ad van wijk

Solar Power to the People

Solar Power to the People

Ad van Wijk

 

In Nieuwegein-Utrecht realiseren we een uniek energiesysteem. Negenhonderd woningen met zonnecellen en regenwateropvang, en een zonnepark van 8,6 megawattpiek (MWp) met regenwateropvang, produceren samen 10 miljoen kilowattuur (kWh) elektriciteit en 60.000 kubieke meter regenwater per jaar. Daarmee kunnen we voldoen aan de gehele vraag naar energie van deze woningen voor zowel verwarming en elektriciteit als mobiliteit. Ook voorzien we hiermee in de behoefte aan demiwater; ultraschoon water voor het produceren van waterstof en voor onder andere de vaatwasser en wasmachine in de woningen. Op deze manier besparen we bovendien op het gebruik van zeep. Dankzij opslag in de grond komt dit systeem op elk moment van het jaar tegemoet aan de vraag naar warmte en demiwater. Zo brengen we de energie van de zon naar de mensen: Solar Power to the People!

Solar Power to the People, energie van de zon naar de mensen brengen, dat is waar het om gaat in een duurzaam energie- en watersysteem. De zon levert ons in een uur meer energie dan de wereld in een jaar gebruikt. Er is dus genoeg duurzame energie, maar het gaat erom dat we deze energie in de juiste vorm, op de juiste plaats en op het juiste moment kunnen gebruiken. De energie van de zon zorgt niet alleen voor warmte en licht, maar ook voor wind, regen en biomassa. Via zonnecellen en windturbines produceren we gemakkelijk al onze benodigde energie, in de vorm van elektriciteit. Met de neervallende regen voorzien we eenvoudig in onze waterbehoefte. En een heel klein beetje biomassa levert ons de koolstof voor het maken van chemische producten.

Wereldwijd kunnen we in 2020 in de woestijnen via zonnecellen elektriciteit produceren voor 2 à 3 dollarcent per kWh. Rond 2040 is dit naar verwachting gezakt tot minder dan 1 dollarcent per kWh. In 2040 moet het ook mogelijk zijn om met drijvende windturbines in de oceanen elektriciteit te produceren voor 1 dollarcent per kWh. Deze elektriciteit brengen we bij de mensen via waterstof. Elektriciteit en water worden via elektrolyse omgezet in waterstof en zuurstof. Waterstof kunnen we onder druk, vloeibaar of omgezet in ammoniak, transporteren over de wereld, opslaan en gebruiken wanneer we dit willen. Uit waterstof (elektriciteit), koolstof (biomassa), zuurstof (elektriciteit) en stikstof (lucht) kunnen we al onze chemische producten in bulk produceren. En met waterstof en elektriciteit kunnen we ook al onze metalen produceren.

In de stad, het dorp of op het platteland, waar we wonen en werken, produceren we voornamelijk elektriciteit met zonnecellen. Maar in landen zoals Nederland produceren we in de zomer te veel en in de winter te weinig. Het teveel aan elektriciteit in de zomer kunnen we omzetten in waterstof of warmte. Regenwater vangen we via zonnepanelen op en bufferen we in de grond. Hieruit kunnen we via omgekeerde osmose het demiwater leveren voor de waterstofproductie, en na re-mineralisatie voorzien we ook in ons drinkwater. De waterstof kan via een waterstofnet,
het omgebouwde aardgasnet, worden vervoerd en opgeslagen. Warmte kunnen we in de zomer met een warmtepomp produceren, opslaan in de grond en in de winter gebruiken voor verwarming. De batterijen van een elektrische auto leveren in de zomerperiode ’s nachts elektriciteit. En in de winter leveren de brandstofcellen uit waterstof de benodigde elektriciteit.

In het project in Nieuwegein-Utrecht brengen we voor het eerst zonne-energie en regen voor de productie van elektriciteit, warmte, waterstof en demiwater naar de mensen in een nieuwbouwwijk. We brengen daar Solar Power to the People, energie van de zon naar de mensen. Waar, wanneer en in welke vorm ze die energie maar nodig hebben!

Lees het boek Solar Power to the People als PDF.
The book is also available in English.

Links naar media die hierover berichtten:

‘Noorden mikt op waterstof’ (Dagblad van het Noorden)

‘Noorden mikt op waterstof’ (Dagblad van het Noorden)

Ad van Wijk

Een noordelijk waterstofplan dat tot 2030 tussen de 18 en 25 miljard aan investeringen vraagt. ‘Oude’ energiebedrijven hebben weer perspectief, en Noord-Nederland poogt meteen voorloper te worden met een energievorm die ook de toekomst heeft.

Noord-Nederland maakt een grote kans zich te ontwikkelen toteen sterke groene waterstofeconomie. Het is de overtuiging van hoogleraar toekomstige energiesystemen Ad van Wijk van de Technische Universiteit Delft, die als lid van de Noordelijke InnovationBoard (NIB) onderzoekt hoe een groene energiesector in dedrie noordelijke provincies kan worden aangejaagd. In zijn plan zijn hoofdrollen weggelegd voor drie bekende bedrijven in Noord-Nederland. Waar Shell (als aandeelhouder van de NAM), Gasunie en GasTerra nu tekenen voor de productie, distributie en handel in aardgas, spelen ze mogelijk straks dezelfde rol in de waterstofeconomie. Van Wijk: “De kennis die deze bedrijven hebben van aardgas is bijna 1 op 1 te gebruiken voor waterstof.” Dat de NIB Van Wijk heeft gevraagd zich te buigen over de vergroening en versterking van de noordelijke energiesector, is niet toevallig. Behalve een gerenommeerd wetenschapper is Van Wijk ondernemer. In 1984 was hij oprichter van het invloedrijke consultancybureau voor duurzame energie Ecofys. Dat groeide uit tot Econcern, dat zich onder leiding van Van Wijk razendsnel ontwikkelde tot een groene energiereus tot het in 2009 failliet ging. Het tekende ondermeer voor grote zonneparken in Spanje, het windpark Prinses Amalia in de Noordzee bij IJmuiden, de biomethanolfabriek BioMCN en de biomassa-energiecentrale Golden Raand, beide in Delfzijl. Als ervaringsdeskundige voorspelt hij wat een van de grootste problemen wordt bij de uitvoering van het plan: de vergunningen. Want regelgeving voor de productie, distributie en gebruik van waterstof is er nog niet. Van Wijk:”Dat gaat langs een normale weg te lang duren: zeker twaalf jaar. Dus daar moet iets op bedacht worden.”

