De Ingenieur juni 2024 by De Ingenieur

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR NR. 6 JAARGANG 136 JUNI 2024

HITTESTRESS Hoe houden we de steden koel?

KADEMUREN

Inleiding in de techniek Zoveel bereikt, en nog zo ver te gaan

E A R T H C A R E - S AT E L L I E T

J A S P E R VA N K U I J K

Ajay Kottapalli: Denk nooit dat het te moeilĳk is

INSPECTIEROBOT

Eureka Vouw-racefiets past in koffer

Gecertificeerd topingenieur voor € 900,Grĳp deze kans. Tĳdelĳk is het mogelĳk om de topkwalificatie Chartered of Incorporated Engineer te behalen voor € 900,-. Bĳ deze aanbieding krĳg je twee jaar de tĳd om de titel te behalen, waarmee je nationaal en internationaal kan aantonen dat je topingenieur bent. Niet alleen in kennis en kunde van je vakgebied, maar ook in soft skills: leiderschap, communicatie en inzet.

De aanbieding is inclusief twee jaar lang lidmaatschap van KIVI met chartership, een eigen mentor en de assessmentfee. Natuurlĳk moet je wel zelf je portfolio invullen en assessment doorstaan. Kĳk voor meer informatie over Chartered en Incorporated Engineering op: www.kivi.nl/ce of stuur een mail naar chartered@kivi.nl

Vooraf

Pancras Dĳk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

Tien airco’s

Ook ik ben een stedelĳk hitteeilandbewoner

Toen we acht jaar geleden ons huis kochten, adviseerden de verkopers ons direct om airco’s aan te schaffen, want zonder die dingen was het bij warm weer eigenlijk niet uit te houden op de zolderverdieping. We besloten het een zomer aan te zien. Inderdaad: het werd er tamelijk warm, maar met een ventilator en verduisterende gordijnen bleek het voor de kinderen die er slapen nog net vol te houden. Op internet kun je op postcode een klimaatcheck doen. Die wees uit dat het in onze buurt, gelegen in een relatief dorps stukje Amsterdam, anderhalve graad warmer is dan buiten de stad. Kortom: ook ik ben een stedelijk hitte-eilandbewoner. Bij het ontwerpen of herinrichten van wijken wordt hittestress steeds vaker als een van de uitgangspunten gebruikt – wat nog niet het geval was in de naoorlogse jaren waarin onze wijk werd gebouwd. De gevolgen zijn dan ook groot. Alleen al de extra hitte als gevolg van klimaatverandering kost jaarlijks enkele honderden mensen het leven. Wij hebben bij ons thuis nog altijd geen airco geïnstalleerd, althans: geen elektrische. Een grote boom heeft op een zonnige dag evenveel koelende kracht als tien airco’s, wees Wagenings onderzoek uit. Verdamping van water uit de bladeren en het creëren van schaduw blijken samen een koelvermogen te bieden van twintig tot dertig kilowatt, stelden de onderzoekers vast. We hebben daarom de tegels uit de tuin gewipt en een paar boompjes geplant. Een ervan komt inmiddels al bijna tot de zolder. Ik wens u vast een mooie, schaduwrijke zomer.

Op de cover

Hittegolven vormen geen uitzondering meer. In de zomer van 2019 kwam voor het eerst in Nederland de temperatuur boven de 40 graden Celsius. FOTO : SHUTTERSTOCK

PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Redactie Pancras Dĳk (hoofdredacteur) Astrid van de Graaf (eindredacteur) Jim Heirbaut Marlies ter Voorde Redactieadres Prinsessegracht 23 2514 AP Den Haag Postbus 30424 2500 GK Den Haag TEL. 070 3919 885 E-MAIL redactie@ingenieur.nl WEBSITE deingenieur.nl

Vormgeving Eva Ooms Sales Pascal van der Molen E-MAIL sales@kivi.nl Druk Wilco, Amersfoort

De Ingenieur verschĳnt twaalf maal per jaar. © Copyright 2024 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, via internet of op welke andere wĳze dan ook zonder voorafgaande schriftelĳke toestemming van de uitgever. Niet in alle gevallen is na te gaan of er op de illustraties in dit nummer nog copyright rust. Waar er nog verplichtingen zĳn tot het betalen van auteursrecht is de uitgever bereid daaraan alsnog te voldoen. ISSN 0020-1146 Abonnementen 2024 Leden van het Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap. Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): printmagazine: € 162,50 per jaar digitaal: € 104,50 per jaar losse nummers: € 17,50 (inclusief verzending)

RUBRIEKEN 37 | Zien & Doen Dance-pioniers

4 | NIEUWS

40 | Eureka Sneldroogrek en andere ontwerpen voor morgen

Ondergronds transport Elektrische sleepboot 56 | M E D I A Chips Oosterspoorweg Astra en Gemini Nieuwe hoofdstad

60 | Voorwaarts Communicatiesatelliet Telstar 62 | Teamgeest Epoch (TU Delft) pioniert met AI COLUMNS

De Ingenieur als pdf Abonnees en leden die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, kunnen daarvoor terecht op de website: deingenieur.nl/pdf Lidmaatschap Koninklijk Instituut van Ingenieurs Het Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) is de beroepsvereniging voor hoger opgeleide technici in Nederland. Iedereen die hoger technisch onderwĳs volgt, heeft gevolgd of een sterke affiniteit heeft met techniek, kan lid worden van KIVI. Leden ontvangen vanuit het lidmaatschap maandelĳks het technologietĳdschrift De Ingenieur. Kĳk voor meer lidmaatschapsvoordeel op kivi.nl. Contributie 2024 Regulier lidmaatschap: € 173,30 jaar of jonger: € 47,50,-* Studentlidmaatschap: € 23,50* Seniorlidmaatschap: € 136,50 De contributie voor leden in het buitenland is gelĳk aan die voor leden woonachtig in Nederland. Een lidmaatschapsjaar loopt van 1 januari tot en met 31 december. Bĳ lidmaatschappen die in de loop van het jaar ingaan, wordt de contributie naar rato berekend. Aanmelden voor het lidmaatschap kan via kivi.nl/lidworden. * De Ingenieur digitaal Opzeggen lidmaatschap Het lidmaatschap wordt jaarlĳks automatisch verlengd. Beëindiging van het lidmaatschap kan per het einde van het kalenderjaar. Er geldt een opzegtermĳn van ten minste één maand; een schriftelĳke opzegging per brief of e-mail dient uiterlĳk 1 december in ons bezit te zĳn. Na ontvangst van de opzegging en eventueel verschuldigde contributie verstuurt de ledenadministratie een bevestiging. Correspondentieadres Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs t.a.v. Ledenadministratie Postbus 30424 2500 GK Den Haag TEL. 070 391 98 80 E-MAIL ledenadministratie@kivi.nl Volg ons ook op

Einstein-telescoop

55 | KIVI-activiteiten Wonen boven het spoor

Abonnementen worden tot wederopzegging aangegaan en ten minste voor de vermelde periode. Het abonnement kan na deze periode per maand worden opgezegd. U kunt uw opzegging het beste doorgeven via onze website: deingenieur.nl/lezersservice. Abonneeservice Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswĳzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonnement en service’. WEBSITE deingenieur.nl ADRES Postbus 30424, 2500 GK Den Haag E-MAIL abonneeservice@ingenieur.nl TEL. 070 39 19 850 (bereikbaar op maandag, dinsdag en donderdag van 9 tot 15.30 uur)

Waterstof maken op zee

PERSOONLIJK

11 | Punt Beveiliging windparken moet beter

46 | DRIVE Ajay Kottapalli maakt biomimetische sensoren 52 | Quote Jasper van Kuĳk laat ontwerpers nadenken over hun werk 59 | Q&A Frithjof Felix Foelkel over De Bèta’s 64 | Vragenvuur Illusionist Hans Klok

NR. 6 JAARGANG 136

JUNI 2024

foto : shutterstock

Hittestress te lijf De zomers worden steeds heter, hittegolven langer. Hoe houden we onze steden leefbaar en veilig, nu die langzaam maar zeker veranderen in urban heat islands?

22 | Speelgoed op bestelling

28 | ‘Zoveel bereikt, en nog

Wie een mini-onderzeeër wil aanschaffen, komt al gauw in Breda terecht. Een jaar na het ongeluk met de Titan is de vraag: hoe bouw je een veilige onderzeeboot?

Journalist en ingenieur Henk Tolsma schrijft een alomvattende Inleiding in de techniek en vraagt de lezer om mee te denken.

zo ver te gaan’

30 | BAS ruikt rook Een nieuwe inspectierobot neemt de brandweer en andere hulpdiensten gevaarlijk werk uit handen.

beeld : roel van der heijden ( links ) ; de ingenieur

34 | De rol van wolken

48 | Werk aan de waterkant

Wolken spelen een cruciale rol in klimaatverandering, maar welke precies weet nog niemand. De satelliet EarthCARE moet antwoord geven.

Kademuren door het hele land kennen groot achterstallig onderhoud. Data en algoritmen kunnen helpen bij het stellen van prioriteiten. JUNI 2024 • DE INGENIEUR

xxxx p.22

xxxx p.23

xxxx p. 26

ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT

xxxxx p.18

REDACTIE@INGENIEUR.NL

Waterstof maken op zee In Alkmaar is een proefinstallatie gepresenteerd die op zee groene waterstof gaat produceren. Project PosHYdon begint met testen op land, waarna de installatie dit najaar op de Noordzee wordt opgebouwd. Nog dit jaar moet die daar kleine hoeveel heden waterstof produceren. Tekst: Jim Heirbaut

De installatie is een van de eerste ter wereld die op zee waterstof kan maken. Over een jaar of tien moet deze techno logie zijn geperfectioneerd. Tegen die tijd zijn windparken overvloedig aanwezig en kan een deel van de opgewekte stroom worden gebruikt om ter plaatse waterstof te produceren door elektrolyse van zee water. ‘Dan wordt er zoveel groene stroom opgewekt, dat het te duur is om daarvoor allemaal stroomkabels naar het vasteland aan te leggen’, aldus business director gas technologies René Peters van TNO bij een perspresentatie. ‘Nieuwe windparken worden steeds ver der uit de kust gebouwd, tot wel honderd kilometer. Dat maakt stroomverbindingen

De installatie van PosHYdon bij InVesta in Alkmaar. foto : poshydon

te duur, terwijl tegelijk oude aardgasleidin gen beschikbaar komen.’ Bijkomend voor deel: de energiedichtheid van gasleidingen is veel groter dan van stroomkabels: er kan meer energie doorheen. In het begin wordt de op zee geproduceerde waterstof nog bijgemengd bij aardgas. Maar over een jaar of vijftien stroomt er pure waterstof door de leidingen. De proefinstallatie komt te staan op het bestaande aardgasplatform Q13aA, eigen dom van Neptune Energy, EBN en TAQA Offshore, dat dertien kilometer uit de kust staat bij Scheveningen. Momenteel worden bij InVesta in Alkmaar de losse systemen getest en in juli moet de installatie een week lang voor het eerst waterstof produceren. In augustus gaat de installatie in onderdelen naar Den Helder en vandaaruit met schepen naar het platform. In oktober moeten de eerste tests op zee plaatsvinden. Peters: ‘Van alle subsystemen weten we dat ze goed werken, maar hoe doen ze het samen in één groot systeem?’ Meer lezen over dit project: deingenieur.nl/ poshydon

Forteiland Pampus zelfvoorzienend Op 29 mei is het nieuwe, klimaatneutrale energiesysteem van Forteiland Pampus officieel geopend. Het kunstmatige eiland in het IJmeer bij Amsterdam haalt al zijn energie nu uit wind, zon en uit de biovergisting van etensresten van het restaurantpaviljoen. Is er overtollige energie dan kan die worden opgeslagen als warmte, in lithiumbatterijen of door het opwekken van waterstof. Ook op het gebied van water is het eiland nu zelfvoorzienend. Water uit het IJmeer wordt gezuiverd door zandfiltratie, een nanomembraan en ten slotte een uv-behandeling. (MtV)

ASML en TU/e intensi veren samenwerking ‘s Werelds grootste fabrikant van lithografiemachines voor de chipindustrie, ASML, gaat intensiever samenwerken met de TU Eindhoven. Dat moet de komende tien jaar bijna honderd extra promovendi opleveren. Ook draagt ASML bij aan een nieuw te bouwen cleanroomgebouw van de Eindhovense universiteit. In totaal investeert het bedrijf tachtig miljoen euro in de samenwerking met de universiteit. Beide partijen werken al samen op gebieden als plasmafysica, mechatronica, optica en kunstmatige intelligentie. Die samenwerking is logisch, met hemelsbreed nog geen tien kilometer tussen de beide campussen. (JH)

Lees het laatste technieknieuws op deingenieur.nl

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden bouwt een Aurea-installatie bij de rioolwaterzuivering in Zeist.

