Energieke gedachten (door Ruud Boetes)

Transcriptie

1 Energieke gedachten (door Ruud Boetes) Groeiende vorm van duurzame energie De overgang van fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen zal om technische en economische redenen geleidelijk moeten verlopen. De verwachte bijdrage van de diverse energiebronnen als functie van de tijd is hiernaast gepresenteerd. Dit is de mening van de traditionele denkers. We zien een groei in alle vormen van duurzame energie, maar het geel/rode segment, elektriciteit en warmte uit zonlicht, groeit het meest. Samen goed voor ca. 65% van de wereldenergieproductie in het jaar Dutch Solar Cell Seminar Op het Dutch Solar Cell Seminar 2008 werd eind september, via lezingen en posters, een overzicht gegeven van de huidige stand van zaken rondom zonne-energie. De eerste spreker maakte direct duidelijk dat we niet bang hoeven te zijn voor een feitelijk tekort aan energie. Wereldwijd verbruikt de mensheid ongeveer 500 EJ 18 (ofwel Joule) per jaar, terwijl de hoeveelheid zonne-energie die de aarde bereikt per jaar EJ is. Er is dus genoeg, maar de vraag is hoe dit op een efficiënte en betaalbare manier ingezet kan worden. Kosten De kostenplaatjes tonen in gebieden met veel directe zoninstraling eerder een positief beeld, dan op onze breedtegraad, waar we meer diffuus licht hebben. Waar wij zonlicht opvangen met op het zuiden gerichte zonnecollectoren en fotovoltaïsche cellen (voor warm water en elektriciteit), wordt er rondom de evenaar gebruik gemaakt van grootschalige reflectorsystemen. Het door spiegels gebundelde zonlicht brengt bijvoorbeeld water aan de kook. Stoom drijft daarna turbines aan voor de elektriciteitsproductie. Rendementen van 18% zijn hiermee al gerealiseerd en 25% wordt haalbaar geacht. PV-cellen Ook de ontwikkeling van photovoltaïc cells (PV-cellen) gaat hard. Veel verschillende organische en anorganische materialen worden onderzocht op rendement en levensduur. Organische zonnecellen bieden een bijna eindeloze reeks aan mogelijke combinaties van donor en acceptor materiaal. Hoewel de rendementen van organische PV-cellen nu nog laag zijn, staat daar tegenover dat ze goedkoop geproduceerd kunnen worden als dunne laag op een transparant folie. Daardoor zullen grootschalige toepassingen naar verwachting in de toekomst rendabel worden. Omdat de dunne lagen nog veel licht doorlaten kan dit type zonnecel ingebouwd worden in dubbelglas voor woningen en kantoren. Belangrijke voordelen zijn dat er geen extra ruimte nodig is en dat dure montageframes overbodig worden. Het Dutch Solar Cell Seminar 2008 heeft laten zien dat er al flinke successen geboekt zijn bij het omzetten van zonne-energie naar elektriciteit. Maar ook dat er 1

2 nog heel veel wensen zijn rondom rendement en levensduur van de cellen en kostprijs van een geproduceerd kilowattuur. Wereldwijd zullen veel onderzoeksgroepen hier nog jaren lang de handen vol aan hebben. Nieuwe energie in de gebouwde omgeving In Matrix het kwartaalblad van de TU/e, is kort geleden een artikel verschenen over het opwekken van elektriciteit uit ramen: De regelbare, getinte ruiten besparen op het gebruik van airco, verwarming en binnenverlichting en als klep op de vuurpijl vangen ze overbodig zonlicht af en zetten dit om in elektriciteit. Daar wilden we natuurlijk meer over weten en daarom zijn Willem Janssen en Ruud Boetes op bezoek gegaan bij de firma Peer + in Eindhoven. Hier is een ruit ontwikkeld die in staat is stroom te produceren, Smart Energy Glas genoemd. De basis is het bekende dubbelglas.tussen de twee lagen