel nodig hebt. Of: waar je die nodig hebt. Want wanneer je het eenmaal opgeslagen hebt, kun je het transporteren. Buiten de bestaande netwerken om.”.

Omdenken van schaal naar serie

De maakindustrie zorgt ook voor een andere kijk op schaal en schaalbaarheid. Mark licht toe: “Traditioneel is de energiesector gewend om te denken in grote installaties, zoals een kolencentrale of een stuwdam. Die krijgen een centrale plek in het energiesysteem. En daaraan verbindt men een netwerk van gebruikers. Maar de maakindustrie is juist gewend om kleinere eenheden seriematig te produceren. Zoals computerchips en auto’s, maar ook batterijen of zonnecellen.”.

Volgens Mark komt dat omdat ze commercieel denken. In minimale ‘time-to-market”. En dat tegen zo laag mogelijke kosten. Die aanpak heeft meer voordelen dan alleen snelheid: de kosten per eenheid zijn vaak lager, zodat een eindproduct voor meer partijen betaalbaar is. Dit heeft wel gevolgen voor het energiesysteem. Dat maakt nu een omslag naar steeds meer decentrale opwek vanuit kleinere eenheden. Mark: “Maar als je meerdere kleine eenheden in serie schakelt, heb je alsnog het effect van een grotere versie.” Er is nog een voordeel: repliceerbaarheid. Dat betekent dat je ontwerpen, mallen en dergelijke kunt gebruiken om op meerdere plekken te gaan produceren.

Andere routes naar duurzaamheid

De maatschappelijke focus in de energietransitie ligt nu vooral op het duurzaam opwekken van elektriciteit. En op het uitbannen van olie en gas. Dat uit zich ook in de manier waarop we kijken naar onze huizen. We verwachten nu van huiseigenaren dat ze maximaal isoleren en conventionele cv-ketels vervangen door warmtepompen. Dat zijn aanpassingen die het gemiddelde Nederlandse huishouden tussen de € 30.000, - en € 60.000, - aan investering gaan kosten. Met uitschieters richting de ton voor oudere woningen. Maar dat kan ook anders, aldus Mark: “We werken aan rekenmodellen waarmee we op detailniveau per woning en gebruikersprofiel kunnen uitrekenen wat de beste weg is naar maximale duurzaamheid. Zo kun je optimaliseren op kosten, materiaalgebruik, binnenklimaat, CO2 besparing én comfort. En niet alleen op isolatie”

De ontwikkelingen op de TU/e

De Warmtebatterij

Deze batterij is een project van Olaf Aden en een combinatie van een composiet en een reactortechnologie. De basis is een thermochemisch principe op basis van waterdamp en een zouthydraat. Zodra waterdamp toegelaten wordt bij het zouthydraat, bindt het water zich aan het zout. Bij deze reactie ontstaat een nieuwe kristalvorm en komt er warmte vrij. Zolang je de twee oorspronkelijke componenten gescheiden houdt is die warmte daarmee verliesvrij opgeslagen. En met warmte kun je die reactie weer omdraaien en een nieuwe cyclus starten. De batterij levert voldoende warmte voor bijv. twee weken warm douchen in een gemiddeld huishouden.

Lees meer

Redox Flow Batterij

Assistent-professor Antoni Forner-Cuenca leidt meerdere onderzoeken, waaronder één die zoekt naar manieren om schaalvergroting van redox flow batterijen mogelijk te maken. Conventionele batterijen zijn te klein om een rol van betekenis te spelen voor de lange termijn-opslag van elektriciteit. Maar door vermogen en capaciteit te ontkoppelen maakt de redox flow batterij het mogelijk om tegen relatief geringe kosten grote hoeveelheden elektriciteit voor een langere tijd op te slaan. Antoni’s ultieme doel om de kostbare en zeldzame metalen en chemische componenten te vervangen door grondstoffen die in overvloed te vinden zijn: water en ijzer.

Lees meer

Een upgrade voor de electrolyzer

Electrolyzers spelen een hoofdrol in het produceren van waterstof; een brandstof die om meerdere redenen een heldenrol kan spelen in de energietransitie. Maar de techniek achter de electrolyzer is niet geavanceerd genoeg om anno nu een structurele bijdrage te leveren tegen acceptabele kosten. Zoals assistent professor Thijs de Groot het formuleert: “Prachtige technologie, maar het voelt wel alsof we nog autorijden in een Model T Ford uit 1900.” Een van de redenen waarom de electrolyzer niet is doorontwikkeld is omdat we waterstof tot nu toe vooral uit aardgas maken. Als we dit nu op een duurzame manier willen maken, vallen we terug op een technologie die nooit echt is doorontwikkeld. Een projectteam onder Thijs’ leiding onderzoekt daarom manieren om alsnog de best werkende electrolyzer te ontwikkelen en zo duurzaam geproduceerde waterstof een plek te geven in de energietransitie.

Lees meer

Metaal als brandstof

Veel industriële processen zijn afhankelijk van aardgas of steenkool voor het bereiken van een hoge temperatuur. Zoals bij het bakken van tegels, het maken van glas of het brouwen van bier. Een team onder leiding van Professor Philip de Goey richt zich op ‘combustion’, oftewel verbranding. Zij ontwikkelen nu een brandstof die bestaat uit minuscule metaaldeeltjes. Die deeltjes worden geladen met zonne-energie en vervolgens in een gecontroleerd proces tot ontbranding gebracht. Dat proces is belangrijk, want metaal als brandstof is behoorlijk volatiel. Het wordt niet voor niets in vuurwerk gebruikt. De vlam afkomstig van brandende metaaldeeltjes lijkt behoorlijk op een conventionele aardgasvlam, zodat aanpassingen tot een minimum beperkt kunnen blijven.

Lees meer

Zand in de economische motor

Creativiteit en systeemdenken zijn juist nu hard nodig. Mark en Richard zien nu al dat energie een remmende factor in de economische groei wordt. De grenzen van onze conventionele energienetwerken komen namelijk in zicht en zijn lokaal zelfs al bereikt. Mark: “Op sommige industrieterreinen in onze snelgroeiende regio is nog wel plek voor nieuwe bedrijven, maar ze kunnen geen of te weinig energie vanuit het netwerk krijgen omdat dat aan de piekbelasting zit.”

Nieuwe energie begint bij samenwerking

Richard en Mark pleiten dan ook voor samenwerking tussen alle partijen die een bijdrage kunnen geven. Eerdere samenwerkingen in deze regio hebben laten zien dat de combinatie van kennis, ervaring en creativiteit tot geweldige resultaten leidt. In dit geval zou het de sleutel kunnen zijn in het ombuigen van de huidige visie op duurzaamheid naar het veel efficiëntere systeemdenken.

Richard: “Het kon bij de Lightyear en het kan in de energietransitie. Wij hebben hier in onze regio alles wat we nodig hebben om samen tot echt duurzame oplossingen te komen. En we zien de bereidheid om tot actie over te gaan, ook toenemen.” Mark: “Dat juichen we natuurlijk van harte toe. Wij zijn er klaar voor. We kunnen het en we gaan het gewoon doen. Samen.”