20170116 het-waterstof-plan-in-noord-nederland
Sluiting Aldel

Het verhaal begint bij het chemiecluster in Delfzijl. Na de sluiting van aluminiumsmelterij Aldel eind 2013, stelde een commissie onder voorzitterschap van oud-Shell topman Rein Willems vast dat alle zeilen moeten worden bijgezet om de werkgelegenheid – 2250 banen direct, 3400 indirect – rond het chemiepark in de Eemsdelta te behouden. Door hoge kosten voor energie en grondstoffen kan de industrie daar nog maar moeilijk concurreren met het buitenland. Dat chemiecluster moet als eerste profiteren van zijn plan, zegt Van Wijk. De Eemsdelta moet de springplank worden voor de waterstofeconomie. Daartoe moet het cluster goed gebruik maken van de elektriciteit die in de Eemshaven beschikbaar is en komt. Behalve dat in de Eemshaven drie (met fossiele brandstoffen) gestookte energiecentrales staan, komt er via kabels een enorm vermogen aan groene stroom binnen. Van het noordelijk van Schiermonnikoog gelegen Nederlandse windpark Gemini, via de NorNed uit Noorwegen en vanaf 2019 via de Cobra uit Denemarken. Van Wijk verwacht dat er op niet al te lange termijn vanaf nieuwe Nederlandse en Duitse windparken nog veel meer elektriciteit naar de Eemshaven–en mogelijk naar Harlingen–zal worden getransporteerd. Als al die stroom Europa in moet worden getransporteerd, moet er volgens de hoogleraar fors worden geïnvesteerd in het hoogspanningsnetwerk. “De verbinding vanuit hetNoorden naar de rest van Nederland heeft straks een capaciteit van zo’n 5000 à 6000 megawatt”, zegt hij. Van Wijk verwacht dat er in de nabije toekomst in de Eemshaven minstens 4000 megawatt meer wordt aangevoerd. Vergroting van de transportcapaciteit vergt een investering van vele honderden miljoenen, misschien wel miljarden, veronderstelt Van Wijk.

Groot en veelomvattend
Het waterstofplan is zo groot en veelomvattend, dat de indruk kan ontstaan dat de doelen onbereikbaar zijn. Hoogleraar Ad van Wijk: ,,Dat zou inderdaad kunnen, maar het moet nu eenmaal geïntegreerd gebeuren.’’ De productie van waterstof via elektrolyse heeft schaalgrootte nodig om tot een lage kostprijs voor waterstof te komen, zo betoogt Van Wijk. Kleine initiatieven om mee te beginnen, zullen in eerste instantie niet leiden tot lage prijzen voor waterstof. En daarnaast moeten ontwikkelingen gelijktijdig worden ingezet, je kunt immers geen waterstof gaan produceren als je het niet bij de klanten kunt krijgen, dus is er ook een waterstofpijplijn nodig. Van Wijk: ,,In de eerste fase richten we ons dan ook op de industrie, die grote hoeveelheden waterstof kunnen afnemen, maar dan moet de groenewaterstofprijs wel kunnen concurreren met de fossiele waterstofprijs. Grote afnemers maken je bovendien competitief.’’ Denisa Kasova, directeur van de Noordelijke Innovation Board,vult aan: ,,Het zorgt ook voor nieuwe banen en nieuwe bedrijven.’’ Het is ook een integraal plan, hetgeen wil zeggen dat alles met elkaar heeft te maken. Wie de NoordNederlandse kaart bekijkt bij dit verhaal ziet dat in een tweede fase treinen, bussen en ook personenauto’s op waterstof rijden, maar dat meteen ook de noodzakelijke waterstof tankstations worden ingevuld. Er is een tijdpad tot 2030 uitgezet, waarin stap voor stap de ontwikkeling wordt geschetst.

20170116 -koning-willen-alexander-krijgt-rondleiding-over-waterstofauto
Balans

De energiehoogleraar stelt dat het veel goedkoper is destroom te gebruiken voor de aanmaak van waterstof, omdat de geproduceerde waterstof dan kan worden opgeslagen en getransporteerd via bestaande aardgasleidingen.Waterstof kan worden gemaakt via elektrolyse, waarbij water wordt gescheiden in zuurstof en waterstof. Via dit proces – power to gas –kan elektriciteit ook worden opgeslagen voor momenten dat turbines bij harde wind meer stroom produceren dan op dat moment nodig is. Datis lucratief, omdat die teveel geproduceerde stroom vaak goedkoop is en goed kan worden opgeslagen als waterstof, die later weer kan worden omgezet in elektriciteit. De opslagmogelijkheid lost bovendien een praktisch probleem op. Het maakt een goede afstemming van vraag en aanbod op het elektriciteitsnet mogelijk. Daardoor ontstaat de balans die nodig is om stroomstoringen te voorkomen. Elektrolyse is maar een van de methodes om groene waterstof te maken. De andere manier is het vergassen van biomassa, dat in het Noorden aanwezig is, maar ook zal moeten worden aangevoerd over zee. Beide productiemethodes zijn meer dan toekomstmuziek. Het bedrijf Torgass, dat een proefinstallatie in Groningen heeft staan, bereidt de bouw van een fabriek in Delfzijl voor waar een syngas uit biomassa wordt gemaakt. Dit syngas bevat een grote hoeveelheid waterstof.

 

20170116 -rijden-op-waterstofWaterstof als brandstof
Voor waterstofauto’s wordt wereldwijd een grote toekomst voorzien. Ze hebben slechts waterdamp als uitstoot. Deze auto’s zijn nog een zeldzaamheid. In Nederland rijden er zo’n twintig. Oorzaken: waterstofauto’s zijn erg duur en er is nauwelijks gelegenheid de brandstof te tanken. Een van de Nederlandse waterstofauto’s is eigendom van gashandel Holthausen in Hoogezand, dat experimenteert met deze schone brandstof. Het bedrijf bouwde onder meer een personenbusje en een rondvaartboot om voor waterstof. Het bedrijf wil ook een aantal tankstations met ‘groene’ brandstoffen gaan exploiteren, waarvan er op zijn minst één ook een waterstof vulpunt krijgt. Een waterstofauto lijkt in veel opzichten op een elektrische auto. De motor wordt echter niet aangedreven door elektriciteit uit een accu. Hij krijgt stroom doordat een brandstofcel de waterstof met zuurstof verbindt tot water (de verbranding). Daarbij ontstaat elektriciteit (omgekeerde elektrolyse). In Noord-Nederland zijn meer initiatieven om waterstof als brandstof te stimuleren. Zo komt in Delfzijl een waterstoftankstation en gaan in eerste instantie twee bussen op het waterstof rijden dat vrijkomt bij de chloorproductie van AKZO. Het Amerikaanse onderzoekbureau Bloomberg New Energy Finance voorspelde enige tijd geleden dat er volgend jaar in de VS, Japan, Europa en Zuid-Korea gezamenlijk zo’n 7500 auto’s op waterstof rijden.