Vernufteling voor kade-aanpak en zuiveringstechnologie Een door Royal HaskoningDHV ont wikkelde technologie om medicijn resten uit afvalwater te halen, is be kroond met De Vernufteling 2024. De publieksprijs ging naar een in novatieve aanpak van kademuren. Tekst: Pancras Dijk

In steeds grotere hoeveelheden worden medicijnresten en andere vormen van microverontreiniging aangetroffen in afvalwater. De behoefte aan een oplossing is groot en volgens de jury van De Vernuf teling, de jaarlijkse prijs voor het beste ingenieursproject, heeft ingenieursbureau Royal HaskoningDHV die met een aantal partners gevonden. De met de juryprijs bekroonde Aurea technologie wordt ingezet op water waarin eerst bepaalde microorganismen de biologische verontreinigingen hebben afgebroken. Door het water vervolgens een biologische actiefkoolfiltratie te laten ondergaan, gevolgd door een milde ozonisatie, wordt het grootste deel van de medicijn en andere chemische resten uit het water gehaald. De inzet van actieve, adsorberende kool foto : de stichtse rijnlanden

is niet nieuw, wel dat Royal Haskoning DHV samen met onder meer Wageningen University & Research een duurzame variant op de conventionele behandeling heeft ontwikkeld. Niet alleen valt het ener giegebruik tot 75 procent lager uit, maar de methode is ook effectiever. ‘Royal HaskoningDHV heeft in een interessant samenwerkingsverband een spannende en zeer vruchtbare combinatie van technologische maatregelen getroffen en daarmee een echte ingenieursoplossing gevonden voor een groeiend probleem met grote maatschappelijke relevantie’, stelt de jury in z’n rapport. Winnaar van de publieksprijs is Kade 2.020, een project van architecten en inge nieursbureau Sweco waarbij verouderde kademuren in de Amsterdamse binnenstad snel en per segment worden gerenoveerd, zonder grote overlast voor omwonenden en verkeer. De vernieuwde kade kan honderd jaar mee en de authentieke uitstraling blijft behouden. In UNESCOwerelderfgoed – en dat zijn de Amsterdamse grachten – is dat laatste meer dan gewenst. Voor de Vernufteling waren dit jaar twaalf projecten ingezonden, door in totaal acht ingenieursbureaus. De inzendingen

bevatten een breed palet aan thema’s die voor de samenleving van groot belang zijn: van water, verstedelijking en stikstof tot aan energie en milieu. ‘Wie wil uitleggen hoe belangrijk, innovatief en maatschappelijk relevant ingenieurswerk is, hoeft maar te verwijzen naar de inzendingen van dit jaar’, aldus de jury, die dit jaar onder voorzit terschap stond van Machteld de Kroon, TNOdirecteur Mobiliteit en Gebouwde

Technologie blijft het antwoord op grote vragen

Omgeving. ‘Technologie blijft immers een geijkt middel om antwoorden te vinden op grote vragen.’ De prijsuitreiking vond 6 juni plaats in het gebouw van ingenieursvereniging KIVI. De Ingenieur, uitgegeven door KIVI, is samen met brancheorganisatie Konink lijke NLingenieurs de drijvende kracht achter De Vernufteling. • JUNI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Buizen in beeld

Het vervoer van goederen met vrachtwagens en binnenvaartschepen is heel zichtbaar. Hoe anders is dat voor de buisleidingen die onder de grond liggen. We zien ze niet, we horen ze niet, en toch gaat 16 procent van alle stoffen door deze buizen. Reden voor het Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS) om cijfers te gaan bijhouden over het vervoer van goederen via buizen in Nederland, als eerste land in Europa.

Wat gaat er door een buisleiding? Vijf voorbeelden:

CO2

chemische producten zoals stikstof en chloor

Bijna 22.000 km

aan buisleidingen onder Nederland voor langeafstandtransport van stoffen:

CO2

aardgas

6.000 km voor aardolie, aardolieproducten en andere chemicaliën

waterstof

15.500 km hogedrukbuisleidingen voor gassen

De leidingen zijn eigendom van 23 bedrijven verenigd in VELIN (Vereniging van Leidingeigenaren in Nederland).

aardolie(producten)

Een voorbeeld. Jaarlijks gaat er 370 miljoen ton aan aardolie(producten) en chemische producten door buisleidingen. Ongeveer de helft is binnenlands vervoer, de andere helft – en dit aandeel groeit – gaat de grens over. Vervoerd gewicht door buisleidingen, in miljoenen tonnen per jaar binnenlands vervoer

300

export

import

200 100 0

2012

2014

2016

2018

2020

2022

Diepte

Op de meeste plekken liggen buizen 1 tot 2 meter onder het maaiveld. Bij een rivier of kanaal liggen buizen 20 tot 30 meter diep.

Voordelen

veilig

DE INGENIEUR • JUNI 2024

milieuvriendelijk

bedrijfszeker (geen last van files of laag water)

24/7

Ymke Pas/De Ingenieur/Bron: CBS / VELIN

Hoeveel gaat erdoor?

Impressie van het Limburgse heuvelland met daaronder de Einstein-telescoop. illustratie : marco kraan / nikhef

Komt de Einstein-telescoop op één of twee locaties? Zowel Nederland als Italië is kandidaat om de Einstein-teiescoop te huisvesten. Er ligt al jaren een driehoekig ontwerp voor ’s werelds gevoeligste detector voor gravitatiegolven, maar de organisatie onderzoekt nu ook een variant met twee L-vormige detectoren. Tekst: Jim Heirbaut

Het bekende ontwerp voor de Einsteintelescoop is een driehoek met zijden van tien kilometer lang, met op elk hoekpunt twee V-vormige interferometers. Die bestaan uit spiegels waartussen laserbundels heen en weer gaan. Normaal gesproken doven twee bundels die in tegenovergestelde richting gaan, elkaar uit. Maar op het moment dat er een gravitatiegolf langskomt, rekt de afstand tussen de spiegels een minuscuul klein beetje uit (of krimpt in). Dan versterken de lichtbundels elkaar juist, en dat is te meten. Het instrument moet zo gravitatiegolven veel gevoeliger kunnen meten dan bestaande detectoren in de Verenigde Staten (LIGO), Japan (KAGRA) en Italië (Virgo). Het extreem gevoelige apparaat wordt ondergronds aangelegd op een diepte van bijna driehonderd meter, om verstoringen

van buitenaf zoveel mogelijk te beperken. Voor de locatie zijn al jaren twee plekken in de race: de provincie Limburg en het Italiaanse eiland Sardinië. De bouw van de Einstein-telescoop is grofweg begroot op twee miljard euro. De organisatie achter de Einsteintelescoop onderzoekt nu ook een andere optie: twee L-vormige detectoren. Zo’n ‘L’ heeft armen van vijftien kilometer lang en in deze variant zou er een L onder de grond bij Maastricht komen en een L op Sardinië. Bijna duizend kilometer van elkaar verwijderd zouden de twee L-en één grote detector voor zwaartekrachtsgolven vormen. Voor de Einstein-telescoop kwam in 2010 de driehoek naar boven als waarschijnlijk het beste ontwerp, ‘maar op de achtergrond bleef de L-vorm altijd een optie’, zegt Andreas Freise, hoogleraar gravitational wave physics aan de Vrije Universiteit in Amsterdam en projectleider voor de internationale Einstein-telescoop-organisatie. Ook het Amerikaanse meetinstrument LIGO, dat voor het eerst de theorie van Einstein bevestigde door in 2016 gravitatiegolven daadwerkelijk te meten, bestaat uit twee L-vormige detectoren. ‘Op dit moment doen we meer gedetailleerde studies naar de verschillende varianten en ligt opnieuw de vraag op tafel welke

de beste is’, vertelt Freise. ‘Ons doel is om zoveel mogelijk accurate informatie te verzamelen over de twee varianten, waarmee de regeringen dan een goede vergelijking kunnen maken. Politici moeten vervolgens een afweging maken op basis van wetenschappelijke aspecten, kosten, haalbaarheid en risico’s van de varianten.’ Op beide locaties doen wetenschappers nu geologisch onderzoek. Dit moet een kaart van de ondergrond opleveren. Daar-

‘We moeten zoveel mogelijk accurate informatie verzamelen’

naast stellen hydrologen een model op van de ondergrondse waterstromen. Dat onderzoek loopt nog zeker tot 2026. Dan is de politiek aan zet: komt er een grote Einstein-telescoop op één plek, of krijgt de telescoop één arm in Limburg en een tweede arm op Sicilië? Meer lezen: deingenieur.nl/ET • JUNI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Elektrische sleepboot voor Vlaamse havens Tekst: Pancras Dijk

Om de ecologische voetafdruk te verminderen hebben de havens van Antwerpen en Zeebrugge, samen groter dan die van Rotterdam, een elektrische sleepboot aangeschaft. De RSD-E Tug 2513, gebouwd op de Song Cam-werf van Damen in Vietnam, zoemt vanaf het najaar door de Belgische havens – die door één organisatie worden gerund – als eerste volledig elektrische sleepboot in Europese wateren. De maximale trekkracht is zeventig ton en de maximumsnelheid bedraagt twaalf knopen. Al vijf jaar vaart er een conventionele sleepboot van hetzelfde type door de havens. Daarvan heeft het havenbedrijf er nog vijf besteld, maar alle aandacht gaat naar die ene elektrische variant. Die kan twee sleepoperaties verrichten zonder tussendoor aan de oplader te hoeven. De accu van de bijna 25 meter lange RSD-E Tug 2513 is binnen twee uur weer helemaal gevuld en is ontworpen om dertigduizend keer te worden opgeladen, wat overeenkomt met de verwachte levensduur van het vaartuig. De voordelen strekken verder dan alleen schoner verbruik, stelt Rob Willighagen, hoofdingenieur en projectmanager in een promotiefilmpje van Damen. Het schip maakt veel minder lawaai en ligt veel rustiger in het water, zonder trillingen. De bemanning is dan ook enthousiast. ‘Dit vaartuig is minstens zo eenvoudig te manoeuvreren als de reguliere variant en de stille motoren maken ook een groot verschil.’ Tegelijk met het schip leverde de scheepsbouwer overigens ook een volledige laadinfrastructuur aan de Vlaamse havens. Anders dan in de auto-industrie verloopt de opmars van elektrische voortstuwing in de scheepvaart nog traag. De Nederlandse marine beschikt sinds eind vorig jaar over de elektrische sleepboot Bolder, maar die is een stuk kleiner dan de RSD-E Tug 2513 van Damen. 8

DE INGENIEUR • JUNI 2024

foto : damen

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Miljoenen euro’s om van ‘dode’ moleculen levende cellen te maken

GIESEN

Het onderzoeksprogramma EVOLF krijgt veertig miljoen euro van onderzoeksfinancier NWO om zelf levende cellen te maken in het lab. EVOLF, voluit Evolving life from non-life, bouwt voort op het programma BaSyC, waarin onderzoekers al een aantal modulen hebben ontwikkeld. Zo maakten ze blaasjes van lipiden (vetzuren) en vulden die met gezuiverde eiwitten. Vervolgens lieten ze die bepaalde celfuncties uitvoeren, zoals groei, vermenigvuldiging, splitsing of het produceren van brandstof voor de energie die hiervoor nodig is. Het doel van EVOLF is dit soort modulen te integreren tot een werkende cel, die zichzelf onderhoudt en vermenigvuldigt. Het EVOLF-consortium bestaat uit wetenschappers van TU Delft, AMOLF, Rijksuniversiteit Groningen, Radboud Universiteit, Wageningen University & Research, Hubrecht Instituut en Vrije Universiteit in Amsterdam. Met de subsidie kan het consortium in totaal honderd promovendi, postdocs en technici aanstellen. Naast ingenieurs, biologen, biofysici en chemici doen ook filosofen en ethici mee. Die gaan zich onder meer bezighouden met de vraag hoe leven precies is te definiëren en hoe dit soort onderzoek op een ethisch verantwoordelijke manier kan plaatsvinden. (MtV) •

GEKNIPT

‘Kijk, papa, een chauffeur!’ Jason Karsh neemt als inwoner van San Francisco zo vaak een zelfrijdende Waymo-taxi, dat zijn zoontje van 3,5 bij een bezoek aan New York verbaasd opkeek van een gewone taxi mét chauffeur (The New York Times).