glas in zit een doorzichtige kunststof plaat met een speciale coating. Het zonlicht valt op deze plaat en wordt dan doorgelaten, gedeeltelijk geblokkeerd, of volledig geblokkeerd. Dit wordt geregeld via de schakelbare coating, die door Peer+ ontwikkeld is. Licht dat niet doorgelaten wordt komt aan de zijkant van de kunststof plaat terecht. Dit gebeurt via interne reflecties op de overgang vaste stof-lucht. Een proces dat vergelijkbaar is met het transport van licht in glasvezel kabels. Het op deze wijze geconcentreerde zonlicht bereikt de zijkant van de plaat en wordt hier opgevangen door fotovoltaïsche cellen. Het werkingsprincipe is aangetoond op een schaal van ca. 100 cm 2. Opschalen naar groter formaat is nu aan de orde. Daarnaast wordt er gewerkt aan optimalisatie. Een samenwerking met de kenniskring Nieuwe Energie is voor de hand liggend. Peer+ kan namelijk afstudeerders en stagiaires gebruiken op het gebied van de chemie, werktuigbouwkunde en elektrotechniek. Nadere informatie hierover via Ruud Boetes (R.Boetes@HSZuyd.nl). In een later stadium zal een venster van Smart Energy Glas opgesteld worden in de Wijk van Morgen, waar het onderworpen wordt aan praktijk proeven, die tot verdere optimalisatie zullen leiden. Zonne-energie Project ORGANEXT De Hogeschool Zuyd, in de vorm van de kenniskring Nieuwe Energie, is één van de projectpartners, met een specifieke belangstelling voor het onderdeel dunne-film zonnecellen. Op materiaalgebied zal de kenniskring Nieuwe Energie samenwerken met de kenniskring Nanotechnologie van HSZuyd. De leadpartner van ORGANEXT is de Universiteit Hasselt - Instituut voor Materiaalonderzoek. 2

3 Demonstratoren Binnen het project heeft de kenniskring Nieuwe Energie twee hoofdtaken: Het ontwikkelen en testen van zogenaamde demonstratoren en het maken van onderwijsmateriaal over de bijbehorende technieken. Een voorbeeld van een demonstator kan zijn een organisch zonnepaneel, verwerkt in de spouw van een dubbelglas-venster. Verouderingsverschijnselen en energetische opbrengst zullen op labschaal onderzocht worden. Veelbelovende panelen zullen letterlijk gedemonstreerd worden in de Wijk van Morgen, een groep nul-energie woningen op het Avantis-terrein. Het tot stand brengen van een demonstrator vraagt om het samenbrengen van veel fundamentele en praktische kennis. Enerzijds gaat het om dunne lagen techniek en donoren acceptormaterialen op nanoschaal en anderzijds gaat het over afdichtingen, zonnesimulatoren en rendementsmetingen. Duidelijk een multidisciplinair project. Ook het maken van onderwijsmateriaal zal in hoge mate een multidisciplinair karakter krijgen. Op het ogenblik heeft namelijk geen enkel individueel onderzoeks- of onderwijsinstituut kennis van àl de verschillende aspecten voor de ontwikkeling en productie van organische opto-elektronica en zonnecellen. Wil je hier meer over weten. Energiemanagement Minewater Minewater 2008 is de naam van de conferentie die 2 oktober j.l. in Heerlen en Aachen plaats vond. In de vorige nieuwsbrief werd hierover al melding gemaakt. De conferentie was tevens de afsluiting van deze fase van het mijnwaterproject. Minister Jacqueline Cramer opende de conferentie en sprak veel lof uit voor het innovatieve van dit project. Naast de openingslezing van de minister waren er nog veel interessante presentaties te zien. Deze zijn te downloaden via internet: Stadsverwarming Vanuit de Kenniskring Nieuwe Energie van de Hogeschool Zuyd hield Leo Gommans een lezing met een pleidooi om de mijnen te gebruiken voor opslag van restwarmte. De mijnen zouden