20170116 -denisa-kasova-en-ad-van-wijk
Transport

Waterstof is niet alleen makkelijk op te slaan in tanks of bestaande ondergrondse gasopslagen. Het gas kan ook makkelijk worden getransporteerd. In de visie van Van Wijk kunnen daarvoor aardgaspijpleidingen worden gebruikt naar de chemische industrieën in Rotterdam, Bremen en Hamburg. “De aardgasverbindingen van Gasunie die vanuit Groningen naar Duitsland, het westen en het zuiden van ons landl open, bestaat uit een aantal leidingen. We gaan steeds minder aardgas maken, dus moet het mogelijk zijn een van deze pijpleidingen voor het transport van waterstof te benutten.” Maar het Groningse waterstof kan ook overzee worden vervoerd. De speciale schepen daarvoor kunnen afmeren in de Eemshaven. De productie van waterstof biedt de noordelijke provincies de mogelijkheid een modelregio te worden voor ‘schoon’ vervoer. Bij de verbranding van waterstof komt alleen water(damp) vrij, van de energie die deze
reactie oplevert wordt in een brandstofcel elektriciteit gemaakt. De regionale treinen zijn nu dieseltreinen, die zou je kunnen vervangen door brandstofceltreinen die met waterstof worden gevoed. Bij de nieuwe concessieverlening zouden provincies kunnen eisen dat deze regionale treinen op waterstof gaan rijden. Van Wijk suggereert ook om zwaardere voertuigen en boten, (bussen, vuilniswagens, trucks, veerboten) op termijn te laten overschakelen op waterstof. De hoogleraar realiseert zich dat het plan ambitieus is. Van Wijk:”Het is een veelomvattend plan. Het is niet alleen een kwestie van fabrieken bouwen, maar ook van marktontwikkeling, infrastructuur, regelgeving, innovatie, onderzoek en onderwijs. De kennis over waterstof moet in het onderwijsaanbod op alle niveaus terugkomen. Maar als je niets doet, gebeurt er ook niets. En de mogelijkheden zijn er.”

NIB is in projecten de ondernemer

De Noordelijke Innovatie Board (NIB) moet Noord-Nederland innovatiever en ondernemender maken. Het komt er op neer dat zwaarder ingezet wordt op vooral de uitvoering van noordelijke projecten van economische waarde. NIB-directeur Denisa Kasova: “We hebben vijf opgaves vanuit de vraag: wat zijn de meest kansrijke ontwikkelingen waarop we kunnen inhaken? Dat hoeven niet altijd nieuwe projecten te zijn, we kijken ook naar beschikbaarheid.’’ De noordelijke waterstofeconomie is een van de eerste opgaves die de NIB ter hand neemt. Vanuit de energietransitie die gaande is ,is het volgens Kasova een logisch project. Kasova: “We hebben de beschikking over Ad van Wijk, die zowel professor als ondernemer is. Dat is een weinig voorkomende combinatie. Van Wijk is bovendien een internationaal erkend expert.’’ Kasova en Van Wijk voerden van april tot de zomer talloze gesprekken met partijen die een rol kunnen spelen, zowel uit de regio als daarbuiten. Het waren steeds een-op-een gesprekken waarin commitment werd gezocht: zien jullie het zitten en pakken jullie het ook op? Kasova: “We hebben uitsluitend positieve reacties gekregen.” Op een grote bijeenkomst werd vervolgens het idee gepresenteerd en partijen gevraagd daaraan op korte termijn gezamenlijk verdere invulling te geven. De partijen werden pas een week vantevoren ingelicht, vertelt de NIB-directeur, om hun agenda schoon te vegen. Kasova: “Iedereen was er. Daaruit blijkt wel hun commitment. Een belangrijk signaal. Want we hebben elkaar nodig, iedereen is onderdeel van de uitvoering.’’ Kasova benadrukt dat de noordelijke waterstofecenomie geen NIB-project is. “Het is van iedereen en steeds stellen we elkaar de vraag: is dit de ontwikkeling waarmee we met z’n allen vooruit kunnen? De volgende stap is namelijk altijd het meest relevant.” De komende maanden moeten drie hoofdzaken worden uitgewerkt: hoe wordt het gefinancierd, hoe wordt het georganiseerd en wat is de impact (economische groei en werkgelegenheid). Dat levert het business plan op en indien dan voldoende partijen mee willen doen wordt begonnen met de uitvoering.

Drones op waterstof
  • er wordt onderzocht om drones te laten vliegen op waterstof. Van Wijk: ,,Eelde zou een luchthaven kunnen zijn waarvandaan drones het verste kunnen vliegen. Dat is een kans als je over pakketbezorging praat.’’ Het kan een unieke kans zijn voor de dronesontwikkeling in het Noorden;
  • met de datacenters in Noord-Nederland is groene waterstof van groot belang. Partijen als Tesla en en Facebook en Google willen alleen maar groene energie;
  • van de energie die Nederland verbruikt wordt 5 à 10 procent gebruikt voor de productie van waterstof, die wordt gebruikt als grondstof voor methanol en ammoniak en voor de verwerking van aardolie in raffinaderijen;
  • bij bestaande innovatiecentra in het Noorden, Wetsus in Leeuwarden, API in Emmen en Entrance in Groningen, kunnen nieuwe onderzoeks-, innovatie- en start-upactiviteiten rond waterstof worden ontwikkeld;
  • waterstof en aardgas zijn op sommige vlakken min of meer vergelijkbare gassen. Bestaande pijpleidingen voor aardgas kunnen worden ingezet voor waterstof;
  • bestaande bedrijven en organisaties die zich met aardgas bezighouden kunnen veel van hun installaties en mensen blijven inzetten als het gas wordt vervangen door waterstof. Bestaande industrie krijgt een nieuwe toekomst.

Dit artikel verscheen eerder in het Dagblad van het Noorden. Bekijk hieronder de PDF’s.

Pagina 1
pagina 2

De waterstofauto als rijdende energiecentrale

Ad van Wijk

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Duurzaam Nieuws

Hyundai i35 waterstofautoOnderzoekers van de TU Delft hebben een stopcontact als elektriciteitsuitgang gemonteerd op de Hyundai ix35 Fuel Cell, een elektrische auto die rijdt op waterstof. Dat maakt van de emissieloze Hyundai ix35 Fuel Cell een energiecentrale op wielen. Dit is een Europese primeur.

De onderzoeksgroep Future Energy Systems van de TU Delft doet onderzoek naar verschillende geïntegreerde systeemtoepassingen van brandstofcellen. Bij voorbeeld in het programma Car as Power Plant. Ad van Wijk is de leider van de groep.

‘De installatie van het stopcontact als elektriciteitsuitgang is een grote stap voorwaarts in een toekomst waarin waterstofauto ’s een bijdrage leveren aan schone mobiliteit en duurzame energievoorziening’, zegt Frank Meijer, hoofd van de afdeling Waterstof Elektrische Mobiliteit van Hyundai. Waterstofauto ’s produceren elektriciteit, warmte en schoon water. Die kunnen worden gebruikt in huizen, scholen en kantoren.

 

Elektriciteit voor tien huizen

De Hyundai ix35 Fuel Cell kan 10 kW vermogen leveren. Dat is genoeg om gemiddeld tien huizen te voorzien in hun elektriciteitsgebruik. De auto is in staat elektriciteit te leveren aan het elektriciteitsnet of direct aan een woning, bijvoorbeeld als aanvulling op zonne- en windenergie. Deze toepassingen worden in de volgende fase onderzocht en getest.

De Hyundai ix35 Fuel Cell is de eerste commercieel inzetbare waterstofauto ter wereld. Momenteel rijden er meer dan 250 Hyundai-waterstofauto’s in Europa, verdeeld over dertien landen. Dat is meer dan alle waterstofauto’s van alle andere fabrikanten bij elkaar.