‘Nederland doet met zijn hoge productie per vierkante kilometer economisch gezien mee met de Formule 1. Maar dat doen we in een gewone personenauto waarvan we het gas heel hard intrappen. Ja, dan gaat er wel wat klapperen.’ Jeroen Hinloopen, onderdirecteur van het Centraal Planbureau, berekende de toegevoegde waarde van onze maakindustrie in vergelijking met andere landen (NRC).

DE INGENIEUR • JUNI 2024

‘Als je de beste competitie ter wereld wil zijn, moeten we stappen zetten en meer technologie inzetten.’ Xavi Hernández, toen nog net trainer van voetbalclub Barcelona, was gefrustreerd over een bal die al dan niet over de doellijn was in de verloren klassieker tegen Real Madrid. (nu.nl).

‘Het is niet een erg slimme strategie als je bedenkt welke problemen we op te lossen hebben als maatschappij.’ Chemicus en Nobelprijswinnaar (2016) Ben Feringa, lid van de adviesraad van het Nationaal Groeifonds, is niet te spreken over het schrappen van de laatste twee ronden van het fonds door de vier nieuwe coalitiepartners (Science).

‘Elke fabrikant zou een Gezond Verstand-commando moeten optuigen, een crisisteam dat in de ontwikkelingsfase van elk nieuw model tijdig afrekent met designhumbug en stomme willekeur.’ Journalist Bas van Putten ergert zich aan autofabrikanten die een kek design laten prevaleren boven gebruiksvriendelijkheid (autoweek.nl).

‘Toewijding is niet in een computermodel te vangen.’ De muziek die gitarist en producer Evert Zeevalkink maakt voor tv-reclames, films en Netflix-series wordt van internet geschraapt en door AI gebruikt voor nieuwe composities. Verzet daartegen ziet hij als een verloren strijd, maar veel AI-producties klinken in zijn oren als ‘2D’, zonder diepgang en menselijke bezieling (NRC).

illustratie : matthias giesen

Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp. Deze maand: Gennady Kreukniet en Christo Butcher.

Voer de beveiliging van offshore windparken op In de afgelopen twee jaar is er een enorme piek geschermd van de bediening van de transformator, geweest in het aantal cyberaanvallen in de energie een cruciaal onderdeel voor de stroomopwekking. Ook is vaak niet duidelijk wie verantwoordelijk sector. Het zijn er tien tot twintigmaal zoveel als vóór de inval van Rusland in Oekraïne. Crimine is voor de beveiliging van de digitale systemen. len die geld willen verdienen met gijzelsoftware Men weet precies waar elk schroefje zit en waar zijn niet specifiek geïnteresseerd in de energie elke stroomkabel loopt, maar informatie over sector, maar staten als Rusland en China wel. Die servers en netwerkapparaten is veelal verouderd. hebben hackers die zich richten op het ontwrich Terwijl dat echt basale gegevens zijn. Stuur dus een week iemand naar zee om alle kas ten van infrastructuur; misschien niet direct, maar ze willen posities innemen om het goede moment ten open te trekken en alle communicatiekabels te volgen. Wie zijn de eigenaren van die systemen? af te wachten om toe te slaan. Vooral offshore windparken lopen het risico te Wie zorgt voor het onderhoud? Zijn de nieuw ste patches geïnstalleerd? En worden aangevallen via hun als dat niet het geval is, zijn verbinding met het internet. de risico’s dan afgewogen en Anders dan een kerncentra Turbine-aansturing beschreven? Net zo praktisch le, die sterk is afgesloten van is vaak niet goed moet er worden gekeken naar de buitenwereld, moet een het toegangsbeheer. De lijst windpark op zee digitaal goed gescheiden van de met mensen die kunnen in te bereiken zijn. Het is lastiger IT-kantooromgeving loggen, klopt die nog? om er fysiek naar toe te gaan Een ontwerpfout is dat de – iemand zal moeten varen aansturing van de turbines – of vliegen – en daardoor zijn vaak verschillende internetverbindingen nodig, de operational technology (OT)omgeving – vaak via remote terminals of een smartphone. Boven niet goed is gescheiden van de informational techdien zijn bij een offshore windpark vaak verschil nology (IT)kantooromgeving. Er worden vaak lende partijen betrokken, van turbineleveranciers verbindingen tussen die twee gelegd, bijvoorbeeld tot dataanalisten en van ecologen tot rederijen om snel productiecijfers te kunnen verwerken. met onderhoudsschepen. Goed overzicht houden Maar dat kan voor hackers ook een toegangspoort over al die bedrijven en inzicht krijgen in wat af zijn om bij de OT te kunnen komen. Die twee za wijkt van normale patronen is dan veel moeilijker. ken moeten rigide van elkaar zijn gescheiden met Vooral bij de oudere windparken zien we pro firewalls. Als wij bij een klant wijzen op het ontbreken van blemen ontstaan. Zo’n windpark wordt ontwor pen om 25 jaar mee te gaan, maar gedurende die basale maatregelen, komt vaak de vraag: ‘Maar het tijd worden steeds systemen toegevoegd, bijvoor gaat toch al jaren goed, waarom moet het ineens beeld om vogels te detecteren of de productie te anders?’ Maar wat tien jaar geleden veilig was, is optimaliseren. Die systemen hebben allemaal een dat nu niet meer. Een systeem moet continu wor externe toegang om ze vanaf de wal te kunnen be den bijgehouden om het weerbaar te houden tegen dienen. Over de beveiliging daarvan wordt vaak nieuwe dreigingen. onvoldoende nagedacht. Een bedrijf vraagt zich wel af of de apparatuur genoeg stroom krijgt en Gennady Kreukniet is OT security consultant bestand is tegen de zilte zeelucht, maar niet of de bij DNV Cyber en Christo Butcher is executive digitale toegang tot de vogelradar voldoende is af consultant bij cyberbeveiligingsbedrijf Fox-IT. foto : tki offshore energy / nicoline rodenburg

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Door klimaatverandering worden onze steden langzaamaan hitte-eilanden. Wat valt daartegen te doen? BEELD : DEPOSITPHOTOS 12

DE INGENIEUR • MEI 2024

Hittestress te lijf Hoe houden we onze steden leefbaar?

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A ATA D A P TAT I E T E K S T: P A N C R A S D I J K

De zomers worden steeds heter en dat leidt met name in de steden tot steeds grotere problemen: die veranderen in hitteeilanden waar het nog weer enkele graden warmer is dan in de omgeving. Dat schaadt niet alleen de economie, maar kost ook levens. Hoe valt hittestress te beperken? Steeds vaker worden ingenieurs ingezet om te komen een oplossing, zoals meer groen, meer water, meer schaduw.

Een nieuw gebouw van de Aeres Hogeschool Almere heeft de bĳnaam ‘groene long’ gekregen. Met z’n groene gevels houdt het de ergste hitte buiten. FOTO : DEPOSITPHOTOS

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Als u op 9 juni 2023 op zoek ging naar een tweedehands hotspots zijn in de stad? Of wil men juist inzichtelijk airconditioning, dan was u bepaald niet de enige. De ad- krijgen waar in de stad zich de voor hitte kwetsbaarste vertentiewebsite Marktplaats registreerde die dag maar groepen bevinden?’ liefst honderdduizend zoekopdrachten naar mobiele airco’s. Vooral in het zuiden en oosten van het land wa- Sociale component ren ze gewild: van Almelo en Eindhoven tot in de hele De Hogeschool van Amsterdam (HvA) heeft samen provincie Limburg bestond dringende behoefte aan ver- met TNO een mind map gemaakt, om gemeenten te koeling. De weersverwachting beloofde dan ook weinig helpen oog te krijgen voor de verscheidenheid aan verbetering. Het zou de heetste junimaand worden die problemen die er door hitte kunnen ontstaan en die in een hittestresstest aan bod zouden moeten komen. ooit in ons land was gemeten. Het klimaat verandert en dat leidt bij ons tot steeds De geschetste situaties variëren van uitval van energiewarmere zomers (zie kader Recordzomers). Airco’s kun- centrales door verdamping van het koelwater tot problenen de temperatuur in binnenruimten een stuk draaglij- men bij grote evenementen en van gezondheidsklachten ker maken, maar uiteindelijk is tegen die hitteontwikke- bij de kinderopvang tot smeltend asfalt of bruggen die ling nauwelijks op te koelen – en bovendien vergereren niet meer sluiten. De waaier aan mogelijke problemen maakt wel duidie uiteindelijk het probleem. Met name in steden laat de delijk dat niet alles met ingenieurswerk is op hitte zich in toenemende mate voelen. Door te lossen. Stephanie Erwin, onderzoeker klide vele gebouwen, asfaltwegen en andere vermaatbestendige stad aan de HvA, werkt dan harde oppervlakten slaan steden de warmte ook aan een een nieuwe benadering van de gedurende de dag op, om die in de loop van de hittestresstest. ‘Nu vindt er eerst een stresstest avond en nacht langzaamaan weer af te geven. Het gevolg van dit Urban Heat Island (ste- Met gewone plaats, dan volgt er een risicodialoog met de ambtenaren die verantwoordelijk zijn voor delijk hitte-eiland)-effect is groot: in de stad mensen klimaatadaptatie, en eventueel nog met bekunnen de temperaturen tot wel 8 graden Celheerders van kwetsbare locaties’, zegt Erwin. sius hoger liggen dan in de direct omliggende wordt niet ‘Maar met de gewone mensen zelf wordt gebieden. Dat schaadt de economie – probeer gesproken niet gesproken. De ingenieursbureaus die maar eens te werken bij zulke verzengende de testen uitvoeren, missen die sociale comtemperaturen, of te slapen in een veel te warponent.’ Dan ontstaat het risico dat mensen me slaapkamer – maar belangrijker nog: het die weten waar ze moeten klagen wel worden kost levens. Door aan klimaatverandering toe geholpen, maar de kwetsbaren juist niet, wat te schrijven temperatuurstijging, sterven er in Nederland jaarlijks 250 mensen meer dan normaal, de hittestresstest van nu oneerlijk maakt, zegt Erwin – berekende het RIVM in 2021. Bij de hittegolf van 2020 die zich meteen verontschuldigt: ‘Sorry, maar ik ben nu eenmaal erg gepassioneerd over dit onderwerp.’ stierven er zelfs liefst 650 mensen meer. Bij de nieuwe benadering die óók en juist oog heeft voor gezondheids- en sociale aspecten en niet alleen Stresstest Als grootschalige inzet van airco’s niet de gewenste op- maar voor ruimtelijke ingrepen – hoopt ze ook gelossing is, wat dan wel? Hoe houden we de steden leef- meenten en ingenieursbureaus te betrekken. Een uitbaar bij deze stijgende temperaturen? Hoe beschermen gangspunt wordt maatwerk en het betrekken van alle we met name de kwetsbare groepen, zoals de ouderen, disciplines. ‘Niet alleen klimaatexperts, ingenieurs, vervan wie de gezondheid bij hittegolven in het geding keerskundigen en planologen, maar ook experts in de komt? Robert Scherpenisse, adviseur beheer op het sociale wetenschappen’, zegt Erwin. gebied van de bebouwde omgeving bij ingenieurs- en adviesbureau Antea Group, ziet een kanteling. ‘Maat- Kostbaar regelen tegen wateroverlast krijgen nog altijd vaker de Een stad hittebestendiger maken is een kostbare operanadruk en op dat vlak is de afgelopen jaren ook het tie. Architecten- en ingenieursbureau Sweco probeerde meeste werk verzet. Water kennen we immers al lang als enkele jaren geleden als eerste een schatting te maken bron van problemen. Van hitte was dat onbekend. Maar van wat het kost om de Nederlandse steden weerbaar te dat verandert nu. De bewustwording over hittestress maken tegen de gevolgen van klimaatverandering. Tot het jaar 2050 zou het gaan om een bedrag van groeit. Gemeenten reserveren ook bewust budget voor tussen de 32 en 62 miljard euro: het meeste om waterhet tegengaan van hitte.’ Sinds 2018 moeten gemeenten een stresstest laten overlast te voorkomen, en maximaal elf miljard ter uitvoeren op vier klimaatgerelateerde thema’s. Zo moet voorkoming van extra zieken en sterfgevallen en verduidelijk worden waar in de toekomst de risico’s liggen mindering van de arbeidsproductiviteit als gevolg van op het gebied van wateroverlast, droogte, hitte en over- toenemende hitte. Dat bedrag geldt alleen voor de aanpassing van de bestroming. Hoe zo’n test er in de praktijk moet uitzien, mogen de gemeenten zelf invullen; vaak zijn het ingeni- staande bebouwde omgeving. Nieuwbouw – is te hopen – kan in één keer goed. Maar Sweco’s senior adviseur eurs die ervoor worden ingeschakeld. ‘Welke aspecten we in zo’n onderzoek precies mee- klimaatadaptatie Elwin Leusink merkt in een whitepaper nemen, hangt af van de vraag van de betreffende ge- op dat ook klimaatadaptatieve nieuwbouw maar moeimeente’, zegt Scherpenisse. ‘Wil men weten waar de zaam op gang komt, waardoor het risico ontstaat

