Technische Natuurwetenschappen

14 maart 2024

Baanbrekend nieuw MasterPlus programma in optica en fotonica

TU Delft, PhotonDelta, Optics Netherlands en de andere technische universiteiten van Nederland lanceren in september 2024 een uniek MasterPlus-programma in optica en fotonica (MPOP). Het zal een talentenpool vormen voor de optica- en fotonica-industrie, die een aanzienlijke bijdrage levert aan de Nederlandse economie en een sterke jaarlijkse groei kent. Door academische expertise te integreren met de behoeften van de industrie, belooft het programma hoogopgeleide professionals voort te brengen die klaar zijn om innovatie en groei in het veld te stimuleren. De vraag voor technisch talent groeit. Nederland is een knooppunt van innovatie op het gebied van optica en fotonica, met een levendig economisch ecosysteem. Professionals in dit vakgebied helpen de toekomst van technologie vorm te geven en stimuleren wereldwijde innovaties aan via baanbrekende projecten op gebieden als datacommunicatie, sensortechnologie, medische beeldvorming, hernieuwbare energie en productie. In aanmerking komende masterstudenten Technische Natuurkunde en Elektrotechniek van de drie technische universiteiten in Nederland kunnen in het MPOP challenge based projecten verwachten, evenals unieke stages bij toonaangevende bedrijven en innovatieve startups, waaronder ASML, Signify, SMART Photonics en LioniX International. Ook zullen zij samenwerken met gerenommeerde onderzoeksinstituten als SRON en Imec. Het initiatief wordt georganiseerd door de 4TU.Federatie. Het MasterPlus Programma in Optica en Fotonica gaat in september 2024 van start. College voor studenten Technische Natuurkunde aan de Technische Universiteit Delft met Aurèle Adam, opleidingsdirecteur van de Master Technische Natuurkunde. Credits: TU Delft. Aurele Adam, programmadirecteur van de Masteropleiding Applied Physics bij de TU Delft: “Het MPOP is van cruciaal belang, omdat het samenwerking bevordert en expertise op een essentieel gebied aanmoedigt. In een tijdperk dat wordt aangedreven door technologische innovatie, is de focus op optica en fotonica essentieel voor het bevorderen van diverse sectoren zoals telecommunicatie, gezondheidszorg en hernieuwbare energie.” TU Delft, Technische Universiteit Eindhoven en Universiteit Twentegaan een nieuwe specialisatie in optica en fotonica aanbieden binnen de bestaande masteropleidingen Technische Natuurkunde en Elektrotechniek. Elke universiteit zal haar eigen gespecialiseerde cursussen op het gebied van optica en fotonica aanbieden, en interuniversitaire activiteiten en opleidingen faciliteren, waardoor studenten de flexibiliteit krijgen om cursussen op verschillende universiteitscampussen te volgen. Er wordt een scala aan wetenschappelijke en sociale activiteiten aangeboden, evenals eerder genoemde praktijkervaring in de industrie. “Door studenten diepgaande kennis en praktische vaardigheden op het gebied van de optica te bieden, waarborgt het programma niet alleen de concurrentiekracht van de Nederlandse universiteiten,” stelt Adam. “Het stimuleert ook de Nederlandse industrie op het gebied van baanbrekend onderzoek en toepassingen.” VLLAIR: Van Leeuwenhoek Laboratory for Advanced Imaging Research – TU Delft - FOTO GUUS SCHOONEWILLE Het flexibele en innovatieve MPOP maakt deel uit van een nationaal programma en heeft tot doel deuren te openen voor carrières in diverse industrieën, van agri & food tot automotive, met veelbelovende uitzichten op werk in R&D en de academische wereld. Nu de sector klaar is voor aanzienlijke groei in de komende jaren – en zowel publieke als private investeringen zal aantrekken –, is MPOP opgezet om technisch talent in de sector te brengen. Als aanvulling op het levendige optica- en fotonica-ecosysteem van Nederland coördineren PhotonDelta en Optics Netherlands de inspanningen om een vruchtbare voedingsbodem te creëren voor multinationals, start- en scale-ups en onderzoeksorganisaties. Deze organisaties en het omliggende ecosysteem zetten zich in voor het stimuleren en laten groeien van de optica- en fotonicacapaciteiten van Nederland, waardoor Nederland haar positie op dit gebied verder versterkt. MPOP MPOP Programma Aurèle Adam Optics Netherlands www.opticsnetherlands.com PhotonDelta http://www.photondelta.com Over Optics Netherlands Optics Netherlands is een initiatief opgezet door de Nederlandse academische wereld, kennisinstellingen en de industrie zelf, gericht op het stimuleren van de Nederlandse economie door gezamenlijk onderzoek, onderwijs en innovatie in het optica- en fotonica-ecosysteem. Over PhotonDelta PhotonDelta, uitvoerder van het Nationaal Groeifondsplan PhotonDelta, is een groeiversneller voor de fotonische chipindustrie. PhotonDelta heeft een ecosysteem van organisaties opgezet die oplossingen met geïntegreerde fotonicatechnologie onderzoeken, ontwerpen, ontwikkelen en produceren. PhotonDelta helpt de sector vooruit met financiering, investeringen en het verbinden van spelers met eindmarkten. PhotonDelta is gevestigd in Nederland maar verbindt en werkt wereldwijd samen. www.photondelta.com

13 maart 2024

TU Delft presenteert de negen Beste Klimaat- en Energiepublicaties

Steeds extremere weersomstandigheden en een gestaag stijgende zeespiegel zijn onmiskenbare tekenen van de groeiende klimaatcrisis. Klimaatactie en een versnelde energietransitie kunnen het verschil maken met daarbij een cruciale rol voor techniek en technologie – en dus ook voor de duizenden studenten, promovendi en postdocs van de TU Delft. Negen daarvan dingen mee naar de beste klimaat- en energiepublicatie van 2023, waarvan de twee winnaars op dinsdag 19 maart bekend gemaakt worden. Klimaatactie De klimaatverandering raast voort. Maar hoe snel precies, en hoe kunnen we de impact hiervan beperken? Met het slim combineren van satellietdata bijvoorbeeld, waardoor we nauwkeuriger kunnen voorspellen hoe snel het smelten van Antarctica de zeespiegel laat stijgen (Climate Science). En het toevoegen van biokool aan de toplaag van stortplaatsen kan de uitstoot van methaan – een sterk broeikasgas – beperken (Climate Mitigation). Bovendien is de regionale economische impact van zeespiegelstijging nu met meer detail dan ooit tevoren in kaart gebracht (Climate Governance). En natuurlijk draait het niet alleen om de mens. Dankzij een wereldwijde analyse naar de kenmerken van hun broedgebieden gloort er meer hoop voor zeeschildpadden (Climate Adaptation). Energie Ook wat betreft de energietransitie zijn er in het afgelopen jaar weer flinke sprongen voorwaarts gemaakt. Schaduwtolerante zonnepanelen kunnen aantoonbaar tien procent meer duurzame energie opwekken in een stedelijke omgeving (Urban Energy), en we hebben beter inzicht of een elektrolytisch proces voor het omzetten van CO2 naar basischemicaliën economisch rendabel zou kunnen zijn (e-Refinery). Op zee ligt de energietransitie steviger op koers dankzij een nieuwe tril-funderingstechniek voor windturbines die ook nog eens beter is voor de onderwaterwereld (Wind Energy). En een innovatieve emissievrije verbrandingscyclus kan de ontbrekende schakel zijn op weg naar een flexibel, gedistribueerd energienetwerk (H2). Tot slot is er met een toename in hernieuwbare energie meer behoefte aan gelijkspanningsnetwerken. Handig dus dat een baanbrekend algoritme daar supersnel een fout in kan lokaliseren (PowerWeb). Duizenden TU Delft studenten, promovendi en postdocs die bijdragen aan het behalen van de klimaatdoelen van 2050. Negen genomineerden voor beste klimaat- en energiepublicatie van 2023, die op 19 maart hun onderzoek pitchen tijdens de uitreikingsceremonie Eén winnaar: het klimaat! De Best Climate and Energy Paper Award 2023 Ceremony vindt op dinsdag 19 maart plaats. Zie hier meer informatie over het event én hoe u er bij kunt zijn. Wilt u een van de finalisten interviewen, of meer weten over de Delftse klimaat- en energieambities, neem dan gerust contact op met: Dave Boomkens , wetenschapsvoorlichter Climate & Energy – 06 3408 1461 / d.j.boomkens@tudelft.nl Floris den Broeder , wetenschapsvoorlichter Climate & Energy – 06 4520 7074 / f.denbroeder@tudelft.nl De reus ontwaakt: een hoge-resolutie verslag van hoe het Antarctisch oppervlak smelt Antarctica is lange tijd als “de slapende reus” van zeespiegelstijging beschouwd, maar het zal eind deze eeuw Groenland inhalen wat betreft de bijdrage daaraan. Het afkalven van de ijsplaat rond Antarctica wordt versneld door een opeenstapeling van smeltprocessen aan het oppervlak die zowel lokaal als van korte duur zijn. Deze processen worden vaak niet door satellieten voor aardobservatie geregistreerd omdat deze dan wel een hoge ruimtelijke resolutie of juist een hoge frequentie in de tijd hebben, maar niet beiden tegelijk. Sophie de Roda Husman combineerde gigantische datasets om tot een Machine Learning-model te komen dat deze beperkingen overwint. Vervolgens creëerde ze hiermee een historisch verslag van hoe het Antarctisch oppervlak smelt, met een hoge resolutie in zowel tijd als plaats. Dit stelt andere wetenschappers in staat om bestaande klimaatmodellen en hydrologische modellen te verbeteren. Dit kan de onzekerheid in de nu voorspelde zeespiegelstijging tegen het jaar 2100 flink terugbrengen – waarmee haar Civiele Techniek-collega’s meteen ook een nauwkeuriger richtpunt hebben bij het ontwerpen van beschermende maatregelen. Sophie de Roda Husman, PhD (CiTG) A high-resolution record of surface melt on Antarctic ice shelves using multi-source remote sensing data and deep learning Met biokool naar een mogelijk verlaagde uitstoot van methaan door stortplaatsen De biologische afbraak van afval in stortplaatsen leidt tot de productie en emissie van methaan – een zeer krachtig broeikasgas. Stortplaatsen over de gehele wereld zijn op deze manier goed voor een derde van de totale methaanuitstoot. Susan Buisma-Yi deed onderzoek naar het toevoegen van biokool (een bijproduct van het pyrolyseproces van biologisch afval) aan de grond-deklaag van stortplaatsen. Dit kan namelijk het vermogen van de daarin aanwezige microben vergroten om methaanemissies te verminderen. De heersende opvatting is immers dat een grotere porositeit van deze grond (meer luchtholtes) dergelijke activiteit bevordert, omdat het gastransport vergemakkelijkt en daarmee een gunstige(r) leefomgeving voor deze microben creëert. Haar onderzoek toont echter aan dat de resultaten heel erg van de grondsoort afhangen, ook al vergroot het toevoegen van biokool de porositeit ongeacht hoe krachtig de grond is samengedrukt. Een optimale grondsamenstelling vergt meer onderzoek, maar biokool heeft wel degelijk de potentie om methaanemissies in bepaalde typen grond te reduceren. Een tweesnijdend zwaard omdat biokool in Nederland als afval wordt