 

Hyundai wil de groenste worden

Hyundai wil in de voorhoede gaan opereren als het om milieuvriendelijkheid gaat. Daarom komt het merk met een hele serie modellen met alternatieve aandrijving. Volgens het plan ‘2020.22.2’ wil Hyundai in 2020 wereldwijd 22 modellen met alternatieve aandrijflijn in het gamma hebben. Naast twee auto’s op waterstof gaat het om twaalf reguliere hybrides, zes plug-inhybrides en twee volledig elektrische auto’s.

 

Ionic in drie varianten

Met de recente introductie van de Ioniq wordt een eerste flinke stap gezet. De auto is met drie verschillende aandrijflijnen verkrijgbaar: gewoon hybride, plug-in hybride en ten slotte volledig elektrisch. Het uitgangspunt dat een schone auto voor iedereen bereikbaar moet zijn maakt Hyundai waar met een vanaf prijs van onder €23.000,-

hyundai inoniq

Hyundai geeft de Ioniq Electric een extra impuls door een samenwerking aan te gaan met energiebedrijf Eneco en met Fastned, de leverancier van snellaadstations voor elektrische auto’s. Bij het laadpakket is 5 jaar hosting, garantie, service en onderhoud van het laadpunt inbegrepen. Daarbij hoort ook een universele oplaadpas waarmee de Hyundai Ioniq Electric bij openbare laadpunten is op te laden.

 

De belofte van waterstof

Hoewel waterstof nog een flinke achterstand heeft op elektrische auto’s op batterijen, kan die wel eens snel worden ingehaald als het gaat om de systeemtoepassing van de waterstofauto. De belangrijkste stap is het bouwen van voldoende tankstations. Over 3 jaar moeten dat er 20 zijn. Daar is in Nederland nu een begin mee gemaakt. Andere Europese landen, zoals Duitsland en de Scandinavische landen, zijn daar al eerder mee begonnen en liggen ruim op ons voor. Maar we komen er aan.

Column: ‘The Green Village’

Ad van Wijk

green-village-showcaseWelkom in the Green Village, een duurzame, levendige en ondernemende omgeving op de TU Delft campus waar we willen ontdekken, leren en tonen hoe we de grote en urgente uitdagingen van de toekomst kunnen oplossen. Een groen dorp waar we zeer efficiënt omgaan met energie, water en grondstoffen. Een groen dorp waar we de nog benodigde energie en water lokaal en duurzaam opwekken. Waar afval en biomaterialen de nieuwe grondstoffen zijn waarmee we zelf via 3D printen onze producten maken. En waar juist de nieuwe technologieën en systemen zorgen voor een efficiënte, duurzame, circulaire, groene en comfortabele omgeving om in te wonen, werken, produceren en recreëren.

Maar hoe zou een groen dorp en ons leven er uit kunnen zien over pakweg 30 jaar. Zomaar eens wat duurzame science fiction. Ik stap in mijn comfortabele brandstofcelauto die ik vertel waar hij heen moet rijden, automatisch natuurlijk. Intussen zet ik het OLED smart window van mijn auto aan en kijk ik naar het nieuws, check mijn berichten en agenda.

LED-vliegjes
Het groene Hollandse polderlandschap trekt aan mij voorbij. Aangekomen in the Green Village, rijdt mijn auto automatisch naar zijn docking station en wordt aangesloten op het elektriciteits-, water- en waterstof netwerk. Als er een overschot aan elektriciteit uit zon, wind, beweging, geothermie of osmose is, wordt dat omgezet in waterstof en de tank van mijn auto volgetankt. Is er een tekort aan elektriciteit dan wordt waterstof geproduceerd uit organisch afval, (faeces, voedselresten, gedegradeerde biomaterialen) en levert de brandstofcel in onze auto elektriciteit, warmte en schoon water.

Intussen hebben mijn LED-vliegjes me de weg gewezen naar de burgemeester, met wie ik een afspraak heb. Het LED-scherm in de tafel verbindt ons met de andere deelnemers aan de vergadering. Ik kijk naar buiten en zie een mooi groen polderlandschap. De burgemeester heeft vandaag de windturbines en gebouwen die er staan ‘uitgezet’, onzichtbaar gemaakt via de LED’s op de windturbines en gebouwen en een camera aan de andere kant van de windturbine of het gebouw. Het blijft voor mij toch vreemd, dat je met LED je omgeving kunt inrichten naar wat jij wilt zien. ‘Wat er staat zie je niet en wat je ziet staat er niet’ was de leus van de landschapsarchitecten uit de jaren ’30.

3D-nieren
Inmiddels bijna 90 jaar oud, maar nog in goede conditie. Mijn knieën, nieren en ogen zijn inmiddels wel vervangen door een 3D geprinte versie, maar alles wordt goed in de gaten gehouden door ingebouwde sensoren, met piëzo elektrisch rubber dat stroom opwekt uit mijn hartslag. Ik voel me goed, maar moet wel wat vaker naar de wc, Tegenwoordig is dat een waterloos toilet, waar de urine en faeces direct worden gescheiden en omgezet in waardevolle stoffen, materialen en energie.

Van urine maken we direct struviet, wat als groeistof aan onze home grow LED-kas wordt toegediend waar we verse groente, fruit en vis produceren. En op het digestaat van onze faeces verbouwen we suikerbieten, niet alleen voor voedselproductie maar ook voor de productie van bioplastics, zoals PLA (melkzuur). Een van de belangrijke grondstoffen voor onze additive manufacturing productiefarms. Met deze farms, eigenlijk 3D productierobots printen we (vroeger heette dat bouwen) heel efficiënt onze nieuwe gebouwen, producten, wegen, bruggen, maar ook kleding, apparaten en zelfs onze fuel cell cars, zonnecellen en LED’s.

Vriendelijke kelnerrobot
We gaan een hapje eten in the Green Village green star restaurant, dat zijn eigen voedsel in een kas en vijver kweekt bovenop het restaurant. Het restaurant maakt de meest fantastische gerechten via 3D printing technologies. De chef-kok is een van de briljantste IT-moleculair scheikundigen van ons land. Een vriendelijke robot serveert ons het diner, waarbij ze goed in de gaten houdt dat we de juiste hoeveelheid calorieën en voedingsstoffen binnenkrijgen.

Het bestek en de servetten zijn voor ons speciaal 3D geprint met onze eigen naam erop, heel attent. We betalen automatisch en krijgen korting omdat we daar naar het toilet zijn gegaan.  Intussen wordt het bestek, de servetten en andere resten door robots verwijderd, wordt er een nieuw bioplastic filament van gemaakt en krijgen we een 3D geprint souvenir naar keuze mee naar huis.

Gone with the wind
We lopen naar buiten waar het inmiddels donker is geworden. Via de LED’s op de windturbines wordt een mooie oude film afgespeeld, Gone with the wind, tenminste als je daarvan houdt, anders hoef je die natuurlijk niet te zien. Het waait behoorlijk en er is een overschot aan elektriciteit, dat via een DC-elektriciteitsnet zonder conversieverlies geleverd wordt om er waterstof van te maken, om batterijen en vliegwielen op te laden bij datacenters, elektrische auto’s, fietsen, apparaten of robots.