“

’’

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A ATA D A P TAT I E

De Klimaateffectatlas maakt hittestress zichtbaar. In elk van de steden is het enkele graden warmer dan in het buitengebied. De binnenstad van Amsterdam (foto onder) kleurt volledig donkerrood, op enkele parken, grachten en andere waterlopen na. KAART : KLIMAATFFECT ATLAS

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Botsende belangen: het isoleren van woningen is noodzakelijk om de energievraag te verlagen, maar kan er in de zomer toe leiden dat de hitte niet weg kan. foto : depositphotos

‘De dichtheid van de boomkroon blijkt belangrijker dan de hoogte van de boom’, zegt Kleerekoper op een conferentie van het AMS Institute onder de titel Reinventing the City, ‘maar ook de gezondheid van de boom speelt Dichte boomkronen De maatregelen die helpen tegen oververhitting van een een rol.’ Bij een gemiddelde temperatuur van ruim 30 stad zijn niet eens zo ingewikkeld om te bedenken. Sim- graden Celsius tijdens de metingen, bleef het in de schapelweg zijn drie factoren van belang. De eerste factor: het duw onder de bomen minstens 7 graden koeler. Volgens verlagen van de luchttemperatuur, wat kan door reflectie de officiële categorisering is er dan niet langer sprake van ‘sterke’, maar van ‘gematigde hittestress’. Conclusie: te beperken en verdamping te verhogen. In de praktijk bomen hebben echt effect. betekent dat: minder asfalt, meer groen en Kleerekoper: ‘Zelfs als niet is te voorkomen meer water. De tweede factor: het verlagen dat het heet wordt in de stad, dan is met bovan de gevoelstemperatuur door het bieden men toch een comfortabele plek te creëren.’. van schaduw, met andere woorden: plant bomen of maak waar dat niet kan overkappinMet bomen Ander groen helpt natuurlijk ook. ‘Waar gras groeit, is het 2 graden Celsius koeler dan waar gen. De derde: verminder de warmteopslag is een bestrating ligt’, zegt Kleerekoper. Groen is dus in materialen, om zo afkoeling na zonsondergang te bevorderen. Groene daken kunnen comfortabele zeker beter dan verharding, maar bomen maken een veel groter verschil. daarin een rol spelen. plek te Laura Kleerekoper, docent aan de Hocreëren Thermisch comfort geschool van Amsterdam, onderzoekt de Hittebestrijding wordt bij projecten nog lang ruimtelijke implicaties van klimaatadaptatieniet altijd meegenomen als ontwerpeis, zien maatregelen in steden. Voor het project ‘De ook Ronald Groen en Hester Thoen van inhittebestendige stad’, samen met onder meer genieursbureau Royal HaskoningDHV, waar Wageningen University & Research en Hogeschool Van Hall Larenstein, bracht ze enkele dagen door de eerste zich met de omgeving bezighoudt en de tweede op een zonovergoten Steve Bikoplein in Amsterdam vanuit het gebouwperspectief naar de hitteproblematiek Oost. ‘We hadden warme dagen nodig van 25 graden kijkt. Natuurlijk zijn er gebouwen met eigen eisen aan Celsius of meer, zonder wolken’, zegt ze. Van verschil- thermisch comfort, van kantoren en woningen tot atria. lende boomsoorten mat ze de gemiddelde koeling om Maar het blijft mondjesmaat. ‘Soms wordt bij het ontwerpen wel aan hitte gedacht, te kunnen vaststellen waaraan bomen hun verkoelende maar zelden als sturend element’, stelt Groen. ‘Terwerking nu precies ontlenen. ‘dat aankomende decennia onnodig extra kosten moeten worden gemaakt.’

“

’’

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A ATA D A P TAT I E

wijl gemeenten en initiatiefnemers eigenlijk geen excuus meer hebben om hitte te negeren, met alle beschikbare tools en inzichten over hitterisico's en hoe deze te verminderen.’ Bij grote nieuwbouwprojecten ligt dat overigens anders. Daar legt men al bij aanvang vaak de eis neer dat de wijk klimaatadaptief moet worden. In het ontwerp wordt dan veel ruimte genomen voor groen en waar het kan blijven verhardingen achterwege, stelt Groen.

Recordzomers Wereldwĳd was 2023 de warmste zomer ooit gemeten. De gemiddelde temperatuur lag met 16,8 graden Celsius liefst 0,7 boven het gemiddelde van de afgelopen dertig jaar. Ook in Nederland was het afgelopen jaar in de maanden juni, juli en augustus in De Bilt met een temperatuur van 18,4 graden Celsius bovengemiddeld warm: slechts vier keer werd een warmer gemiddelde gemeten in de zomermaanden. Al die vier keren waren deze eeuw: 2018 gaat met een gemiddelde van 18,9 graden aan de leiding. Het gemiddelde over de laatste dertig jaar: 17,5 graden. De temperatuur stĳgt de komende decennia naar

verwachting nog verder; hoeveel hangt af van de snelheid waarmee de uitstoot van broeikasgassen wordt gereduceerd. Die gemiddelde temperaturen zĳn niet eens het belangrĳkste, zegt Ronald Groen van Royal HaskoningDHV. De grootste impact uit zich namelĳk via de extremen: veel hogere maximumtemperaturen, veel meer tropische dagen en langduriger hittegolven. Een ander voor de gezondheid nadelig gevolg van het hitte-eilandeffect is de nachtelĳke hittestress: een toename van het aantal warme plaknachten waarin de temperatuur op de slaapkamer ruim boven de 20 graden Celsius blĳft.

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Wetten ontbreken Waar klimaatadaptatie niet eens zo heel lang geleden als sluitstuk op de begroting gold, wordt het onderwerp nu dus soms al serieus besproken in de ontwerpfase. Maar omdat een wettelijke verplichting ontbreekt, blijft actie toch vaak achterwege. ‘Als het gaat om duurzaamheid, dan zijn er allerlei verplichtingen waaraan aan opdrachtgever moet voldoen’, zegt Groen. ‘Maar er bestaat geen wetgeving die het verplicht stelt om rekening te houden met hittestress of wateroverlast door klimaatverandering.’ En daarom slaat de balans uiteindelijk toch vaak over naar de andere kant. ‘Dan wil men aanvankelijk wel maatregelen treffen tegen hittestress, maar blijken die uiteindelijk toch te duur of was er ineens geen ruimte meer voor’, zegt Groen. Dat het bij veel gemeenten nog onduidelijk is wie verantwoordelijk is voor dit dossier, speelt ook een rol. Traditioneel wordt klimaatadaptatie meestal onder waterbeheer geschaard, maar hittebestrijding is toch echt iets heel anders dan dijkbewaking. ‘Het zit dichter in de buurt van gezondheid’, zegt Thoen. Zij wijst erop dat het voor de openbare ruimte weliswaar vaak onduidelijk is wie in de hitteaanpak het voortouw moet nemen, maar bij gebouwen is dat wel helder: de eigenaar. En die pakt het vaak verkeerd aan door op die hete junidag zijn toevlucht te zoeken tot een energieslurpende airconditioning. Binnen en buiten ‘Het eerste wat er binnen moet gebeuren’, zegt Thoen, ‘is de zon buitenhouden door zonwering. Vervolgens moet je passieve koelmiddelen inzetten, bijvoorbeeld door goed te ventileren. Pas als allerlaatste redmiddel kun je een koelmachine toevoegen. Want bedenk wel: airco’s produceren veel warmte en die geven ze af aan de omgeving. Dan wordt het binnen wel koeler, maar buiten wordt het probleem alleen maar groter.’ Het is een van de voorbeelden van het ingewikkelde samenspel tussen binnen- en buiten, tussen gebouwen en de openbare ruimte. Het beperken van hittestress moet buiten beginnen, zeggen de experts: door de stad zo groen mogelijk in te richten, met veel schaduw en veel water. ‘Maatregelen buiten werken samen met de maatregelen die binnen kunnen worden genomen’, zegt Thoen, die pleit voor integraal ontwerpen van binnen- en buitenruimte. Pas als buiten alle middelen zijn uitgeput, komt extra koeling binnen om de hoek. ‘Onze lichamen kunnen best tegen een beetje warmte’, relativeert Thoen. ‘We zijn er alleen niet meer zo aan gewend.’ Dat geldt natuurlijk niet voor kwetsbare groepen. Voor hen is bij stresstesten wel degelijke extra aandacht. Het RIVM, het FOTO : SHUTTERSTOCK

KNMI en de GGD’en hebben met name voor die mensen dan ook een hitteplan in het leven geroepen, bedoeld om sterfte en ziekte door hittegolven te voorkomen. Het is een manier om het gedrag van mensen te beïnvloeden, door ze te wijzen op het belang van onder meer ventileren, niet in de zon zitten, veel water drinken en de zonwering neerlaten.

tot 2 graden Celsius reduceren – en het kan ook helpen water vast te houden en de luchtkwaliteit te verbeteren. Alle gevels wit verven? Ook dat kan een klein beetje helpen, weet Kleerekoper, al is het effect bij nieuwe, goed geïsoleerde gebouwen verwaarloosbaar.

Stedelingen zoeken verkoeling aan de waterkant. beeld : depositphotos

3-30-300 Reserveer meer ruimte voor groen, zegt ook Wenselijkheid ingenieur Scherpenisse van Antea Group, bijMisschien moeten we het de komende devoorbeeld door het versmallen van rijbanen. cennia vooral van dit soort adviezen hebHij wijst op het belang van de vuistregel ‘3-30Reserveer ben. Want alle steden in het land volledig 300’: iedereen moet vanuit z’n huis drie bomen op de schop nemen om ze klimaatbestendig meer ruimte kunnen zien, 30 procent van de wijk moet met te maken, is een project van de lange adem. bomen zijn beplant en binnen driehonderd voor groen meter moet er een verkoelend parkje of groen Allereerst zullen we als samenleving de vraag moeten beantwoorden of we dat wel wenserecreatiegebied zijn. lijk vinden. Waarom moeten we onze steden ‘Wat we ook doen’, zegt Groen, ‘we hebben inrichten op die twee weken per jaar dat het een flinke opgave op het gebied van hitte. Ook echt veel te heet is? Het lijkt een legitieme al maken we alles groen: die opgave blijft hoe vraag, al zou die ook voor bijvoorbeeld dijkdan ook groot. Als we onze wijken niet goed versterkingen kunnen worden gesteld: dat extreem hoge inrichten en onze gebouwen slecht vormgeven, dan water waartegen die ons beschermen komt immers ook maken we de problemen nog veel groter.’ Maar, zo vult maar zelden voor. Thoen meteen aan: ‘Aan de andere kant: als we nu goed Alle huizen in de stad van een groen dak voorzien? en hittebestendig ontwerpen, dan blijft het allemaal nog Volgens simulaties kan het de luchttemperatuur met 1 een beetje te behappen.’ •

“

’’

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Neem nu een kennismakingsabonnement

EN ONTVANG DRIE NUMMERS VOOR SLECHTS € 25,deingenieur.nl/abonnement

Möring

Het omvangrĳke werk van schrĳver Marcel Möring omvat onder meer Eden (2017), Amen (2019) en Familiewandeling (2021).