dan aan een warmtenet gekoppeld kunnen worden waar ook gebouwen warmte van af kunnen nemen en waar restwarmte uit industriele processen of elektriciteitopwekking aan toegevoegd kan worden. Zo wordt er uit de oude vuilnisbelt van Heerlen bijvoorbeeld methaangas gewonnen waarmee elektriciteit opgewekt wordt door zogenaamde Warmtekrachtkoppeling (WKK). Ook uit het GFT-afval van Heerlen kan methaangas gewonnen worden waarmee met WKK elektriciteit gemaakt wordt. Een restproduct van Methaangasproductie is vruchtbare mest die voor de landbouw rond Heerlen gebruikt kan worden. Een restproduct van de elektriciteitproductie met WKK is warmte. Deze warmte kan aan een warmtenetwerk geleverd worden die het naar de gebouwen in Heerlen brengt, een soort stadsverwarming dus. In de zomer hebben deze gebouwen geen warmte nodig en kan de warmte via het warmtenetwerk naar de mijnen getransporteerd worden. Omdat het daar beneden in de mijnen relatief warm is, koelt het warme water daar weinig af en kan het in de winter met relatief weinig verlies naar boven gehaald worden om dan de gebouwen weer te verwarmen 3

4 Minor IPO en duurzame energie Op de hogeschool Zuyd worden binnen de faculteit Techniek verschillende minoren aangeboden. Een minor is een cluster van samenhangende vakken geflankeerd door practica en opdrachten die worden uitgevoerd op HSZuyd of in het bedrijfs-leven. De minoren worden door studenten gevolgd juist voordat ze gaan afstuderen. Naast de minor Duurzame Energie (DZE) draait ook de minor Industriële Productontwikkeling (IPO) binnen de faculteit Techniek van HSZuyd. Ook deze minor heeft een duurzame achtergrond, net zoals de minor DZE. In de minor IPO ontwerpen studenten in ongeveer 10 weken tijd een lamp voor de Indiase markt. De LED-lamp van 3 W moet minimaal 5 minuten kunnen branden en is volledig afhankelijk van menselijke energie. Dus je kunt een bladzijde van een boek lezen, en daarna moet je zelf weer aan de slag om energie op te wekken voor het licht om de volgende bladzijde te kunnen lezen. De opslag en de dosering van de energie moet mechanisch geregeld worden. Daarbij kan gedacht worden aan een vliegwiel, een gespannen veer of een opgetrokken gewicht. Accu s en zonne-energie mogen alleen in bijzondere gevallen toegepast worden. De lamp (eigenlijk is het meer een lampinstallatie) wordt door de studenten daadwerkelijk gemaakt, waarbij gestreefd wordt naar minimale kosten. Vanwege het duurzame karakter worden bij voorkeur materialen ingezet zoals jutte, karton, hout, textiel maar ook afbreekbare bioplastics. De lamp is slechts een van de producten die passen in de minor IPO. Een ander product is b.v. de woodstove. Door op deze manier onderwijs aan te bieden probeert HSZuyd studenten te leren nadenken over duurzaamheid. Studenten staan hierdoor langer stil bij vraagstukken als ecologie&economie en klimaat,energie &grondstoffen. Minor Duurzame Energievoorziening Op maandag 17 november zijn 18 studenten van de faculteit Techniek gestart met de minor Duurzame Energievoorziening die wordt verzorgd door de kenniskring Nieuwe Energie. Het betreft studenten van de opleidingen Elektrotechniek, Werktuigbouwkunde en Technische Bedrijfskunde. De betrokken docenten vanuit de kenniskring zijn: Ton Gielen, Eric Curfs, Jacques Kimman en Harald Theunissen. Projecten worden uitgevoerd voor: Solland Solar, Essent Energiediensten, KH-LIM Diepenbeek, L Ortye, Imtech en JAVA Ergonomic. Iedere maandagochtend geeft Jacques Kimman een college Technologie en Duurzaamheid. In de eerste 2 bijeenkomsten is onder andere aandacht