gezien, in plaats van dat het nuttig wordt ingezet. Susan Buisma-Yi, PhD (CiTG) Effects of fir-wood biochar on CH4 oxidation rates and methanotrophs in landfill cover soils packed at three different proctor compaction levels A closer look: de economische impact van zeespiegelstijging op Europese regio's en sectoren Economische impactstudies bieden besluitvormers essentiële informatie om de gevolgen van zeespiegelstijging het hoofd te kunnen bieden. Maar deze studies zijn voornamelijk voor hele landen of zelfs wereldregio’s uitgevoerd, terwijl maatregelen vaak lokaal genomen moeten worden. Ignasi Cortés Arbués gebruikte nieuw beschikbare data en ontwikkelde daarmee een bottom-up benadering voor de EU en het Verenigd Koninkrijk. Zijn model houdt niet alleen rekening met regionale effecten, maar ook met onderlinge economische afhankelijkheden tussen verschillende sectoren. De economische impact van een staalfabriek die onder water komt te staan, zal immers veel verder reiken dan alleen het herbouwen van die fabriek. Zijn model is op historische overstromingsgegevens gebaseerd, en is daarom niet geschikt voor toekomstvoorspellingen of het nauwkeurig bepalen van beleid. Maar het onderstreept wel degelijk dat lokale kenmerken van regio’s bij afwegingen omtrent zeespiegelstijging moeten worden meegenomen, omdat deze tot een groot verschil in economische neergang – en zelfs groei – kunnen leiden. Neem bijvoorbeeld het noorden van Italië. Dat kan hard door zeespiegelstijging geraakt worden, waar binnenlandse regio’s en andere landen vervolgens met toegenomen handel van profiteren. Zijn artikel suggereert bovendien dat een daling in het Bruto Binnenlands Product flink kan worden beperkt met gerichte hersteluitgaven aan vier kritieke sectoren (Logistiek, Openbare Diensten, Transport en Nutsvoorzieningen). Ignasi Cortés Arbués, PhD (TBM) Distribution of economic damages due to climate‐driven sea‐level rise across European regions and sectors Er gloort hoop voor zeeschildpadden Ze struinen al 150 miljoen jaar op de aarde rond, maar versnelde klimaatverandering en een toename in menselijke kustactiviteiten bedreigen nu toch echt de stranden waar zeeschildpadden – een sleutelsoort in diverse lokale ecosystemen – hun eieren leggen. Jakob Christiaanse voerde een wereldwijde analyse uit naar omgevingsfactoren die de spreiding van hun nestgebieden beïnvloeden. Daarvoor bracht hij met een innovatief zeshoekig kustlijnrooster (Coastgons) meer dan twintig kustindicatoren in kaart – waaronder zeewatertemperatuur, getijdenverschillen, en de nabijheid van koraalriffen en menselijke activiteit. Met Machine Learning relateerde hij deze vervolgens aan bekende nestgebieden, waardoor hij voor elke zeeschildpadsoort invloedrijke indicatoren kon identificeren – zowel gunstige als ongunstige. De meeste van deze indicatoren waren al eens gesuggereerd in eerder onderzoek, maar daarbij ging het om lokale analyses. Jakobs wereldwijde analyse leverde bovendien nieuwe, mogelijk geschikte, nestregio’s op. Zijn studie kan tot een versnelling leiden in het gebruik van nature-based solutions voor het herstellen, behouden en uitbreiden van nestgebieden van zeeschildpadden. Denk hierbij aan zeeschildpad-vriendelijke zandsuppleties of kunstmatige riffen die bescherming bieden tegen overstromingen en erosie. Jakob Christiaanse, PhD (CiTG) Distribution of global sea turtle nesting explained from regional‐scale coastal characteristics Schaduw op je huis? Daar is een zonnepaneel voor. Lokale opwekking en gebruik van energie heeft de toekomst. Maar standaard commerciële zonnepanelen