Levensvormen met bewustzĳn Denkend over artificiële intelligentie herinnerde ik mij manningsleden, een keuze die hem in grote geestelijke ineens Robert Nozick, de Amerikaanse filosoof die de problemen brengt omdat hij zich er van bewust is dat academische wereld in het begin van de jaren tachtig beide patiënten even ernstig gewond zijn en hij dus op schokte met zijn pragmatische gedachte-experimenten. irrationele gronden voor een van hen moet kiezen. Als de denkende machine aan boord komt, blijkt het Nozick dacht onder meer na over de vraag wanneer men van een persoon kon spreken. Was dat als er bewustzijn een bom te zijn en geen kleintje ook. Het is bovendien was? De meeste mensen antwoordden daarop intuïtief een zeer slimme bom, een die begint waar onze kruis‘ja’. Maar als ze vervolgens de vraag kregen voorgelegd raketten stoppen. Hij dwingt de Voyager koers te zetten of hersens op sterk water, volledig intact en volgens een naar zijn doel, een dichtbevolkte planeet. De situatie EEG prima werkend, dan ook ‘een persoon’ waren, sloeg wordt pas opgelost als een van de bemanningsleden op de bom blijft inpraten en hem aan het twijfelen brengt. de aarzeling toe. Het is een dilemma dat in de Voyagerreeks van Star Daarmee is het apparaat nog meer een levensvorm met Trek met regelmaat wordt uitgewerkt. Het probleem van een bewustzijn geworden dan we al dachten, want als ‘denkend leven’ is in Star Trek niet meer van intermense- iets kenmerkend is voor wat wij, bij gebrek aan andere lijke aard. Er is een onuitgesproken vanzelfsprekendheid denkende levensvormen, ‘menselijkheid’ noemen is dat wel het innerlijke conflict van dat alle humanoids gelijkwaardig zijn. Zelfs de morele, ethische of emotionemeest afwijkende levensvormen – hoornige le aard. types met chitinehuiden en rare uitsteeksels Twĳfel. Twijfel. Kom daar eens om – vallen als vanzelf onder de verlichte direcKom daar eens in deze heftige tijden waarin tieven van de Federatie. bijna iedereen alles ontzetHet probleem van de identiteit, de ‘ander’, om in deze tend zeker lijkt te weten en ontstaat wanneer de vraag rijst of we nog te heftige tĳden daaraan ook van alles en nog maken hebben met een levensvorm. Dat thewat ontleent. Als je niet twijma wordt uitgewerkt in de Voyageraflevering felt, mag je snelwegen blokke‘Warhead’ (19 mei 1999), waarin een noodsignaal wordt gepeild op een onbewoonde planeet. Een ren met brandende strobalen en trekkers of met bezorgpatrouille wordt naar beneden gestraald en ontdekt de grootouders en een strijkkwartet. Zonder twijfel kun daar een sigaarvormig object dat zich in de rotsen heeft je kunstwerken vernielen of vanachter een masker dit of geboord. Men heeft geen idee wat het is en wil al terug- dat eisen terwijl je vrienden het plaveisel opbreken en keren naar het schip, als de dokter – zelf een programma, kantoren slopen. Twijfel zit de waarheid in de weg die jij dat zijn vorm ontleent aan holografische projectie – in alleen in pacht hebt, een waarheid waarover niet hoeft staat blijkt met het object te communiceren. Hij pleit te worden gesproken en waarnaar alleen maar dient te hartstochtelijk voor redding van de machine, aangezien worden gehandeld. Omdat Star Trek een televisieserie is, moet elke aflehet hier een levensvorm met bewustzijn betreft. De hartstocht waarmee de dokter redding van die vering eindigen met een oplossing. Over die luxe bedenkende machine bepleit, verbaast niemand. Hij beschikken wij niet. In het gunstigste geval geraken we vindt zich immers zelf in het schemergebied van wat de al voortmodderend tot een patstelling die een tijd blijft Voyagerbemanning ‘leven’ noemt. Hij is een program- bestaan totdat er voldoende tijd overheen is gegaan om ma, een verzameling algoritmen en instructies, dat wel- de scherpe randen van het dilemma af te slijten. Maar ik dwaal af. AI, daar had ik het over. iswaar zeer levensecht is, maar tegelijkertijd kan worden Ik heb, na lang twijfelen, besloten een AI-geheelontuit- en aangezet, geherprogrammeerd en desgewenst voorzien van een ander uiterlijk. Men heeft de dokter houder te worden. Ik wil het niet in mijn telefoon, zeker echter opgenomen in de levensvormenclassificatie, om- niet in mijn auto en ik hoop van ganser harte dat ik er dat hij zelflerend is en dilemma’s kent. In een andere af- ook in de gezondheidszorg van verschoond blijf. Pas als levering moet hij in een klassieke triage kiezen tussen het mogelijk is om een artificiële intelligentie aan het de behandeling van twee levensgevaarlijk gewonde betwijfelen te brengen zal ik mijn besluit heroverwegen. FOTO : HARRY COCK

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

U-Boat Worx in Breda opereert in een nichemarkt. In bijna twintig jaar tijd leverde het zo’n zestig ASML’s onderzeeërs. nieuwe foto High : u -NA-systeem. boat worx 22

DE INGENIEUR • JUNI 2024

SCHEEPSBOUW T E K S T: R O E L V A N D E R H E I J D E N

Mini-onderzeeërs voor plezier of onderzoek worden in elkaar gesleuteld in Breda

Onderwaterspeelgoed op bestelling Precies een jaar geleden verging de mini-onderzeër Titan tijdens een expeditie naar het wrak van de Titanic. Het particuliere duikbootje bleek niet bestand tegen de druk op grote diepte. Hoe het wél kan, bewijst het Brabantse U-Boat Worx, een van de twee bouwers in de wereld van onderzeeërs voor de particuliere markt. Hoe bouwt het bedrijf plezieronderzeeërs die absoluut veilig zijn?

voren. Onze stemmen klinken hol en de radio in de werkplaats sterft weg. Als ik voorin zit en mijn arm uitsteek, verwacht ik de kunststof bol te voelen, maar mijn hand raakt niets. Pas wanneer ik vooroverbuig, voel ik het materiaal dat met gemak de waterdruk op een diepte van driehonderd meter weerstaat. Het prijskaartje van dit negen ton wegende zeemonster? ‘Deze begint bij vijf miljoen euro’, zegt Heijdra naast me. De prijs illustreert het soort klanten waarop het Brabantse bedrijf met zo’n vijftig vaste werknemers mikt. Dat zijn doorgaans niet de miljonairs, maar de miljardairs. Maar achter die wereld van champagnehouders en onderwaterkaviaar zit keihard ingenieurswerk.

In vrijwel niets lijkt het ding voor me op het beeld dat ik van onderzeeërs heb. Geen zwarte stalen sigaar, geen uitstekende toren met periscoop. Wat ik zie zijn Ferrarirode kunststof panelen, strakke vinnen en aan de voorkant een grote doorzichtige bol met daarin drie stoelen met vijfpuntsgordel die zo uit een supercar lijken te komen. De vier grote propellers aan de achterzijde vertellen me: dit vaartuig is gemaakt voor snelheid. De schoenen moeten uit als ik de gammele bijzettrap aan de achterkant van het vaartuig op klim. Over de rug van de onderzeeër loop ik naar voren en volg Roy Heijdra, marketing manager van U-Boat Worx, die voor me afdaalt door een luik. Ik manoeuvreer me over de centrale bestuurdersstoel de cabine in en beweeg naar

Het prototype van de Super Sub in de werkplaats van U-Boat Worx. Met een geadverteerde snelheid van tien knopen is dit de snelste privéonderzeeër op de markt. foto : roel van der heijden

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

SCHEEPSBOUW

Een model uit de Cruise Sub-serie. Elk van de bollen biedt plek voor drie personen. De piloot kan door de patrijspoort naar buiten kijken. foto : roel van der heijden

Grote dikke bollen Vanuit de bol van de Super Sub heb ik een onbelemmerd zicht op de buitenwereld. Binnenkort is daar misschien wel een scheepswrak of een door het water glijdende reuzenmanta te bewonderen. Nu ligt er een werkplaats. Tussen de verrijdbare tafels met gasflessen en slangen, steigers en stellingkasten met kunststof panelen ontwaar ik pakweg acht mini-onderzeeërs. Wat ze gemeen hebben, zijn grote bollen van hoofdzakelijk acrylaat, een ijzersterke en doorzichtige kunststof die veel mensen kennen van levensgrote aquaria. Sommige bollen zijn ingepakt in groen plastic. Het is de dikte van die bol die de drukbestendigheid bepaalt. De bol van de Super Sub waarin wij zitten, heeft een dikte van negen centimeter acrylaat. Een onderzoeksonderzeeër die tot drie kilometer afdaalt, krijgt dertig centimeter. De bollen vormen de overeenkomst tussen de onderzeeërs, de technische delen daaromheen verschillen per model. De Super Sub heeft een lang achterstel waar de bol aan de voorkant uitsteekt. De feloranje C-Researcher – een onderzoeksschip voor vijf personen met veel lampen en een grote robotarm – lijkt qua ontwerp een beetje op het veel kleinere instapmodel NEMO: de achter- en 24

DE INGENIEUR • JUNI 2024

onderkant bestaat uit gekleurde panelen, die de bol aan de zijkant als het ware omarmen. Dat is weer anders bij een exemplaar uit de Cruise Sub-serie. Die heeft twee bollen, beide met plek voor drie personen. De bollen zijn verbonden met een stalen cilinder met een grote patrijspoort waardoor de piloot naar buiten kan kijken. Het stalen frame dat alles draagt heeft op elk van de hoeken ledverlichting en aan de bovenkant een aantal grote gasflessen met perslucht om de ballasttanks te vullen. Ook is er een gasfles aan boord met voor drie dagen noodluchtvoorziening voor de bemanning en een door U-Boat Worx zelf ontwikkelde drukbestendige lithiumionbatterij, zegt Heijdra. Een ontbrekend paneel van de NEMO onthult een indrukwekkende ‘verdeeldoos’ waaruit zo’n twaalf stalen leidingen komen. Deze hydrauliek stuurt de kleppen van twee ballasttanks aan de zijkant. Voor alles geldt: houd het simpel en gebruik bewezen technieken. Zo is volgens Heijdra op olie gebaseerde hydrauliek veiliger dan elektrische kleppen. ‘Normaal gesproken bestuur je de onderzeeër met een aanraakscherm en joystick, maar in nood kun je alles besturen met ventielen in de cabine’, zegt hij.