besteedt aan onderwerpen als Energietransitie, de Trias Energetica, het verschil tussen Energie en Exergie. Items die op verzoek van de studenten in deze minor aan bod zullen komen zijn: brandstofcellen, opslagtechnieken, geothermie, laatste ontwikkelingen elektrische auto s en financieel interessante duurzame energie toepassingen voor woningen en bedrijven. Ook is er aandacht geschonken aan onderzoeksvaardigheden. Iedere dinsdagochtend is er een gastdocent aangetrokken. De eerste gastles over Bio- Energie heeft Ir. Edith Engelen van Senter Novem verzorgd. Zij heeft o.a. een overzicht gegeven van de beschikbaarheid van de groene grondstoffen en een aantal technieken behandeld hoe bio-energie kan worden opgewekt. De tweede gastles is verzorgd door Prof. 4

5 Dr. Wim Sinke en had als onderwerp Zonne-energie. Er is door hem aangegeven dat op dit moment de zon nauwelijks een rol speelt bij de opwekking van energie, maar dat er een grote toekomst is weggelegd voor deze duurzame bron, vanwege de onuitputtelijkheid en homogeniteit. Om, naast de theorie, ook tijdens een bijbehorend practicum te meten aan duurzame bronnen, hebben Ton, Eric en Harald een 7-tal proeven ontwikkelt. Er worden metingen verricht aan een zonnepaneel, een windturbine, een brandstofcel, een warmtepompboiler, een micro-wkk en omvormers. CHEMaterials Park De samenleving borrelt van ideeën op het gebied van nieuwe materialen, maar jammer genoeg bestaan er ook vele belemmeringen die de ontwikkeling van die ideeën tot nuttige producten in de weg staan. Anders gezegd, de weg van idee naar innovatief product is erg hobbelig. CHEMaterials Park is een project dat tot doel heeft startende ondernemers via open innovation te ondersteunen die hobbelige weg te bewandelen. Het project wordt ondersteund vanuit het programma Pieken in de Delta (PID). Het open innovation proces wordt voorgesteld d.m.v. een trechter, waarbij nieuwe ideeën de trechter worden ingezogen en zo tot een innovatief product uitkristalliseren. CHEMaterials Park is een samenwerkingsproject van DSM en de Hogeschool Zuyd, waarbij de hogeschool vertegenwoordigd wordt door het lectoraat Nieuwe Energie van de faculteit Techniek (lector Jacques Kimman) en het lectoraat Nano-technologie van faculteit Life Science (lector Paul Borm). Het project is een van de zwaartepunten van onderzoek op Hogeschool Zuyd. CHEMaterials Park ondersteunt startende ondernemers op wel 11 verschillende manieren, waarvan we er twee kort aanstippen. Ten eerste is er de inrichting van het zg. inlooplaboratorium, waarin toegepast onderzoek gedaan kan worden m.b.v. apparatuur dat in het inloop-laboratorium aanwezig is. Dit laboratorium komt op het Chemelot terrein, tussen de snelwegen A2 en A76 in Geleen. Daarnaast wordt ook een service boulevard ingericht, waarin ondersteuning ingehuurd kan worden t.a.v. financiering, juridisch advies of promotie. Nieuwe Materialen en Nieuwe Energie hebben vele raakvlakken. Denk b.v. aan de ontwikkeling van zogenaamde Phase Change Materials (PCM s), die in woningen op muren aangebracht worden en die energie kunnen opslaan doordat het materiaal een fasetransformatie ondergaat. Met PCM s kan de temperatuur in woningen beheerst worden. Een ander voorbeeld ligt op het gebied van verlichting, waarbij OLED s (Organische LED s) een belangrijke rol kunnen spelen. Nano-geoptimaliseerde PV-cellen, rotors van windturbines die van nanocomposiet worden gemaakt en keramische materialen die op de schoepen van gasturbines worden aangebracht zijn nog andere voorbeelden van toepassingen die op het raakvlak liggen van Nieuwe Materialen en Nieuwe Energie. E-grr Eerste echte order binnen. De Hogeschool Zuyd is de eerste klant. De eerste betaalde uren zullen worden ingezet om een analyse van het energiegebruik van de locatie Eyckholt te maken. Maar er zijn nog vele potentiële klanten waarmee E-Grr in gesprek is. Een stichting die enige tientallen basischolen onder haar beheer heeft, een advokatenkantoor, een sportschool, een gemeente met een aantal projecten, een groep middelbare scholen etc. 5