zijn heel inefficiënt als een deel ervan in de schaduw ligt, wat zich in een stedelijke omgeving maar al te vaak kan voordoen. Andrés Calcabrini bouwde een prototype op ware grootte van een zonnepaneel dat zichzelf elektronisch kan herconfigureren. Als er geen schaduw is, zal het paneel zijn zonnecellen in serie schakelen voor maximale energieopbrengst (zoals een lange tuinslang). Maar als ook maar één zonnecel in de schaduw ligt, dan beïnvloedt dit de opbrengst van het gehele paneel negatief (zoals een tuinslang met een knik erin). Het paneel switcht dan naar een meer parallelle configuratie. Vervolgens stelde hij dit paneel gedurende vier maanden bloot aan stadsachtige schaduw. Alhoewel de extra elektronica tot een gering verlies in energieopbrengst leidt op momenten zonder schaduw, levert het paneel over het gehele jaar 10% meer stroom dan de huidige standaard in “schaduwbestendige” zonnepanelen. Met zijn onderzoek heeft hij bepaald hoeveel duurder zulke zonnepanelen mogen zijn en of massaproductie loont. Wie weet kun je uiteindelijk met een gerust hart ook zonnepanelen op het schuurtje in de schaduwhoek van je tuin leggen, of op enig ander beschaduwd oppervlak. Andrés Calcabrini, PhD (EWI) Electrical performance of a fully reconfigurable series-parallel photovoltaic module Een gesloten koolstofkringloop: van laboratoriumschaal naar economische haalbaarheid Het verbranden, raffineren of verwerken van fossiele brandstoffen leidt tot CO2-uitstoot, wat aan klimaatverandering bijdraagt. Met lage-temperatuur elektrochemische omzetting is precies het tegenovergestelde mogelijk: rest-CO2 omzetten in hoognodige basis- en fijne chemicaliën, waardoor we fossiele brandstoffen zullen kunnen uitfaseren. Deze technologie heeft zich op laboratoriumschaal al bewezen. Maar de technisch-economische modellen waarmee economische haalbaarheid op fabrieksschaal wordt ingeschat, gaan er onterecht van uit dat kritieke prestatie-indicatoren (zoals energie-efficiëntie of specificiteit in de reactieproducten) onafhankelijk van elkaar kunnen worden ingesteld. Isabell Bagemihl ontwikkelde een multischaalmodel – van reactiekanaal tot proces-omvang – waarmee reactorontwerp voor de elektrochemische omzetting van CO2 vanuit een techno-economisch perspectief kan worden beoordeeld. Omdat dit model specifiek rekening houdt met onderlinge afhankelijkheden, levert het prestatie-indicatoren die daadwerkelijk realiseerbaar zijn met huidige elektrolyse-apparaten. Ze heeft haar model voor een enkele reactie gedemonstreerd (CO2 naar ethyleen), maar het kan eenvoudig voor andere reacties worden aangepast. Haar onderzoek kan richting geven aan toekomstig fundamenteel elektrolyse-onderzoek, wat ons dichter bij een gesloten koolstofkringloop brengt. Isabell Bagemihl, PhD (TNW) Techno-economic Assessment of CO2 Electrolysis: How Interdependencies between Model Variables Propagate Across Different Modelling Scales Good vibrations: het versnellen van offshore-windenergie De energietransitie is gebaat bij een versnelde implementatie van offshore-windenergie. Maar dit is waarschijnlijk niet haalbaar met de huidige techniek voor het plaatsen van de (enkele paal)funderingen: hameren. Bovendien veroorzaakt dit ook nog eens aanzienlijke geluidsoverlast onder water. Athanasios Tsetas heeft een nieuwe funderingstechniek mede-ontwikkelt. Net zoals je een parasolstok draait als je die in het strand wil plaatsen, voegt zijn techniek roterende trillingen aan verticale trillingen toe. Middelgrote experimenten zijn hiermee al succesvol uitgevoerd. En nu heeft hij het wiskundige model