De plek voor de piloot in de Super Sub. foto : roel van der heijden

reddingswerkers brokstukken van het geïmplodeerde vaartuig op de bodem, niet ver van de Titanic. Niemand had het ongeluk overleefd. Volgens Rush belemmeren de strenge veiligheidseisen de innovatie van onderzeeërs. Heijdra is het daar niet mee eens. ‘Er valt genoeg te innoveren binnen de bestaande regels. Rush ging naar een diepte van bijna vier kilometer met een materiaal dat daarvoor fundamenteel ongeschikt is. Veiligheidssystemen ontbraken en de onderzeeër was aan het oppervlak van binnenuit niet zelf te openen. Rush was een hobbyist’, zegt hij. De C-Researcher is te bestellen voor een diepte van maximaal drieduizend meter. Heijdra laat weten dat een model voor nóg dieper tegen praktische problemen aanloopt. Het zicht vanuit zo’n (dikke) bol raakt vervormd en systemen buiten het drukvat moeten aan hoge eisen voldoen. De onderzeeër wordt met al dit extra materiaal zwaar en heeft daardoor ook weer een groter drijfsysteem nodig. De hamvraag is ook of iemand die zou kopen. Heijdra: ‘De bouwtekeningen voor het 3000-meter-model liggen klaar, maar tot nu toe bestelde niemand het.’ Backupsystemen Koolstofvezel is dus een no go bij U-Boat Worx. Ik zie het slechts terug bij een onderdeel van een railing en bij een (sier)vin van een propeller. Verder zijn alle cruciale systemen meerdere keren uitgevoerd. Niet alleen propellers, batterijen, ballasttanks en de zuurstofvoorziening,

Testen, testen, testen De bouw van de onderzeeërs vindt in etappes plaats in Breda. Tussendoor gaan de vaartuigen op pad voor testen. De eerste check gebeurt in een grote compressietank in het Schotse Aberdeen waar de onderzeeërs 1,5 keer de druk van de geadverteerde diepte te verwerken krijgen. Daarna gaat de bouw verder in Breda. Er is ook een test in het water. Om te beginnen in het Zeeuwse Grevelingenmeer, waar Defensie een veertig meter diepe ‘duikersput’ heeft om kikvorsmannen te trainen. Iedere NEMO gaat daar naar beneden, zegt Heijdra. Diepzeetesten vinden plaats in kalme Noorse fjorden, die op sommige plekken meer dan een kilometer diep zijn. U-Boat Worx staat er zich op voor dat het zich aan alle veiligheidsvoorschriften van de industrie houdt. Ontwikkeling van de onderzeeërs gebeurt in samenspraak met maritiem classificatiebureau DNV en ieder vaartuig ontvangt een certificering. Niet alle onderzeeërs in de wereld krijgen zo’n keurmerk. Een van de meest beruchte onderzeeërs was in dat opzicht misschien wel de Titan, ontwikkeld door de Amerikaanse ondernemer Stockton Rush. Hij bouwde – tegen alle conventies in – een diepzeevaartuig met een ruim twaalf centimeter dikke cilinder van koolstofvezel. Dat is ijzersterk materiaal, maar ook broos: onder grote spanning kan het plots barsten of verbrokkelen. Precies dat gebeurde toen Rush in juni 2023 met vier anderen op weg was naar het wrak van de Titanic op een diepte van 3800 meter. Na een dagenlange zoektocht vonden

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

SCHEEPSBOUW

In de hal van de werkplaats van U-Boat Worx staat een keur aan modellen. foto : u - boat worx

Nieuwe onderzeeërs voor Defensie In maart werd bekend dat het Franse bedrĳf Naval vier nieuwe onderzeeërs voor Defensie mag bouwen, dit tot teleurstelling van het Nederlandse bedrĳf Damen dat in de race was voor de order. De kosten bedragen vier tot zes miljard euro, wat het de duurste Defensiedeal maakt sinds de aanschaf van F35-straaljagers. De nieuwe onderzeeërs worden waarschĳnlĳk zo’n tachtig meter lang en bieden plek aan

ongeveer zestig personen. Ze zĳn uitgerust met de nieuwste spionage-apparatuur en krĳgen een luchtsluis om speciale eenheden en onbemande onderzeeërs te lanceren. De schepen vervangen de vier in Nederland gebouwde onderzeeërs van de zogenoemde Walrusklasse, waarmee de Koninklĳke Marine sinds de jaren negentig vaart. Naar verwachting worden de nieuwe onderzeeërs vanaf 2034 opgeleverd.

DE INGENIEUR • JUNI 2024

maar ook de communicatiesystemen. Een operator aan het oppervlak houdt contact met de bemanning via de subphone (een onderwatertelefoon die werkt met geluidsgolven), een ultra-short baseline acoustic positioning system geeft de locatie van de onderzeeër door en het vaartuig is op te sporen via een ping. Komt de onderzeeer echt in de problemen, dan kan die een boei aan een lang koord naar boven schieten. Het koord is sterk genoeg om het gehele vaartuig aan naar boven te trekken. Heijdra vertelt dat de onderzeeërs standaard een positief drijfvermogen hebben: in principe bewegen ze vanzelf langzaam naar het oppervlak. Maar in geval van nood kan de piloot een loden bodemplaat van 750 kilogram loskoppelen, waarna de onderzeeër omhoog schiet. Hoe goed U-Boat Worx zich ook aan de voorschriften houdt, op beurzen waar het bedrijf staat, praat iedereen over het ongeluk met de Titan, zegt Heijdra. En dat is schadelijk voor de business. ‘De mensen die onze onderzeeërs hebben, weten hoe veilig ze zijn, maar ik kan me voorstellen dat het ongeluk met de Titan potentiële kopers die nog twijfelen over de aanschaf afschrikt, zegt hij. ‘Helaas staan er na Rush weer nieuwe avonturiers klaar met zelfgebouwde onderzeeërs.’ NEMO voor miljonairs U-Boat Worx opereert in een nichemarkt. In bijna twintig jaar tijd leverde het zo’n zestig onderzeeërs. Er wordt gebouwd voor grote touroperators die een onderzeeër kopen voor hun cruiseschip of resort en voor wat Heijdra de ‘top 1-procent’ noemt: de allerrijksten der aarde. In die laatste gevallen gaat het vaak om op maat gemaakte onderzeeërs. ‘De klant schrijft dan op wat hij

In de werkplaats wordt een speciale drukbestendige lithiumionbatterij klaargemaakt voor installatie. foto : u - boat worx

wil en dan hangen wij er een prijskaartje aan’, zegt hij. Bijna niets is te gek. Sommige onderzeeërs hebben een camerasysteem ‘waarop de BBC jaloers zou zijn’, of een lichtbak ‘vergelijkbaar met een voetbalstadion’. En ben je slecht ter been? Voor een klant bouwde het bedrijf een lift waarmee die vanaf het jachtdek zo de onderzeeër in kan zakken. In een poging een iets grotere markt aan te boren ontwikkelde het bedrijf de NEMO, een relatief compacte tweepersoonsonderzeeër die naar een diepte van honderd meter kan – het meest interessante deel van de zee volgens Heijdra. Dit ‘instapmodel’ is voor een miljoen euro te koop. NEMO is het eerste ‘massaproduct’ van U-Boat Worx: de onderzeeërs worden gebouwd voordat ze zijn verkocht, dus niet op bestelling. Massaproductie is in dit verband wel relatief: er worden steeds reeksen van vijf onderzeeërs gebouwd. Ze zitten nu op nummer zestien. Toch is de ontwikkeling van dit model anders dan die van eerdere typen. Meer dan bij andere onderzeeërs wordt het bouwproces gestroomlijnd en is het gericht op serieproductie. ‘We gebruiken bijvoorbeeld zoveel mogelijk bouten van dezelfde maat. En waar mogelijk besteden we zaken uit. Vroeger bogen we de leidingen voor de hydrauliek zelf, nu laten we dat doen’, zegt Heijdra. Bijkomend voordeel is dat de bouwers het assembleren van steeds dezelfde onderzeeër steeds beter in de vingers krijgen en er steeds minder uren voor nodig zijn. Daarnaast beschikt het bedrijf over een eigen compressietank om de NEMO’s te testen. Een cilindervormig, blauw gevaarte staat in de hoek van een hal. Dat was een behoorlijke investering, zegt Heijdra. Maar het scheelt de trip naar Aberdeen die enkele weken duurt.

Nederlands trots Hoewel de eerste zichzelf voortbewegende duikboot in 1620 door de Nederlander Cornelis Drebbel werd gebouwd, lijkt ons land niet een voor de hand liggende plek voor een specialistische duikbootbouwer. De Noordzee is ondiep en troebel, niet de beste plek voor een duik. Maar zo gek is het niet: Nederland is wereldwijd vermaard om zijn (super)jachtenbouw, gevaarten met een lengte van soms wel meer dan honderd meter. Dit is precies het soort schip waarvan een eigenaar wel eens een ‘speeltje’ voor ónder water wil aanschaffen. De lijntjes met de jachtbouwers zijn kort, zegt Heijdra, ook omdat U-Boat Worx de ‘integratie’ van de onderzeeer met een jacht aanbiedt. Dat is bijvoorbeeld een kraan om de onderzeeër te manoeuvreren en een opslag op of onder het dek. Het kan ook andersom. ‘We hadden een klant die al een onderzeeër had en de jachtbouwer vroeg om er een schip omheen te ontwerpen’, zegt hij. Het bedrijf is ingebed in de Nederlandse industrie, naar verluidt komt zo’n 70 procent van de onderdelen uit eigen land. De klandizie is daarentegen vrijwel exclusief internationaal. Zijn die kopers erg betrokken bij de bouw van hun privé-onderzeeër? Meestal niet, zegt Heijdra tot zijn spijt. ‘Deze mensen hebben doorgaans een ongelofelijk druk leven.’ Over wie die mensen zijn houdt hij steevast zijn lippen stijf op elkaar. Maar bekend is inmiddels het verhaal van de kroonprins van Abu Dhabi die in 2015 een onderzeeër van drie miljoen euro bestelde en deze vervolgens jarenlang ongebruikt in een loods liet staan. Voor de eerste duik moest het ding eerst weer terug naar Breda voor onderhoud. Dat was in 2022. ‘Hij staat hier nog steeds’, zegt Heijdra. • JUNI 2024 • DE INGENIEUR

ONDERWIJS T E K S T: H E N K T O L S M A

Een inleiding in de techniek

Alles draait om materialen en energie Wie zich wil inlezen in het veelomvattende domein der techniek kan lang zoeken naar geschikt boek. Daarom werkt techniekjournalist en elektrotechnisch ingenieur Henk Tolsma aan een inleiding in de techniek. Hij roept de lezer op mee te denken over de invulling van zijn boek.

Jaren geleden vroeg een journalistieke collega met een alfa-opleiding mij of er ook een inleiding in de techniek bestaat. Hij wilde zich inlezen. Ik antwoordde hem dat zoiets er niet is. Maar zijn vraag zette mij aan het denken. In andere domeinen van de wetenschap – de economie (Arnold Heertje), psychologie en sociologie – bestaat zo’n inleiding of introductie wel, ofwel als boek of als collegedictaat. Inmiddels zijn er ook inleidingen in de wiskunde, meetkunde en geologie. Maar een inleiding in de techniek... Hoe zijn (bijna) alle domeinen van de techniek onder één noemer te brengen? Het lijkt zo goed als onmogelijk, maar in een werkelijke introductie van de techniek moet dat wel gebeuren. Invalshoek Ik denk zo’n invalshoek te hebben gevonden door techniek te beschouwen als het werken, manipuleren en spelen met materialen, energie en informatie- en communicatietechniek. In elk voorwerp, elk apparaat of elke constructie, in elk domein van de techniek, altijd draait het in miljoenen variaties om combinaties van materialen en energie, steeds vaker in verbinding met ICT. Elk product, hoe klein ook, en elke constructie is opgebouwd uit materialen. Er is energie nodig om ze te produceren en in werking te houden, en steeds vaker zijn ze voorzien van ingebouwde ICT om de bruikbaarheid en inzetbaarheid te vergroten en te verfijnen. In het boek werk ik dat idee verder uit. Het begint met drie uitgebreide hoofdstukken over materialen, energie en ICT. Deze vormen de kern van het boek zoals ik dat voor me zie. Materialen Bij het behalen van de eerste wereldtitel in de Formule-1 door Max Verstappen speelde de conditie van de banden van zijn auto en die van zijn rivaal Lewis Hamilton een beslissende rol. Rubber gaf de doorslag. Vliegtuigen hebben de voorbije eeuw een ontwikkeling doorgemaakt 28