Er is zelfs nog meer elektriciteit en we produceren warmte en koude dat we thermochemisch opslaan, schoon drinkwater door regenwater en grijswater te zuiveren en we maken vaste producten. Ik laat me weer naar huis rijden en kijk de film Gone with the wind af op mijn OLED smart window. En dan heerlijk slapen in mijn eigen ouderwetse bed.

Is dit science fiction of science reality? In the Green Village op de TU Delft campus gaan we het proberen te realiseren, verder ontwikkelen en tonen, samen met bedrijven, wetenschappers en studenten www.thegreenvillage.org . Iedereen is van harte welkom, doe mee en samen zorgen we voor een mooie toekomst voor ons, onze kinderen, kleinkinderen en daarna.

Deze column is eerder gepubliceerd op: http://www.energieactueel.nl/green-village/

‘De Waarde van Wetenschap’

Ad van Wijk

De parttime ondernemer – Ad van Wijk (Technische Universiteit Delft)

Nieuwe systemen in een nieuwe jas
Ik ben parttime bijzonder hoogleraar Future Energy Systems aan de Technische Universiteit Delft, een leerstoel die kijkt naar de energiesystemen van de toekomst. Die systemen bevatten allemaal nieuwe technologieën en het is mijn taak om te kijken hoe al die nieuwe technologieën tot een werkend geheel komen.
Neem bijvoorbeeld zonnecellen, een hartstikke leuke technologie, maar wat doe je er precies mee? Je kunt zonnecellen gebruiken om elektriciteit op te wekken net zoals een grote elektriciteitscentrale. Maar je kunt er veel meer mee. Je kunt bijvoorbeeld zonnecellen gebruiken in een kleine rekenmachine. Dit is een heel ander ‘energiesysteem’ dan het gebruik van zonnecellen als een grootschalige energiecentrale.

Als we naar het totale energiesysteem kijken, blijkt dat we in onze maatschappij ons heel erg richten op de productiekant. Je gebruikt een apparaat of machine en daar moet energie in om het te laten werken. Maar er wordt heel weinig nagedacht over hoe e’ciënt we eigenlijk bezig zijn en wat het betekent als we onze apparaten en machines moeten laten werken met alleen duurzame energie.

Als voorbeeld neem ik vaak de deurbel. De transformator in je meterkast staat altijd aan om te ‘kijken’ of iemand op het deurbelknopje drukt. Die transformator gebruikt continu stroom, terwijl een bel hooguit 1 uur per jaar gebruikt wordt. Even een snelle rekensom: de transformator in die deurbel gebruikt gemiddeld zo’n 50 kWh per jaar. In de EU heb je ruw geschat zo’n 200 miljoen deurbellen die dus 10 miljard kWh per jaar gebruiken. Daarvoor heb je twee grote kolencentrales van 600 Mw nodig om die elektriciteit voor de deurbellen te produceren, eigenlijk om de stroom te laten verspillen. Je kunt natuurlijk denken, die stroom wil ik duurzaam produceren! Dus zet je op je huis een groot zonnepaneel dat die 50 kWh produceert die nodig is voor je deurbel. Dat is de klassieke duurzame manier van denken die alleen naar de duurzame opwek technologie zonne-energie kijkt en niet verder denkt.
Wat je namelijk ook kunt doen is een kleine zonnecel nemen en die op de deurbel plakken. Die kleine zonnecel produceert maar een klein beetje stroom. Die stroom sla je op en op het moment dat er iemand aanbelt schakel je de transformator aan. Je gebruikt dan alleen stroom wanneer je het nodig hebt en bespaart daarmee bijna die 50 kWh per jaar.

Dit voorbeeld geeft precies aan waar ik in mijn leerstoel mee bezig ben. Hoe zou je een duurzaam en efficiënter energiesysteem kunnen ontwikkelen en realiseren? En wat is een goede en efficiënte manier om van het ene energiesysteem over te gaan naar een ander energiesysteem? Dat is niet door, zoals het deurbelvoorbeeld aangeeft, klakkeloos het oude systeem door een duurzaam energieproductiesysteem te vervangen. Je wilt juist kijken naar hoe je energiefuncties, zoals bijvoorbeeld het kunnen laten weten dat er iemand voor de deur staat, op een slimme en efficiënte manier, eventueel met nieuwe technologie en met duurzame energie, kunt invullen Als je een grote zonnecel toepast om die 50 kWh te verspillen is dat hartstikke duur. Maar als je het op een nieuwe manier toepast, ben je efficiënter, duurzamer en ook goedkoper bezig dan in het huidige systeem.

Test dorp the Green Village
Op dit moment zijn we bezig met het bouwen van the Green Village. The Green Village is een concept waarin we een echt dorpje bouwen op de campus van de TU Delft, waar we nieuwe duurzame energiesystemen testen en onderzoeken. Het is een soort test-leefomgeving waar we de nieuwe ontwikkelingen laten zien aan bedrijven en aan het publiek. Maar waar we ook de nieuwste ontwikkelingen samen met bedrijven testen en verder ontwikkelen. Het moet een levendig dorp worden waar we verschillende soorten events organiseren. Niet alleen maar workshops of colleges, maar bijvoorbeeld ook wedstrijden voor elektrische pizzakoeriers en LED’s dance festivals. Zo willen we niet alleen laten zien en ervaren wat er in de toekomst allemaal mogelijk is, maar het juist met bedrijven, studenten en wetenschappers verder ontwikkelen.
De Green Village is niet direct een ‘open innovation lab’ waar iedereen kan doen wat hij wil en iedereen kan experimenteren. Achter alles wat wordt toegepast in de Green Village zit wel een duidelijke duurzaamheidsvisie.

Zo zullen bij de start drie belangrijke paradigmaveranderingen binnen het energiesysteem in zogenaamde ‘Future Labs’ verder worden ontwikkeld en onderzocht. De eerste is de LED revolution. Dat lijkt heel simpel, alleen maar een nieuwe verlichtingstechnologie, maar ook hierbij heb je hetzelfde als met de deurbel. De grootste energieverspilling zit hem in het feit dat licht bijvoorbeeld in het plafond wordt geproduceerd, maar dat je het bij je ogen om zo te zeggen ‘consumeert’. De afstand tussen productie en consumptie van licht is een grote energieverspilling. Als je op een slimme manier de LED technologie toepast, bijvoorbeeld door LED’s te integreren in tafels, stoelen, wanden of vloeren, kun je de afstand tussen productie en consumptie van licht verkleinen en zo voor een nog grotere energiebesparing zorgen. Niet alleen kunnen LED’s gebruikt worden voor verlichting, maar LED’s kunnen je omgeving ook slimmer maken. Je kunt er veel meer mee doen dan alleen maar verlichten. Zoals bijvoorbeeld het Smart Window van Samsung doet: het integreren van je televisie en computerscherm in een raam waarmee je ook kunt verlichten en blinderen. Dit zou je ook kunnen combineren door licht naar de zijkant te geleiden, daar zonnecellen te plaatsen en zo een smart window op zonne-energie te kunnen laten werken. Op de TU Delft is een grote en belangrijke onderzoeksgroep met de technologieontwikkeling van LED bezig, maar in de Green Village ontwikkelen we de nieuwe energiesystemen en toepassingen met de LED technologie.