6 Businessmodel van E-Grr De hoekpunten ervan worden gevormd door allereerst de opdrachtgever, als tweede een E- Team van E-Grr en als derde een door de opdrachtgever ingeschakelde consultant. Deze consultant heeft de eindverantwoordelijkheid voor het uitgebrachte advies, waarbij het E- Team vooral wordt ingezet voor de inventarisaties, metingen en eerste analyses. Het voordeel voor de opdrachtgever ligt in het samengestelde tarief, het is zonde om dure consultants te betalen voor werk dat heel goed door een studententeam kan worden gedaan. Het blijkt dat deze insteek heel goed valt bij organisaties die voor een belangrijk deel uit publieke gelden worden gefinancierd, zoals bijvoorbeeld bij scholen. En daarmee is een heel aantrekkelijk marktpotentieel voor E-Grr aanwezig. Gasterra Transitie Jaarprijs Nog te vermelden valt de aanmelding van E-Grr als mededinger naar de Gasterra Transitie Jaarprijs. De HBO-studenten worden gevraagd om met creatieve ideeën te komen die resulteren in verlaging van de energievraag, de vergroting van de inzet van duurzame energiebronnen, de vermindering van de CO2-uitstoot of de verhoging van rendementen bij het gebruik van fossiele brandstoffen. In februari 2009 worden op een congres de winnaars bekend gemaakt. Meer weten over E-Grr kijk dan op Congres duurzaamheid loont! Het congres Duurzaamheid Loont wordt op woensdag 28 januari 2009 in Industrion te Kerkrade georganiseerd ten behoeve van iedereen in de provincie Limburg die geïnformeerd wil worden over lopende en innoverende activiteiten op het gebied van duurzame ontwikkeling. De bezoeker van dit congres krijgt handvaten en praktische informatie aangereikt om duurzaamheid in zijn eigen omgeving betekenisvol en uitvoerbaar te maken. Doelgroepen zijn gemeentebesturen, overheidsorganisaties, particuliere bedrijven, waterschappen, milieuverenigingen, stichtingen die zich inzetten voor duurzame ontwikkelingsprojecten, hogescholen en universiteiten in de provincie Limburg. Er is op deze dag veel informatie te halen; zowel tijdens het plenaire programma, de deelsessies als ook op de informatiemarkt. Thema s van de dag zijn: duurzaam inkopen; klimaatvriendelijk ondernemen; Cradle 2 Cradle; energiebesparing duurzame energie (opwekking); duurzaam vervoer; duurzaam bouwen en wonen; recycling; verantwoorde ontwikkelingen voor mens en maatschappij; verantwoord ondernemingsfunctioneren. Het programma start om uur met onder andere gedeputeerde Bert Kersten van Milieu en wordt vervolgd met een masterclass door prof. Dr. Jan Rotmans van Stichting Urgenda. Het programma zal na 10 december bekend worden gemaakt op Vooruitblik nieuwsbrief In de nieuwsbrief van januari zullen wij onze plannen voor 2009 nader toelichten. Alle leden van de kenniskring Nieuwe Energie willen u en uw familie fijne kerstdagen en een gezond, gelukkig en vooral energiek 2009 wensen Colofon De nieuwsbrief wordt uitgegeven door het lectoraat Nieuwe Energie. Heb je vragen en/of opmerkingen neem dan contact op met Hella Wilmes. h.wilmes@hszuyd.nl Of kijk op de website van het lectoraat. 6