DE INGENIEUR • JUNI 2024

van hout naar metaal naar kunststof. De klank van een akoestische gitaar wordt beïnvloed door de keuze van de houtsoort. Rond 1800 hadden ontwerpers en constructeurs slechts een paar honderd materialen tot hun beschikking. Kunststoffen bestonden nog niet – nu zijn dat er meer dan 45.000. Er waren geen lichte legeringen (aluminium kwam pas in de vorige eeuw) – nu duizenden. Er waren geen high-performance composieten – nu zijn er honderden. Ingenieurs beschikken inmiddels over zo’n 160.000 verschillende materialen. Smeerolie Energie speelt een dominante rol in de techniek. Bij elke toepassing van materialen is energie nodig. Bij het winnen van grondstoffen, het omzetten ervan in materialen, het maken van producten uit materialen, het gebruiken van die producten en het afdanken ervan. Tussen elk van deze stappen is energie voor transport nodig. En in elke fase zijn ingenieurs aan het ontwerpen en construeren, ook dat kost energie. Zelfs de productie van het kleinste schroefje, nietje of speldje vergt energie. Energie is de smeerolie – soms letterlijk – van de techniek. Momenteel wordt omgeschakeld van fossiele naar duurzame energiebronnen. De energievoorziening van de kassen in het Westland met geothermie, zon, wind en aardgas, laat zien waar dat naar toe moet. Aquathermie, de voor Nederland enig bruikbare vorm van energiewinning uit water, is nog nauwelijks ontwikkeld. Ook is het de vraag of kernenergie nog een kans krijgt. ICT Met embedded ICT – elektronica, software, sensoren en actuatoren – werken machines en installaties efficiënter en verfijnder. Dit betreft bijvoorbeeld navigatie in auto’s, stabilisatie van het Ampelmann-platform op ruwe zee en ook onderhouds- en besturingssoftware in machines. De ICT maakt ze echter ook kwetsbaarder voor storingen en hacken. Kunstmatige intelligentie (AI) is de volgende

fase. Die biedt vele kansen voor technische ontwikkelingen. Dat geldt ook voor communicatie van tekst, beeld en geluid, maar hier moet worden gewaakt voor misleiding. Een ultiem AI-doel is zelfrijdend verkeer, maar het is nog niet gelukt de laatste stap te zetten. Basiswetenschappen Na deze drie hoofdstukken volgen zeven kortere hoofdstukken over ‘het technische proces’. Machines, robots, drones en slimme gebouwen en bruggen krijgen in de volgende stappen definitief vorm: research & development, ontwerpen, construeren, produceren, gebruiken, onderhouden en afdanken. Daarna volgen hoofdstukken over ‘de taal van de techniek’: de basiswetenschappen wiskunde, natuurkunde en scheikunde, het meten en tekenen, en de wetgeving die de technische ontwikkeling reguleert. Door normalisatie en met octrooien wordt de technische ontwikkeling vastgelegd. Zaken als betaalbaarheid, produceerbaarheid, bruikbaarheid, en politieke en maatschappelijke haalbaarheid komen in elk hoofdstuk aan de orde. Zo ook het streven naar duurzaamheid, momenteel de belangrijkste drijfveer achter de technische ontwikkeling.

De technische ontwikkelingen worden veelal besproken aan de hand van cases, anekdotes, uitspraken van deskundigen en citaten uit boeken en tijdschriften. Het boek besluit met de beantwoording van de vraag wanneer iemand kan zeggen dat die verstand van techniek heeft. De werktitel van het boek luidt Zoveel bereikt, en nog zo ver te gaan. Die heb ik ontleend aan het millenniumnummer van dit maandblad. In deze titel zit alles wat de technische ontwikkeling kenmerkt: we zijn al enorm opgeschoten ten opzichte van vroeger eeuwen, of zelfs maar vijftig of vijfentwintig jaar geleden, maar we zijn er nog lang niet. Het moet nog veel beter, efficiënter en duurzamer. •

Of het nu gaat om de waferstepper van ASML, de F1-auto van Max Verstappen, de Maeslantkering of de kassen in het Westland: allemaal zĳn ze opgebouwd uit materialen en er is energie nodig voor productie en functionering. foto : depositphotos

Denk mee! Henk Tolsma nodigt de lezers van De Ingenieur van harte uit om suggesties te doen voor verdere invulling van dit boek door voorbeelden aan te dragen die elk hoofdstuk verder kunnen illustreren en aan te geven welke inzichten hĳ mogelĳk heeft gemist. Stuur uw reactie naar redactie@deingenieur.nl. JUNI 2024 • DE INGENIEUR

ROBOTICA T E K S T: M A R L I E S T E R V O O R D E

Inspectierobot voor eerste verkenning

BAS speurt naar gevaar Wie als eerste een brandend gebouw binnengaat, weet nog niet of er sprake is van ontploffings- of instortingsgevaar. Een groot risico voor brandweerlieden en andere hulpverleners. Robot BAS, een inspectievoertuig, gaat de reddingswerkers nu voor. Op een frisse vrijdag aan het begin van mei verzamelt een groepje mensen zich iets ten zuiden van het Drentse dorp Wijster. De kleine buitenwijk lijkt wel wat op een rampgebied. Het huis aan de Hoofdstraat staat er zwartgeblakerd bij en ook in een woning verderop lijkt brand te hebben gewoed. Hetzelfde geldt voor de trein, op een stuk rails dat nergens heengaat of vandaan komt. We bevinden ons op het oefenterrein van BON Holding, het vakbekwaamheidsinstituut voor de brandweer van Noord-Nederland. Hier leren brandweerlieden in een gecontroleerde omgeving hoe ze een brandend huis moeten ingaan en vuur blussen, zodat ze bij echte branden weten wat ze moeten doen.

Het huis aan de hoofdstraat staat er zwartgeblakerd bij. foto : de ingenieur 30

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Soms is dat niet genoeg om de veiligheid van de brandweerlieden te garanderen. Zo kwamen op 9 mei 2008 drie brandweerlieden om het leven bij het blussen van een brand in een loods bij het dorpje De Punt in Noord-Drenthe, een tragedie die zich in het collectieve geheugen van de brandweer heeft gegrift. De oorzaak was een onverwachte ontploffing van opgehoopte rookgassen. Of dit soort gassen in een gebouw aanwezig is, is van buitenaf niet te zien. Ook instortingsgevaar is vaak van binnenuit beter zichtbaar, met alle risico’s van dien. ‘En die risico’s willen we niet. Wij geven om onze mensen’, zegt Jeroen Antoons, projectleider extended reality en digitale ontwikkelingen bij de Veiligheidsregio Noord.

Bij de demonstratie zijn de beelden van de 360-graden- en warmtecamera te zien op een groot scherm. Hulpdienstmedewerkers kijken met een VR-bril live met BAS mee. foto : de ingenieur

Geniaal in eenvoud ‘Er is geen nieuwe technologie voor BAS ontwikkeld’, vertelt Alfred Echten, algemeen directeur van Bork Groep. ‘BAS is geniaal in zijn eenvoud.’ Wel zit er véél techniek in de robot en werkten er veel partners aan mee. ‘En er waren nog best wat technische uitdagingen te overwinnen om hem goed werkend te krijgen’, zegt Arjan Kuiper, mede-eigenaar van Emit IT in Emmen, het bedrijf dat de warmtebeeldcamera, de 360-gradencamera en het mobiele internetmodem voor BAS leverde. Zo willen hulpverleners graag dat de beelden een zo hoog mogelijke resolutie hebben, maar is het ook zaak deze snel binnen te krijgen. ‘Soms wordt de verbinding door de afstand of omstandigheden zo slecht, dat deze de hoge resolutie niet meer aankan’, zegt Kuiper. ‘Dan valt het beeld helemaal weg. Dat is natuurlijk het laatste wat

BAS is geschikt voor (zeer) oneffen terrein. De vier zwarte, verticale staven komen in beeld, zodat de kijker weet wat de oriëntatie is van het karretje. Daarnaast beschermen ze BAS enigszins tegen beschadigingen van buitenaf. foto : bork groep

je wilt.’ De ontwerpers van Emit IT losten dit op door de beeldresolutie adaptief te maken: deze past zich nu aan de kwaliteit van de verbinding aan. Kuiper: ‘Dan valt het beeld niet meer weg als de verbinding achteruitgaat, maar wordt het gewoon iets minder scherp.’ De neus van BAS – de gasdetectiesensoren – zijn van het type plug-and-play. Hiermee kan de gebruiker zelf kiezen welk gas BAS waarneemt, waardoor de robot niet alleen voor brandende gebouwen, maar ook voor het opsporen van lekkende leidingen kan worden gebruikt. ‘Momenteel detecteert BAS vooral explosiegevaar, door de aanwezigheid van brandbare gassen zoals methaan, propaan, butaan en waterstof te meten’, zegt Khoa Nguyen, commercieel directeur van het bedrijf BaSystemen dat de sensoren leverde. Dat is behoorlijk geavanceerd, legt hij uit, want de meeste conventionele sensoren kunnen dat onderscheid niet maken. ‘Die vertalen alles wat ze aan koolwaterstoffen meten naar methaan, waarop ze zijn gekalibreerd. Daardoor schatten ze de concentraties van de brandbare gassen soms toch verkeerd in.’

Zes wielen Om die reden ontwikkelde sloop- en saneringsbedrijf Bork Groep met een aantal consortiumpartners de inspectierobot BAS: Bork Automated Services. Misschien was ‘Basje’ een betere naam geweest, want het inspectievoertuig is met zijn lengte van 50,5 centimeter, breedte van 44 centimeter en hoogte van 42,5 centimeter niet veel groter dan een stofzuiger. ‘Daar hebben we speciaal om gevraagd’, zegt Antoons. ‘Zo kan hij zo laag mogelijk onder de rook blijven, voor het beste zicht.’ Vandaag wordt het prototype van BAS gedemonstreerd en voor het eerst een brandend huis ingestuurd in het bijzijn van potentiële klanten en andere belangstellenden. Het karretje heeft zes wielen, waarmee het een snelheid kan bereiken van zeven kilometer per uur. Het is uitgerust met een 360-gradencamera, een hittecamera, diverse gassensoren en een afstandsbediening. Hulpdienstmedewerkers kunnen met een VR-bril live met BAS meekijken om vast te stellen of de ruimte veilig is om te betreden. Bij de demonstratie zijn de beelden van de 360-graden- en warmtecamera ook te zien op een groot scherm.

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

ROBOTICA

Hulpverleners kunnen oefenen op een trein op een los stuk rails. foto : de ingenieur

Onder een drone Voor het materiaal waarvan BAS is gemaakt, is vooral de warmtebestendigheid van belang, vertelt Victor van Ginneken. Hij is teamleider bij het bedrijf Binder3D, een fieldlab voor 3D-printen en -scannen in Westerbork. ‘En het moet robuust zijn.’ Licht van gewicht is niet nodig, soms is zwaar materiaal zelfs beter, legt Van Ginneken uit. ‘Want BAS moet zich soms een weg banen door gruis of puin.’ Het totale gewicht van het karretje is 10,3 kilogram. De transparante kap bovenop, die de 360-gradencamera beschermt, is van alle onderdelen het kwetsbaarst voor de hitte. ‘Die begint te smelten rond 60 graden Celsius’, zegt Van Ginneken. ‘Dat ziet de persoon met de VR-bril meteen en die kan BAS dan nog snel naar buiten sturen.’ Op dat moment is ook meteen duidelijk dat de brandweerlieden het betreffende gebouw niet meer in kunnen. Laag bij de grond is het namelijk het koelst, omdat warme lucht opstijgt en verse lucht over de grond naar binnen wordt gezogen. De inspectierobot is modulair uit de 3D-geprinte onderdelen opgebouwd, zodat er makkelijk wijzigingen kunnen worden aangebracht als de situatie of de klant daar om vraagt. Het onderstel bestaat uit een plank met zes wielen, die elk een eigen aandrijfmotor hebben voor optimale wendbaarheid, maar die kan makkelijk worden vervangen. ‘Er zijn ideeën om de unit op robothond Spot te plaatsen, zodat hij hoge poten heeft en de trap op kan. Voor een brandend huis is dat niet handig vanwege de hoogte, maar voor het opnemen van schade na een aardbeving bijvoorbeeld wel’, zegt Van Ginneken. Ook dan kan het voor hulpverleners immers gevaarlijk zijn om zelf als eerste een gebouw te betreden. Maar daar houdt het niet mee op. ‘Verder zijn er plannen om BAS onder een drone 32