Een tweede paradigmaverandering is de verandering van een wisselstroom (AC) elektriciteitsnet naar een gelijkstroom (DC) elektriciteitsnet. Het elektriciteitsnet is nu gebaseerd op wisselstroom, maar bijna alle apparaten werken op gelijkstroom. Ook batterijen werken op gelijkstroom en zonnepanelen en brandstofcellen produceren gelijkstroom. De conversie van wisselstroom naar gelijkstroom en van gelijkstroom naar wisselstroom kent energieverlies. Voor deze conversies heb je invertoren en convertoren nodig waarin veel koper is verwerkt. Met een gelijkstroomnet moet je nog wel met step-up of down convertoren de spanning op het juiste niveau brengen, maar dat kent minder verliezen en zeker minder koper gebruik. Ook zorgt wisselstroom voor een wisselend elektromagnetisch veld dat mogelijk gezondheidsrisico’s met zich meebrengt. Bij gelijkstroom heb je dat niet. Daarom gaan we in het hele dorp gelijkstroom toepassen en onderzoeken hoe dit functioneert en geoptimaliseerd kan worden.

Een derde paradigmaverandering is het gebruik van onze auto als elektriciteitscentrale. De brandstofcel-auto die er aan komt heeft de eigenschap dat hij heel efficiënt waterstof in elektriciteit kan omzetten. Natuurlijk moet je waterstof nog ergens uit produceren, dat kan bijvoorbeeld uit aardgas of biogas. En in dat omzettingsproces gaat ook energie verloren. Maar zelfs met dit verlies erbij is het efficiënter om elektriciteit met een brandstofcelauto te produceren dan met onze elektriciteitscentrales. Het idee is dan ook om auto’s met een brandstofcel, die toch een groot deel van de dag stilstaan, te gebruiken om elektriciteit voor de Green Village te laten produceren.
Elke nieuwe auto heeft een motorvermogen van in ieder geval 100 KW. Zo’n 100 kW motor brandstofcel kan daarmee in principe de stroom voor 100 woningen produceren. Dus als je een parkeergarage volzet met 500 auto’s, kun je de stroom voor alle inwoners van Delft produceren op een hele efficiënte manier.
Je creëert daarmee een win-win situatie: je rijdt efficiënter, je bespaart brandstof en je produceert elektriciteit efficiënter, dus daarmee bespaar je ook brandstof. Het mooie is dat het gebruik van waterstof in een brandstofcel twee afvalproducten kent: warmte en schoon water. Wanneer je nu met behulp van de brandstofcelauto het transportsysteem, het elektriciteitssysteem eninde toekomst ookhet verwarmingssysteem en drinkwatersysteem inelkaar schuift, dan krijg je een heel efficiënt en duurzaam systeem.

Parttime hoogleraar
Naast de twee dagen die ik als hoogleraar werk, ben ik drie dagen actief als adviseur en zit ik in een aantal supervisory boards van bedrijven. Niet alleen bedrijven in duurzame energie maar ook gewone bedrijven die daar juist iets mee willen doen. Zo ben ik bijvoorbeeld adviseur bij een familiebedrijf met 3.000 werknemers dat wereldwijd gaspijpleidingen en elektriciteitsleidingen neerlegt. Ook zij zijn op zoek naar wat zij kunnen betekenen in de wereld van duurzame energie, bijvoorbeeld het aanleggen van elektriciteitsleidingen in windparken, of het aanleggen van WKO (Warmte/Koude Opslag) verwarmingssystemen.

Ik ben twee dagen hoogleraar, maar voel me allereerst duurzame energie ondernemer. Dat is ook de verdeling van mijn tijd. Het grootste deel van mijn tijd ben ik een gespecialiseerd ondernemer in de duurzame energie. Ik vind de interactie tussen die twee ‘rollen’ belangrijk en ik denk dat meer managers dat zouden moeten doen. Een topman die alleen optreedt als manager of boekhouder, daar gaat een bedrijf aan dood. Zonder innovatie kun je als bedrijf niet overleven en kun je niet verder groeien en ontwikkelen. Ik vind het bijvoorbeeld heel gek dat een CEO van een bedrijf niet tevens de CTO van het bedrijf is. Kijk naar de grote voorbeelden: mensen als Steve Jobs zijn CEO maar vooral de innovators van het bedrijf. Daarmee maak je een bedrijf groot. Die combinatie zou er veel meer moeten zijn. Steve Jobs was dan wel geen hoogleraar, dat hoeft ook helemaal niet. Maar innovatie moet in de genen van een bedrijf zitten. En dus in de genen van de CEO.

Valorisatie
Veel mensen hebben het op de universiteit nu over valorisatie. Daarmee bedoelen ze dat de kennis van de universiteit te gelde moet worden gemaakt, maar dat is nog veel te veel gebaseerd op het Technology Push idee: wij moeten onze kennis kwijt in de markt. Het gaat echter niet alleen om kennis verkopen aan bedrijven. Veel bedrijven doen namelijk ook veel op het gebied van ontwikkeling en onderzoek naar nieuwe producten, technologieën en systemen.
Het gaat er veel meer om dat je samen met die bedrijven onderzoek en ontwikkeling doet. Daarbij kijk je niet alleen wat er in de wetenschap gebeurt, maar vooral ook naar wat er in de markt of maatschappij gebeurt. Dat gebeurt nog te weinig. Die verbinding zou veel beter gelegd moeten worden. Neem bijvoorbeeld het thema van gelijkstroom (DC). Dat is een thema dat uit de markt komt en niet vanuit de wetenschap. Maar er is hier op de TU Delft nog geen gespecialiseerde hoogleraar DC. Ook binnen de universitaire wereld is er een zeker conservatisme die niet snel inspeelt op bepaalde maatschappelijke en markt innovaties. Dat is ook wel logisch, zo is het bijvoorbeeld voor een hoogleraar die zijn hele onderzoekscarrière in de wisselstroom (AC) heeft gewerkt, best moeilijk om te schakelen op onderzoek naar gelijkstroom (DC). Want dan moeten ze overstappen. Een ander netwerk opbouwen en dus best veel risico nemen.

Ik zit hier nu 2,5 jaar en ik verbaas me best nog wel over diverse zaken. Neem bijvoorbeeld onze incubator YES!Delft. Daar zijn we heel trots op. Dat is zeker terecht, want er is in het YES!Delft gebouw een goede ‘community’ geschapen waar jonge startende ondernemingen goed worden ondersteund en geholpen. Maar het is ook wel merkwaardig, want wat doe je eigenlijk? Je zet allemaal jonge onderzoekers en studenten die ondernemer willen worden bij elkaar die, badinerend gezegd, maar één verbindende factor kennen. En dat is dat ze allemaal geen ervaring hebben met het starten van een onderneming. Dat werkt in mijn ogen niet echt goed.
Je zou mijns inziens bedrijven op één terrein moeten clusteren rond een bepaald thema. In zo’n cluster heb je grote bedrijven, toeleverende bedrijven, middelgrote bedrijven en start ups naast gespecialiseerde venture capitalist, lobby organisaties en specifieke onderzoeksbedrijven. Door de samenwerking in zo’n cluster, onderlinge kennisuitwisseling en je producten aan elkaar kunnen verkopen, hebben start ups de mogelijkheid veel sneller tot bloei komen.

