Van Hyperloop tot vliegende waterstofboot: dit doen de Dreamteams van de TU Delft

Van Hyperloop tot vliegende waterstofboot: dit doen de Dreamteams van de TU Delft

Een nieuwe waterstofauto, een doorbraak met de hyperloop, een vliegende en efficiëntere boot of een zonneauto; al deze ontwikkelingen komen van de studententeams van de TU Delft. Technische studenten zetten hun studie één jaar op pauze om een jaar lang in een van de Dreamteams te bouwen aan een technologische innovatie. Van ontwerp tot productie: binnen één jaar moet ieder team een prototype presenteren.

Dit jaar bouwen studenten aan de waterstofauto van Eco-runner, de vacuüm pods van Hyperloop, de vliegende waterstofboot van Hydro Motion, het gerobotiseerde pak van Project March en de duurzame AI-modellen van Epoch.

Eco-runner

Het 24-koppige team van Eco-runner wil de mobiliteitssector inspireren om sneller te verduurzamen. “Auto’s worden ieder jaar steeds groter, zwaarder en luxer. Daardoor is er meer brandstof nodig om dezelfde afstand af te leggen”, zegt Operations Manager Eliane van Boxtel. “Bovendien wordt een auto gemiddeld in een jaar door 1,4 persoon bezet.” Met de Eco-runner wil het team laten zien dat het kleiner en efficiënter kan. En dat allemaal op waterstof.

“We willen een nieuw wereldrecord vestigen voor de langst gereden afstand op waterstof. Op 950 gram waterstof willen we 2056 kilometer afleggen”, zegt Van Boxtel. Een afstand van Amsterdam naar het Portugese Porto. Dat record wil het team neerzetten tijdens de Eco-Marathon eind mei in Frankrijk.

Dat de auto zo’n afstand kan afleggen, komt onder andere door het gewicht en de vorm. Het 114-kilo wegende autootje is zo ontworpen dat het zo min mogelijk luchtweerstand heeft. Met een constante snelheid van 45 kilometer per uur, moet het mogelijk zijn om binnen drie dagen 2056 kilometer af te leggen.

“Met deze innovatie laten we de potentie van waterstof in mobiliteit zien”, zegt Eline Schwietert, PR-Manager. Het team is ervan overtuigd dat waterstofauto’s in de toekomst hard nodig zijn. Van Boxtel: “Elektrische auto’s zijn ook een deel van de oplossing voor duurzame mobiliteit, maar het elektriciteitsnet loopt nu al vol. De hele wereld elektrificeren is geen optie. Waterstof- en elektrische auto’s gaan hand in hand. Er is er niet één de grote winnaar.”

Hyperloop

Dit jaar werkt een team van zo’n 40 studenten aan de zevende Hyperloop op de TU Delft Campus. “Zeven jaar geleden begon het eerste team aan de Hyperloop. Dat is nu verder gegaan als Hardt Hyperloop”, zegt PR-manager Maaike Krap. Dit jaar heeft het team drie innovatieslagen gemaakt ten opzichte van het jaar ervoor. “We hebben een schaalbare motor gemaakt die heel efficiënt is en aan boord van de pod zit, in plaats van in het spoor”, legt Krap uit. “Daardoor blijft de infrastructuur die gebouwd moet worden heel simpel.”

Maar die beslissing zorgde voor een nieuwe uitdaging: “Iedere motor genereert warmte. De motor moet dus gekoeld worden. Bij een auto is dat makkelijk, omdat je er lucht doorheen laat stromen. Maar de hyperloop beweegt in een vacuüm omgeving.” Een speciale wax moet een uitkomst bieden. “Een blok wax, ter grootte van een koffer, neemt de warmte van de motor op, waardoor de wax van vaste toestand naar vloeibaar gaat.”

De laatste grote innovatie zit hem in het zweefgedeelte. “Dit jaar kan de pod volledig zweven. Vorig jaar was de pod verticaal al los van de track, maar dit jaar zijn ook de zijkanten los. Dat doen we met behulp van magnetische sensoren. Zodra de pod iets te veel naar links of rechts beweegt, zorgt de magneet dat de pod weer stabiel komt te liggen.

Met de nieuwe innovaties moet de Hyperloop-pod een snelheid van zo’n 1.000 kilometer per uur kunnen bereiken. Toch duurt het nog wel even voordat de eerste Hyperloops van Amsterdam naar Parijs reizen. “De commerciële hyperloopbedrijven, zoals Hardt Hyperloop, geven aan om in 2030 de eerste verbinding te willen hebben voor goederen. Vanaf 2040 moeten de eerste passagiers verplaatst kunnen worden en in 2050 moet een hyperloopnetwerk op poten staan”, zegt Lidwin de Wit, Full-Scale Engineer. De Wit kijkt naar de schaalbaarheid van het concept. “Het leuke is dat wij als studententeam niet gebonden zijn aan investeringen en daardoor out-of-the-box kunnen denken. Daarmee inspireren we de commerciële bedrijven. We willen de techniek verleggen zodat andere mensen ermee aan de slag kunnen gaan.”

