Maatschappelijke thema’s vanuit de werktuigbouwkunde bekeken

Technologie heeft de samenleving veel opgeleverd, maar laten we onze ogen niet sluiten voor de negatieve neveneffecten. Maatschappelijke ontwikkelingen dwingen ons om ons gedrag te veranderen en tegelijkertijd met slimme technologische oplossingen te komen. Juliëtta den Toom en Youri Duindam zitten in het derde jaar van hun duale opleiding Werktuigbouwkunde. Zij verdiepten zich tijdens een project van tien weken in een werktuigbouwkundig aspect van een maatschappelijk probleem. De groep van Youri maakte een concreet plan voor het afvangen, opslaan en hergebruiken van CO2. De andere groep kwam met een nieuw, herbruikbaar ontwerp voor een lithium-ion-accu. Eind januari presenteerden de studenten hun onderzoeksresultaten tijdens een mini-congres.

De toekomst van de lithium-ion-accu

Juliëtta en haar groepsgenoten wijdden hun onderzoek aan de lithium-ion-accu, een belangrijke energiedrager in elektrische auto’s. Deze accu kan opvallend veel energie bevatten en gaat bovendien lang mee. Toch blijkt de levensduur van de accu niet oneindig. De capaciteit kan (langzaam) dalen tot 80 procent van de oorspronkelijke waarde. En dat maakt dat het dan minder voor de hand ligt om deze nog voor voertuigen te gebruiken. Op dit moment is de accu dan ook geschikter als thuis-accu, voor wie zelf groene stroom opwekt. 

Voor de economie van de toekomst zijn andere accu’s interessanter, zo concludeerde Juliëtta’s team. De solid-state-accu bijvoorbeeld, of de waterstofaccu. Alleen merken we ook in de toekomst dat producenten voorheen voor Li-ion-accu’s kozen. Autobezitters zullen de accu afdanken als die te veel aan capaciteit verloren heeft. Niet meer dan 10 procent van de accu’s wordt momenteel gerecycled. Recycling is namelijk niet alleen ingewikkeld maar ook behoorlijk prijzig. Dat 90 procent bij het afval terechtkomt, is niet te rijmen met de circulaire economie waarin een wereld zonder afval de norm is. Zaak dus om snel met een alternatief te komen. De duale studenten Werktuigbouwkunde komen met een nieuw ontwerp: een modulair accupakket. Hergebruik is zo een stuk makkelijker. 

CO2 afvangen, opslaan en hergebruiken

Youri en zijn groepsgenoten gebruikten het project om een plan te maken voor het afvangen, opslaan en hergebruiken van CO2. Ze onderzochten de situatie bij de Eemshavencentrale en kwamen tot de conclusie dat hun plan in technisch opzicht uitvoerbaar is. Nu de middelen nog. Laten we eens beginnen met ‘afvangen’. Het is een manier om te voorkomen dat CO2 in de atmosfeer komt en dat afvangen kan op verschillende momenten gebeuren. De groep koos voor afvang na verbranding, omdat die methode het meest geschikt is voor bestaande energiecentrales en een rendement van minimaal 80 procent heeft. 

Voor de opslag zou een bufferopslag ideaal zijn, aangezien je daar op elk gewenst moment de CO2 uit kunt halen om bijvoorbeeld in de glastuinbouw te hergebruiken. Het projectteam van Youri dacht niet alleen na over de locatie van de bufferopslag – een leeg veld in Noordoost-Friesland zou ideaal zijn – maar komt ook met een voorstel om het gas daar te krijgen en in de gasvelden te injecteren. In het plan staat precies hoeveel compressoren er nodig zijn voor de verschillende acties. 

En als het moment van hergebruik dan daar is, dan kan de CO2 het beste via een pijpleiding naar de plaats van bestemming geleid worden. Duidelijk is dat de projectgroep niets aan het toeval overlaat. Zij heeft ook de kosten van de installatie op een rijtje gezet en komt zelfs met adviezen voor de installateur op het gebied van wet- en regelgeving.

afbeelding CO2-project W-duaal

Niet eerder zo’n groot project gedaan

Juliëtta’s groep had tijdens de opleiding wel al samengewerkt, maar niet eerder ging het om zo’n groot project. Hoe was dat? Juliëtta: “Wij zijn heel tevreden. Natuurlijk waren er hier en daar wat verbeterpunten, het was echt wel een uitdaging. Dat de docenten dit project op het niveau van een eindscriptie beoordelen, zorgt dat we straks klaar zijn voor ons laatste jaar. We hebben met veel toewijding aan dit project gewerkt, elke week weer, in totaal wel vijfhonderd uur.” 

Duidelijke afspraken maken heel belangrijk

Youri’s groep kijkt terug op een lang maar leerzaam traject. Youri: “Het leuke was dat we zelf een onderwerp mochten kiezen. Wat we als groep geleerd hebben, is dat het belangrijk is om onderling duidelijke afspraken te maken. In het begin was de samenwerking aan de stroeve kant. Later zijn we elk met een deelonderwerp en een gedeeld document in OneDrive aan de slag gegaan. Elke week namen we de voortgang door via Teams. We hebben veel geleerd op technisch vlak maar ook veel opgestoken over projectmanagement.”

Mini-congres leuke afsluiting

Dat het mini-congres een leuke afsluiting was, dat is duidelijk. Juliëtta: “Heel erg leuk was dat. Je werkt als groep ergens naartoe.” De studenten vonden het heel leuk om hun ervaringen te delen met meer geïnteresseerde luisteraars. Youri: “Het was leuk om ons verhaal aan andere personen, buiten school, te vertellen.” Zeker omdat er heel wat uren in het onderzoek hadden gezeten. Door de vragen die het publiek na de presentatie stelde en de aandachtspunten die dit opleverde, konden de teams het definitieve onderzoeksrapport bovendien nog iets aanscherpen. Docent Edwin de Wit kijkt met een goed gevoel terug op het project: “Een van de onderzoeksrapporten opende mijn ogen. Dat zou ik in een les willen gebruiken”. 

Lees meer over de opleiding Werktuigbouwkunde Duaal