Incubators zie je vaak dan ook als onderdeel van zo’n technologiecluster. Dat zie je overal in de wereld, of het nou technologiecentra, clusters of valley’s heet, het zijn ‘communities’ rond een bepaald thema. Silicon Valley is hiervan natuurlijk het grootste voorbeeld. Maar ook de Philips campus in Eindhoven zie ik als een goed voorbeeld. Ik hoop hetzelfde te realiseren met de Green Village. Rondom het thema Duurzame Technologie hopen we gevestigde bedrijven, toeleverende industrie, kennisbedrijven, fondsen en start ups naar de Green Village tehalen enze te laten samenwerken met studenten en wetenschappers. Een gemeenschap die elkaar kan helpen. Op die manier krijgen start ups, in mijn ogen, ook veel beter de kans omuitte groeien tot een groot bedrijf. Het Technopolis terrein, grenzend aan de TU Delft campus, is uniek gelegen om rond bepaalde thema’s bedrijven aan te trekken, onderzoek en bedrijfsleven beter te laten samenwerken en start ups te faciliteren. De incubator YES!Delft die al op het Technopolis terrein is gehuisvest zou zo een startpunt kunnen zijn, maar ook een extra boost kunnen krijgen. Maar dan moet je het terrein wel met een dergelijke visie ontwikkelen. Wat voor bedrijven ga ik aantrekken en hoe ga ik dat doen? Je moet als universiteit niet alleen studenten werven, maar ook bedrijven naar je toe weten te halen. En misschien moet je zelfs wel willen en durven investeren als universiteit in bedrijven en start ups. Denk aan de Stanford Universiteit: zij zijn rijk geworden door te investeren in Google.

Samenwerking
Samenwerking tussen wetenschappers en mensen uit het bedrijfsleven is in mijn ogen van groot belang. Toen ik hier 2,5 jaar geleden kwam begreep ik onder meer van de rector magnificus dat we hier zo rond de 700 wetenschappers hebben die bezig zijn met energie onderzoek. Deze wetenschappers werken binnen alle faculteiten.
De TU Delft heeft het DEI (Delft Energy Initiative) opgezet om de samenwerking tussen deze wetenschappers te bevorderen, het initiatief zichtbaarder te maken en vooral ook om meer samenwerking op gang te brengen met bedrijven. Dat is een goede gedachte en leidt zeker tot meer gezamenlijke onderzoeksvoorstellen.
Met de Green Village hoop ik vooral bij te kunnen dragen om de zichtbaarheid en de samenwerking met bedrijven te kunnen vergroten. Die samenwerking is echt nodig, want de grote maatschappelijke thema’s van deze tijd oplossen, zoals de overgang naar een duurzame energievoorziening, kan de universiteit niet alleen. Daar heb je de bedrijven ook bij nodig. Niet alleen om bepaalde producten of technologieën op de markt te brengen, maar ook in het onderzoek. Er zijn op vele gebieden immers meer wetenschappers bij bedrijven bezig dan op de universiteit. Neem bijvoorbeeld die brandstofcelauto waar ik me mee bezig houd. Alleen al bij Mercedes zijn duizenden ingenieurs bezig aan de ontwikkeling van de brandstofcelauto en bij Hyundai zijn dat er nog een factor meer. Daar kun je als universiteit niet tegen op. Zij hebben veel meer geld, veel meer faciliteiten. Daar hoef je als universiteit ook niet tegenop te boksen, maar samenwerking is wel geboden.

Ondernemerschapsonderwijs
Ook in het onderwijs kunnen bedrijven een sleutelrol spelen als het gaat om ondernemerschap en innovatie. Op sommige faculteiten worden nu vakken en soms een minor aangeboden over ondernemerschap. Nog te vaak gebeurt dat door onderzoekers. Ik zou graag zien dat juist ervaren ondernemers ingezet worden in dit onderwijs. Dat kunnen de rolmodellen voor de studenten zijn. Haal die ondernemers en professionals van consultancy bedrijven hiernaartoe. Ze hebben in bedrijven hele goede methodische en praktische manieren om een business case, een ondernemingsplan, innovatieplan of organisatie te ontwikkelen. Haal ze hierheen en laat hen dat onderwijs verzorgen. Dan weten studenten ook hoe het er in de praktijk aan toegaat.
Ondernemerschap is niet alleen maar ‘aangeboren’, je kunt het voor een groot deel aanleren. Ik vind van mezelf ook niet dat ik aanleg heb voor ondernemerschap. Ik denk dat je achtergrond en waar je vandaan komt ook een belangrijke rol spelen. Je ziet in gezinnen waarbij de ouders hebben gestudeerd, de kinderen dat ook gaan doen. Ik kom uit een arme, boerenfamilie. Het waren ondernemers. Ik deed vroeger de boekhouding omdat mijn vader niet kon lezen en schrijven. Dat soort dingen vormen je meer dan aanleg. In het onderwijs kun je zeker veel methoden, vaardigheden en kennis aanbieden waardoor de stap naar ondernemerschap zeker wordt vergemakkelijkt.

Ik zie ondernemerschap dan ook niet zozeer als een aparte opleiding, maar als iets dat je op praktisch niveau in een minor of in bepaalde onderdelen van je studie behandelt. Het heeft geen zin om een natuurkunde student economie te leren. Hij moet juist praktische tools krijgen, op niveau, om daar wat mee te kunnen doen als hij een onderneming zou willen starten. Ik vind dat een student natuurkunde niet in zijn eentje een bedrijf moet beginnen. Daar hoort een student van de Erasmus Universiteit bij, of uit Leiden, of waar dan ook vandaan. Die combinaties moeten veel meer gemaakt worden. Er zou bijvoorbeeld een gezamenlijke cursus/minor ondernemerschap aangeboden moeten worden, met studenten van de TU Delft, de Universiteit Leiden en de Erasmus Universiteit.

De ondernemende hoogleraar
Het is niet zo dat alle wetenschappers enalle studenten ondernemer moeten worden. Dat is niet het doel van onderwijs of van de universiteit. Veel van mijn collega’s zijn fulltime wetenschapper en daar zijn ze hartstikke goed in. Die moeten niet een voorbeeld nemen aan mij en ook deels gaan ondernemen. Deze wetenschappers dragen veel meer bij aan de maatschappij als ze zich op de wetenschap focussen.
Wat er wel moet veranderen is het klimaat en de manier waarop men naar ondernemerschap kijkt, vooral in Nederland. Je hebt nog veel hoogleraren die er met enig dedain op neerkijken. Dat is verkeerd. Er moet een houding komen die meer gericht is op de maatschappij en er moet meer worden samengewerkt met bedrijven net zoals dat in andere landen gebeurt.
Als universiteit moeten we bepaalde uitdagingen oplossen en het is niet vies om daarbij ook een bedrijf op te richten of om er geld mee te verdienen.
Ik zelf werk graag vanuit een bepaalde missie en vind voor mij persoonlijk de combinatie ondernemer en wetenschapper aantrekkelijk. Mijn mission statement en die van mijn bedrijf was en is: ‘Een duurzame energievoorziening voor iedereen’. Die had ik min of meer ‘geleend’ van meneer Ford, zijn mission was: ‘A car for every American’.
Stippen op de horizon zetten en daarnaartoe werken. Je hebt een droom, een visie en missie. Dat drijft ondernemerschap en ook wetenschap.