Hydro Motion

Het team van Hydro Motion bouwt met 23 studenten aan een vliegende waterstofboot. Doordat de boot loskomt van het water, heeft hij veel minder weerstand. Die techniek heet foiling. “Onze boot zou zonder de foilingtechniek zo’n 25 kilometer per uur kunnen varen. Met de techniek is dat 50 kilometer per uur, dus dubbel zo snel”, zegt Frank Stapelbroek, Chief Engineer. “Twee jaar geleden had dit team de eerste foilende waterstofboot ter wereld”, zegt Stapelbroek trots.

Wanneer de boot snelheid maakt, komt de romp los van het wateroppervlak. “Onder de boot steken verticaal drie pilaren, die noemen we struts. Daar zitten de vleugels aan vast. Wanneer de boot boven het water zweeft, heb je veel minder weerstand. Daardoor heb je ook minder brandstof nodig. Bovendien is het een fijnere vaarervaring, omdat je minder last hebt van de golven die tegen de boot aankomen.”

Bovendien vaart de boot op waterstof. “Dat is om aan de maritieme industrie te laten zien dat het mogelijk is om duurzame brandstoffen toe te passen in de scheepvaart. Die transitie gaat daar nu namelijk nog aardig langzaam.”

De foilingtechniek is ook toepasbaar op bestaande boten. “Ook boten die zelfs nog een slag groter zijn dan die van ons. Dan wordt niet de hele romp opgetild uit het water, maar wel een deel van de romp. Dat zorgt ook al voor een hoop brandstofbesparing”, zegt hij. Foilingtechniek is volgens het team goed toepasbaar bij watertaxi’s of pondjes – boten die korte afstanden moeten afleggen of een hogere snelheid willen behalen.

Project March

De studenten van Project March werken aan een exoskelet, een gerobotiseerd, motorisch pak dat mensen met een dwarslaesie weer laat lopen. Dit jaar zet het team in op een wereldwijde innovatie: de balans.

“Balans is een hele grote uitdaging. Wereldwijd is het nog niet gelukt om een goede balans te bereiken met een exoskelet. De piloot – de gebruiker van het pak, moet nu altijd nog krukken gebruiken om te balanceren”, zegt projectmanager Gunnar Zwart. Juist dat probleem wil het team dit jaar verhelpen. “Daar werken we aan met slimme software die de motoren zo kunnen aansturen, dat het pak zichzelf balanceert.”

Daarnaast werkt het team van Project March aan een andere ontwikkeling: brain control. Het aansturen van het pak, met je hersenen. “Wanneer je denkt aan lopen, dan zal het pak gaan lopen”, licht Zwart toe. Ieder jaar werkt het team samen met een piloot die het pak bestuurt. “Zodra de eerste stappen worden gezet, is het voor die mensen echt een bizarre ervaring. Om hun partner weer op ooghoogte te zien, is game changing. Mensen barsten in huilen uit.”

In Nederland leven zo’n 8.000 mensen met een dwarslaesie. “Daarnaast zijn er nog heel veel mensen die permanent in een rolstoel zitten. Ook voor hen kan het exoskelet in de toekomst misschien een uitkomst bieden”, zegt hij. Project March werkt samen met de Sint Maartenskliniek en partners op het gebied van mechanica, techniek en software. De piloot maakt ook onderdeel uit van het team. Zwart: “Het kost voor hen veel uithoudingsvermogen, geduld en tijd, maar ze krijgen er iets waanzinnigs voor terug.”

Epoch

Het derde team van Epoch zet AI (Artificial Intelligence) in om duurzaamheidsvraagstukken op te lossen. Het tienkoppige tien doet mee aan internationale AI competities die worden gehost door bedrijven, goede doelen of overheidsinstanties. Die moeten altijd bijdragen aan een van de 17 Sustainable Development Goals (SDG’s) van de Verenigde Naties (VN). “We kiezen geen competities die paardenraces voorspellen. Het moet altijd een bijdrage leveren aan een duurzamere wereld”, zegt Team Manager Laura van der Hart.

AI kan een oplossing bieden voor veel ingewikkelde problemen. “We merken dat er in de wereld heel veel data beschikbaar is. Maar het kost veel manuren om die data, bijvoorbeeld in video’s of stukken tekst, handmatig te analyseren. Een AI-model is daar veel sneller in. Dat kan menselijke intelligentie simuleren, waardoor je efficiënter analyseren kan uitvoeren”, zegt ze.

Toch is AI de laatste tijd vaak negatief in het nieuws, merkt Van Der Hart. “Door mensen te onderwijzen proberen we dat tegen te gaan. Want mensen die weinig weten, kunnen daar eigenlijk geen goed gegronde mening over vormen. We willen laten zien dat AI mét mensen kan werken, in plaats van alleen maar tegen mensen werkt. Het gesprek over AI blijft vaak heel oppervlakkig, zoals over Chat GPT, maar er kan veel meer mee dan dat.”

Zo bouwde Epoch een AI-model dat voorspelt wanneer je het beste je opgewekte zonnestroom direct kunt gebruiken, of tijdelijk kunt opslaan op een batterij. “Ook zijn we bezig geweest met een project waarin AI gebaren herkent die voorkomen in Kenyan Sign Language (KSL). Mensen die KSL spreken, zijn voornamelijk mensen met een donkere huiskleur. We hebben een AI-model gemaakt dat deze gebaren kan vertalen naar schrift. Alles waarmee we de wereld duurzamer maken, pakken we op.”