geformuleerd dat nauwkeurig de onderliggende mechanica beschrijft voor de veel grotere funderingspalen die de energietransitie zullen versnellen. In samenwerking met offshore aannemers en ontwikkelaars bestaat de volgende stap uit nog grotere experimenten, om zo het model te valideren en de gunstige kenmerken van de nieuwe techniek te bevestigen. Daarna is het slechts een kwestie van tijd totdat deze sociaal en milieutechnisch verantwoorde techniek bijdraagt aan windenergie voor onze huizen. Athanasios Tsetas, PhD (CiTG) The mechanics of the Gentle Driving of Piles Een emissieloze verbrandingscyclus voor een koolstofvrij toekomstig energienetwerk. Brandstofcellen die energie opwekken uit waterstof opereren zowel bijzonder efficiënt als emissieloos. Maar gasturbines genieten ruimschoots de voorkeur bij energieopwekking vanwege hun superieure operationele eigenschappen – zoals een hoge betrouwbaarheid, lange levensduur en lage operationele en onderhoudskosten. De innovatieve HYCOS-verbrandingscyclus biedt de mogelijkheid deze positieve kenmerken te combineren. En met een capaciteit van 10 tot 50 MW aan direct beschikbare energie – gelijk aan meerdere grote windturbines – vult het een gat in de markt voor decentrale energieopwekking. Kaushal Dave analyseerde en optimaliseerde deze verbrandingscyclus en kwam tot een indrukwekkende, theoretisch haalbare gas-naar-elektriciteit efficiëntie van meer dan 55%. De HYCOS-cyclus met daarin seizoensgebonden waterstofopslag geïntegreerd biedt daarmee een overtuigende oplossing voor het opvangen van fluctuaties in hernieuwbare energie, en voor het vergroten van de flexibiliteit van toekomstige gedistribueerde energienetwerken. Het is nog geen gelopen koers aangezien de HYCOS-cyclus zowel een hoge temperatuur als hoge druk vereist. Dat maakt het ontwerpen van componenten een uitdagende taak, vooral voor de warmtewisselaar. Desalniettemin biedt het goede hoop om tot een koolstofvrije mondiale economie te komen. Kaushal Dave, MSc (LR) Thermodynamic analysis of a zero-emission combustion cycle for energy transition Locatie, locatie, locatie – fouten in gelijkstroomnetwerken opsporen Met de enorme groei in hernieuwbare energiebronnen, zoals wind- en zonne-energie, neemt ook de vraag naar gelijkstroomnetwerken toe. Natuurlijk worden deze ontworpen om 24/7 te functioneren, maar er kunnen zich wel degelijk problemen voordoen. Vaibhav Nougain had eerder al gepubliceerd over hoe je zulke fouten kunt identificeren ( welke stroomkabel geeft een fout). Nu heeft hij ook een wiskundig model ontwikkeld dat binnen luttele milliseconden de fout kan lokaliseren ( waar in deze stroomkabel zit de storing). Dit zal veel tijd en handmatige arbeid besparen bij het opsporen en vervolgens verhelpen van de storing. Waar voorgaand, vergelijkbaar onderzoek zich voornamelijk op het lokaliseren van de storing in één enkele stroomkabel richtte, werkt het baanbrekende algoritme van Nougain ongeacht de complexiteit van het gelijkstroomsysteem. Het maakt bovendien niet uit of het om een netwerk voor laag-, middel- of hoogspanning gaat. Met toepassingen in schepen, de offshore windenergie, de tweerichtings-uitwisseling van energie in woningen, en meer, is het een essentieel instrument voor de overstap naar hernieuwbare energiebronnen. Vaibhav Nougain, PhD (EWI) Fault Location Algorithm for Multi-Terminal Radial Medium Voltage DC Microgrid
Dit onderdeel wordt voor u geblokkeerd omdat het cookies bevat. Wilt u deze content (en anderen) alsnog bekijken? Door hier op te klikken geeft u alsnog toestemming voor het plaatsen van cookies.