EEN RENDERING VAN DE HYDRO MOTION TRIMARAN VAN DE STUDENTEN VAN DE TU DELFT. Studenten TU Delft zetten in op waterstof Het TU Delft Solar Boat Team 2021 neemt afscheid van zonnecellen en bouwt een waterstofboot, waarmee de studenten in 2022 gaan racen tijdens de wereldkampioenschappen in Monaco in de categorie ‘open sea class’. Het nieuwe project heet Hydro Motion. De studenten willen een volgende grote stap zetten richting een duurzame maritieme industrie. “We willen onbekende wateren verkennen en werken aan een project dat nog relevanter is. We schakelen over van het opwekken van energie met zonnepanelen naar het opslaan van groene energie. Waterstof is hiervoor ideaal en heeft een enorme potentie. We willen de hele maritieme industrie inspireren door te laten zien wat er mogelijk is met een waterstofboot. Samen kunnen we de nodige stappen zetten naar een duurzame scheepvaart.” Voor het project is de boot van 2019 (met drie rompen) ingrijpend aangepast. Het zonnedek is vervangen door twee netten. Het waterstofsysteem staat bovenop de boot, met een kap die tevens de tank beschermt, waarin 8 kilo waterstof onder een druk van 350 bar is opgeslagen. De tank weegt 120 kilo, is 2,3 meter lang en heeft een diameter van 50 centimeter. ROMPEN VERSTERKT Om te zorgen dat de carbon rompen van de 8,3 meter lange en 6 meter brede boot bestand zijn tegen de zeegang, zijn ze met koolstofvezel versterkt. De studenten hebben dat in samenwerking met Rondal gedaan, de dochteronderneming van Royal Huisman die zich heeft gespecialiseerd in componenten voor zeilsystemen en carbon onderdelen voor jachten, zoals radarmasten. Vanuit de tank gaat de waterstof naar de brandstofcel, die samen met zuurstof water vormen en elektriciteit opwekt om de aandrijflijn, elektronica en andere componenten van stroom te voorzien. Even een lesje natuurkunde: waterstof gaat van de tank naar de brandstofcel. Om precies te zijn naar het protonen-uitwisselingsmembraan. Dit is als een filter dat alleen protonen doorlaat, maar de elektronen tegenhoudt. Daarom splitst een waterstofmolecuul die het protonen-uitwisselingsmembraan bereikt, zich in twee protonen en twee elektronen. De protonen gaan dan door het filter om zich aan de andere kant bij een zuurstofatoom te voegen en water te vormen. De elektronen reizen rond het filter met behulp van een draad. Elektronen die via een draad bewegen, betekenen elektriciteit. De elektriciteit gaat van de brandstofcel via een DCDC-converter naar de motor. ELEKTROMOTOR Voor de voortstuwing wordt een driefasen borstelloze elektromotor van 70 pk gebruikt, de grootste stroomverbruiker aan boord, vergelijkbaar met een Toyota Yaris auto. De motor drijft de schroef aan via een mechanische overbrenging van tandwielen en assen. Aan het einde van de achterstrut zit een op maat gemaakte, aluminium propeller met twee bladen. Hij stuwt de boot voort met een snelheid tot 40 km/u. Onderwater is een configuratie met drie strutten te zien, die elk een verbinding vormen tussen de romp en een vleugel. De twee voorste struts zijn elk C-Job: ammoniak als brandstof Naval architect Niels de Vries van C-Job uit Hoofddorp wijst op de mogelijkheid om ammoniak als brandstof voor schepen te gebruiken. Ammoniak (NH3) is relatief eenvoudig te produceren en heeft koolstofvrije emissies, noemt De Vries als belangrijke voordelen. De Vries: “Met een periodieke overcapaciteit aan hernieuwbare energie kunnen we ammoniak produceren, ook wel NH3 genoemd, door stikstof te binden met waterstof. De stikstof is afkomstig van bestaande luchtscheidingsmethoden; lucht bestaat immers voor 78% uit stikstof. De waterstof wordt geproduceerd door elektrolyse van water. Water en stikstof zijn beide overvloedige stoffen, waardoor ammoniak een toekomstbestendige brandstof is.” Wat de voortstuwingstechnologie betreft, is het gebruik van ammoniak als brandstof volgens De Vries geen grote sprong in de verbeelding. “Voor het verbranden van de ammoniak kan een verbrandingsmotor worden gebruikt. Hiervoor is een katalysator nodig om een klein deel ammoniak te kraken tot stikstof en waterstof. De zuivere waterstof ontsteekt en verbrandt met de ammoniak”, vervolgt Niels. “Deze technologie bestaat - in feite dateert de eerste auto op ammoniak uit 1935 - het moet alleen worden toegepast in veel grotere motoren met moderne technieken.” www.ammoniaenergy.org/ organization/c-job/ verbonden met een L-vleugel en de achterste strut is verbonden met een T-vleugel. HOOGTE METEN De foils en struts tillen de boot zo’n 40 centimeter uit het water bij 22 km/uur. De foils worden actief aangestuurd met een hoogteregelingssysteem: drie sensoren meten voortdurend de hoogte en de oriëntatie van de boot. Dat betekent dat wanneer de stuurboordzijde iets zakt, de sensoren dit meten en de stuurboordvleugel vertellen om zijn invalshoek aan te passen: dit genereert meer lift en brengt de boot weer in balans. De software draait op printplaten die de studenten zelf solderen. Elk systeem in de boot, zoals de stuurinterface en de elektriciteitsstroom van de brandstofcel naar de motor wordt met de software aangestuurd. KOELSYSTEEM Een koelsysteem pompt elke minuut 60 liter water op via de L-foils, die elk aan een zijromp zijn bevestigd. In totaal zijn er vier loops om de warmte laag te houden. De eerste is de open loop die het zeewater oppompt. Deze open loop koelt drie gesloten loops. Een loop voor de brandstofcel. Eén loop voor de accu, en de derde loop voor alle andere elektronica in onze boot. Warmtewisselaars dragen de warmte over tussen al deze loops. www.solarboatteam.nl JACHTBOUW NEDERLAND JUNI 2021 35
36 Online Touch Home