Dit artikel is ook te downloaden als PDF: De Waarde van wetenschap – Ad van Wijk

Our Car as Power Plant

Ad van Wijk

I am very proud to announce the book Our Car as Power Plant, in which the crucial role that cars will play in our future energy infrastructure is further explained.
The full book Our Car as Power Plant can be downloaded as PDF. For Free!

Moreover, a comprehensive infrographic has been developed to visually show all the important aspects of this upcoming revolution. Check it our below!

our-car-as-power-plant-ad-van-wijk-infographic-large

Presentatie op TEDx Groningen

Ad van Wijk

Met trots kan ik melden een presentatie op TEDx Groningen te hebben gegeven. Het thema was duurzame energie, met de focus op de inefficiëntie van onze huidige manier van leven. De deurbel is uiteraard voorbij gekomen, net als de mogelijkheden die onze auto’s geven om elektriciteit op te wekken.

infographic-car-as-powerplant

Er is hierover ook een artikel verschenen in het Dagblad van het Noorden.

‘Onze auto als elektriciteitscentrale’ (Dutch only)

Ad van Wijk

We gebruiken onze auto voor ons werk, boodschappen te doen, vakantie, onze kinderen naar school te brengen of voor vriendenbezoek. De auto is voor velen een onmisbaar apparaat geworden, comfortabel en veilig, maar een energieslurper, eigenlijk niet meer dan een rijdende kachel. Wereldwijd wordt ongeveer een kwart van ons energiegebruik in deze rijdende kachels verstookt.

Wat is de energie-efficiëntie om ons in onze auto van A naar B te verplaatsen?
Een kleine berekening. De benzinemotor heeft een rendement tussen de 15 en 20%, waarbij benzine wordt omgezet in een draaiende beweging. De rest van de energie in de benzine wordt omgezet in warmte, dus 80-85% van de energie-inhoud van benzine moet worden weggekoeld. Nu moet die draaiende beweging via de versnellingsbak overgebracht worden op de wielen, dat gebeurt met een efficiëntie van 50%. Dus dan zitten we op ongeveer 7-10%. De auto ondervindt weerstand van de weg en van de lucht, die overwonnen moet worden en dit leidt weer tot energieverlies en zitten we op een efficiëntie van 3-5%. Veel analyses houden hier op, maar het is nog erger, want we verplaatsen ons in een auto van 1000 kilo om in mijn geval iemand van 100 kilo van A naar B te verplaatsen. Dus uiteindelijk komt de energieefficiëntie uit op minder dan 0,5%. Treurig toch!

Kan dat beter? Ja, en dat betekent elektrisch rijden. We zien nu de introductie van de elektrische auto die bestaat uit een elektromotor en een groot batterijpakket waar stroom in wordt opgeslagen. De rest van de auto is nog steeds hetzelfde. Maar zelfs dat geeft al een efficiëntieverbetering. De elektromotor heeft een efficiëntie van 95%, het op- en ontladen van de batterij een efficiëntie van 80% en het gemiddelde elektriciteitsopwekrendement in Nederland is 40%. Dus het gemiddelde motorrendement komt daarmee op 30% in plaats van de 15-20% van de benzinemotor. Dat is al een stuk beter, maar die elektromotoren kunnen uiteindelijk ook in de wielen worden geplaatst en dan heb je het verlies van de versnellingsbak niet meer. En als we dan ook nog in een auto van bioplastic gaan rijden, die de helft lichter is, komen we op een totale energie efficiëntie van zo’n 5%. Dit klinkt nog steeds niet veel, maar is uiteindelijk een factor 10 beter en betekent dus ook 10 keer minder energiegebruik.

Maar het kan met dat elektrisch rijden nog mooier: we kunnen er ons niet alleen veel energie-efficiënter in verplaatsen, maar we kunnen in de toekomst de elektrische auto met brandstofcel ook gebruiken om onze stroom mee op te wekken. De brandstofcel als automotor produceert elektriciteit uit waterstof met 60% rendement. Dat waterstof moeten we maken, bijvoorbeeld uit aardgas of biogas met een rendement van 75%. Maar dan hebben we nog steeds een elektriciteitsprodutierendement van 45%. Dat is beter dan het gemiddelde rendement van 40% van de Nederlandse elektriciteitscentrales. Als we dan in onze auto’s zo’n efficiënte centrale hebben, zou die dan niet, als de auto stil staat, onze elektriciteit kunnen produceren? Eens even uitzoeken, we gebruiken onze auto maar zo’n 5% van de tijd, de rest van de tijd staat die stil. Het vermogen van een automotor is tegenwoordig zo’n 100 kW. Hé, een auto kan makkelijk de elektriciteit produceren voor wel 100 woningen en dan kunnen we er ook nog gewoon in rijden. Wat als we nu een parkeergarage bouwen, waar we automatisch onze auto parkeren, aansluiten op een waterstofnet, het elektriciteitsnet en een warmtenet. We maken aan de poort van de parkeergarage uit aardgas of biogas waterstof, tanken onze tank vol zodat we met een volle tank uit de parkeergarage rijden. Maar als de auto toch stil staat, kan de brandstofcel in de auto ook elektriciteit voor het net produceren met een hoog rendement. Een parkeergarage met 500 auto’s verandert op deze manier in een elektriciteitscentrale van 50 MW, die met gemak 50.000 woningen van elektriciteit kan voorzien. Dus met een parkeergarage kunnen we alle woningen in de stad Delft van stroom voorzien!

Ongelooflijk, met één parkeergarage. Hebben we dan nog wel elektriciteitscentrales nodig in de toekomst? Het antwoord is nee. We kunnen met gemak met onze auto’s alle elektriciteitscentrales in Nederland vervangen. Er zijn in Nederland 8 miljoen auto’s die met elkaar zo’n 100 miljard kilometer per jaar rijden. Elk jaar kopen we meer dan een half miljoen nieuwe auto’s. Dus elk jaar zouden we 50.000 MW aan nieuw vermogen op wielen kopen. In Nederland staat aan elektriciteitscentrales zo’n 25.000 MW opgesteld. Dus elk jaar kopen we meer dan 2 keer zoveel elektriciteitsproductievermogen op wielen dan dat er is opgesteld. Elk jaar? Ja, elk jaar! En die auto’s zijn van u en mij. Als we die in de parkeergarage laten gebruiken voor elektriciteitsproductie dan hoeven we niet te betalen voor parkeren, maar dan krijgen we betaald voor parkeren. Zou dat niet mooi zijn?

Ad van Wijk is duurzaam energieondernemer, adviseur en professor
in Future Energy Systems aan de TU Delft.

Dit artikel is eerder verschenen als column voor EnergieActueel.