DE INGENIEUR • JUNI 2024

te hangen’, zegt Van Ginneken. ‘Dan kan hij ook de trap op, maar hangt hij toch laag.’ Een andere uitdaging was de draadloze aansturing van BAS. Bij de eerste versies raakte de verbinding verbroken wanneer het voertuig te diep een gebouw in ging – vooral als dat gebouw een metalen constructie of loods was. Om dit op te lossen, namen de bouwers contact op met onderzoekers van het Wireless Data Lab van Astron, het Nederlandse instituut voor radioastronomie in Dwingeloo. ‘Wij hebben het probleem verholpen door de aansluiting en vooral de positie van de antennes te verbeteren’, zegt Astron-ingenieur Nico Ebbendorf. In de fik Terwijl de experts in Wijster over hun verschillende bijdragen aan BAS vertellen, vervult de robot zijn taak met verve. Hij rijdt het huis binnen waar inmiddels voor de zoveelste keer een brand woedt, slalomt om obstakels heen en filmt alles in zijn omgeving met zowel de 360 graden- als de warmtecamera. De makers kunnen tevreden zijn. Niet alleen over BAS overigens, maar ook over potentiële klanten. Naast de Veiligheidsregio Noord is er onder meer belangstelling vanuit Veiligheidsregio Kennemerland – waaronder ook Schiphol valt – en vanuit de brandweer van Frankfurt. BAS is dan ook de enige in zijn soort, zegt Van Ginneken. Wel bestaan er al langer robots die helpen bij de brandbestrijding, zoals blusrobot Fikthor van de brandweer IJsselland. Van Ginneken: ‘Een naamgenoot van mij dus, maar dan met een F. Alleen is deze spijtig genoeg begin dit jaar in de fik gevlogen.’ Dit toont de noodzaak van de inzet van onbemande voertuigen voor de veiligheidsregio’s nog eens extra aan, vindt hij. ‘En het laat zien dat het belangrijk is om voor robots als BAS brandvertragende materialen te gebruiken.’ •

Podium

Vier experts delen hun inzichten in de technisch-maatschappelĳke actualiteit. Deze maand: Thĳs ten Brinck.

Laten we de warmtenetten niet met het koelwater weggooien Verspreid door het land liggen kilometers aan ten. De kosten voor energie lopen in deze fase dikke buizen in de grond. Fabrieken, elektrici- van de transitie dus vrijwel zeker op. Misschien teitscentrales en hele woonwijken zijn op deze tijdelijk, mogelijk permanent. Het is zaak deze netwerken aangesloten. Huishoudens met een extra kosten te laten landen bij het overgrote deel aansluiting hebben nul keuzevrijheid en betalen van de huishoudens voor wie deze wel betaalbaar jaarlijks honderden euro’s meer dan huishoudens zijn. Voor de andere dikke buizen hebben we deze zonder aansluiting. Toch zijn er nauwelijks protesten of Kamer- uitdaging als maatschappij al opgelost. Wie de vragen. Zelfs niet als ook nieuwbouwwoningen pech heeft de rioolheffing niet te kunnen betaverplicht een aansluiting krijgen. Iedereen ziet len, komt in aanmerking voor kwijtschelding. Op dat deze buizen een probleem aanpakken dat dezelfde inkomensvoorwaarden kunnen we ook niet onopgelost mag blijven. Iedereen snapt dat het vastrecht voor stadswarmte kwijtschelden. Dat maakt stadswarmte diriolering meer mag kosten dan rect goedkoper dan aardgas, géén riolering. terwijl de prikkel om zuinig te In protesten tegen smeerpijpen De kosten voor zijn met energie blijft bestaan. gaat het tegenwoordig over anVoor de kosten die we als dere dikke buizen in de grond. aardgas stĳgen, maatschappij dragen, krijgen Gebrek aan keuzevrijheid, hoge omdat we daar we verduurzaming en enerenergierekeningen en vrees voor giezekerheid terug. Dankzij een fossiele lock-in veroorzaken nu eenmaal van benutting van warmte van al jaren weerstand tegen warmteaf moeten fabrieken en elektriciteitsnetten. centrales voorkomt stadsGeplande uitbreidingen van warmte nu ruwweg 60 prowarmtenetten in Amsterdam, Den Haag en Utrecht zijn recent geannuleerd cent CO2-uitstoot ten opzichte van een gasketel. omdat de warmte onbetaalbaar zou zijn. Onbe- Evenveel als een warmtepomp bij de huidige taalbaar is als term aan inflatie onderhevig. Het elektriciteitsmix, maar dan zonder extra belasbetekent hier dat de stadswarmte meer zou kos- ting van het voorlopig overvolle elektriciteitsnet. ten dan aardgas. Stoken op aardgas is echter ook Later in de transitie, als op het elektriciteitsprecies het probleem dat het warmtenet helpt op net weer meer mogelijk is, schakelen ook veel te lossen. Analoog aan de riolering, mag ons dat warmtenetten over op centrale warmtepompen. wat kosten. Van een fossiele lock-in is dus geen sprake. Grote Een uitdaging bij warmtenetten is dat deze warmtebuffers maken dan de opslag van windmet name interessant zijn voor wijken met veel en zonnestroom betaalbaar. Alleen in windluwe hoogbouw. Hier wonen relatief veel mensen met weken springen nog piekcentrales bij, die snel lagere inkomens. Dat dwingt om de rekening klimaatneutraal moeten zijn. Die houden het behapbaar te houden. Annuleren van warmte- warmtenet op temperatuur, maar leveren óók netten vergroot de keuzevrijheid en betaalbaar- elektriciteit op afroep. Daar is iedereen met de heid echter niet. fysieke en financiële ruimte voor een individueIndividuele warmtepompen zijn in hoogbouw le warmtepomp zeer mee geholpen. En ook dat vaak niet wenselijk, met een boilervat in de ber- mag wat kosten. ging en op elk balkon een buitenunit. Stoken op waterstof of groen gas is sowieso duurder dan Thijs ten Brinck is duurzaamheidsadviseur aardgas vandaag is. En de kosten voor aardgas bij We-Boost Transitions en publicist op stijgen, omdat we daar nu eenmaal van af moe- WattisDuurzaam.nl. JUNI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A AT T E K S T: J I M H E I R B A U T

EarthCARE verzamelt data over interactie tussen wolken en de zon

Wolkenwetenschap Eind vorige maand is met een Falcon 9-raket van SpaceX de satelliet EarthCARE gelanceerd, om de komende drie jaar met verschillende instrumenten naar en door wolken heen te kijken. Klimaatwetenschappers hopen zo meer inzicht te krijgen in hoe bewolking de opwarming van de aarde beïnvloedt.

In april haalden ingenieurs Earth CARE voorzichtig uit zijn beschermende transportcontainer. Hier klappen ze de 2,5 meter grote radar antenne open, bedoeld voor het maken van wolkenprofielen. foto : esa

De ene wolk is de andere niet. Een wolk kan op grote hoogte hangen, slechts een paar honderd meter boven de grond of zelfs nog veel dichter boven ons hoofd. Een wolk kan bestaan uit waterdruppeltjes of uit ijskristallen. Hij kan snel overwaaien of minutenlang op dezelfde plek blijven hangen. Wolken zijn niet alleen interessant voor mensen die graag dromerig naar de hemel staren of willen weten of het gaat regenen, maar ook voor weerkundigen en klimaatwetenschappers. Die willen graag beter begrijpen waaruit wolken bestaan en hoe ze zich gedragen in interactie met de omgeving. Om precies te zijn willen ze weten: welke rol spelen wolken bij het doorlaten of tegenhouden van zonnestraling? Dat proces is namelijk cruciaal bij de opwarming van de aarde. Meer begrip over de verschillende wolkentypen en de zonne- en warmtestraling naar en van het aardoppervlak moet ook bijdragen aan het verkleinen van de onzekerheidsmarges van klimaatmodellen.

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Vier meetinstrumenten Met de satelliet EarthCARE (CARE staat voor cloud, aerosol and radiation explorer), eind mei gelanceerd, hebben wetenschappers er een meetinstrument bij, dat als nooit tevoren wolken gaat bestuderen. Daarvoor heeft de 17 meter lange en 2200 kilogram wegende satelliet vier instrumenten aan boord die allemaal op een andere manier data verzamelen. ‘Het mooie is dat deze instrumenten simultaan metingen doen’, zegt senior projectmanager Adriaan van ’t Hof van TNO. ‘Dit soort onderzoek gebeurt nu ook al, maar dan met afzonderlijke metingen, waarna de beelden worden gecombineerd. Met EarthCARE weten we altijd zeker waar we naar kijken.’ Aan boord van de satelliet zijn een wolkenradar, een atmosferische lidar (een lasertechniek), de multi spectral imager (MSI) en een breedband radiometer. De radar maakt beelden van wolken en laat onder meer zien waar regendruppels en ijs zitten. Er vlak naast zit de lidar die de kleinere deeltjes kan zien, zoals fijnstof. De MSI bestaat uit twee camerasystemen die beelden maken bij verschillende golflengten. Zichtbaar licht en de kortegolf- en nabij-infrarood licht zijn samen gebundeld in de VNS-camera (visible, near-infrared en shortwave infrared). Deze is ontworpen en gebouwd door TNO, onder leiding van Van ’t Hof. De thermisch infraroodbeelden worden gemaakt met de TIR-camera, ontworpen en gebouwd door het Britse bedrijf SSTL. Samen maken deze instrumenten opnamen van de atmosfeer over een breedte van 150 kilometer en stellen zo driedimensionale beelden van wolken samen. Er zijn verschillende dingen te meten, vertelt Gerd-Jan van Zadelhoff van het KNMI op een persbijeenkomst in mei: ‘Hoeveel ijs er in wolken zit, hoeveel water, maar ook hoeveel regen of sneeuw er per uur valt en welke type aerosolen een wolk bevat.’ Het vierde instrument is een wat vreemde eend in de bijt. De breedband radiometer meet niet alleen de straling van de zon die op de aarde valt, maar ook terugkaatsend licht en warmtestraling. Dit moet accurate metingen opleveren van de invallende en terugkaatsende straling bij verschillende wolkentypen. Dat is van belang omdat de ene wolk meer warmte vasthoudt dan de andere. Zo dragen de meeste hoge wolken bij aan de opwarming, terwijl lage bewolking door de bank genomen

De multispectral imager (MSI), van deels Nederlandse makelĳ, maakt beelden met hoge resolutie in meerdere spectrale banden in het zichtbare en infrarode spectrum, waardoor wetenschappers onderscheid kunnen maken tussen verschillende soorten wolken, aerosolen en het aardoppervlak. ILLUSTRATIE : ESA / ATG MEDIALAB

Ontwerpuitdagingen De MSI was een gezamenlijk project van TNO en SSTL. Het geavanceerde instrument scant een strook lucht van 150 kilometer breed, met een resolutie van 500 x 500 meter en in zeven golflengten. De satelliet beschrijft banen over beide polen en terwijl hij dat doet, draait de aarde daar onderdoor. Zo komt in 28 dagen het hele aardoppervlak in beeld. De VNS-camera in de MSI kan zwenken om in de richting van zowel de aarde als de zon te kunnen kijken. Op de MSI zit een zonnekap om ongewenste reflecties in de camera’s te voorkomen. Een koelplaat moet de temperatuur van de beeldsensor binnen de perken houden. ‘Dat is nodig om de ruis op de beeldsensor te onderdrukken’, zegt Van ’t Hof. De grootste uitdagingen bij het ontwerpen van de MSI waren de krappe ruimte om alle onderdelen kwijt te kunnen, de grote krachten die de onderdelen bij de lancering te verduren krijgen en de enorme schommelingen in de

temperatuur die EarthCARE doormaakt tijdens zijn missie. ‘De satelliet beweegt steeds van de zon- naar de schaduwkant van de aarde. Dat is een overgang van +100 naar -100 graden Celsius’, zegt Van ’t Hof. De uitdagingen zijn niet nieuw; bij het ontwerpen van het in 2017 gelanceerde satellietinstrument Tropomi speelden ze ook al een rol. ‘Om de temperatuurswisselingen op te vangen hebben we een mechanisch ontwerp gekozen, waarbij het uitzetten en inkrimpen wordt gecompenseerd door een slimme combinatie van materialen. Voor de vibraties hebben we het mechanisch ontwerp zo gekozen dat die de krachten tijdens de lancering ruimschoots overleven. Dit hebben we vooraf

▼

een koelend effect heeft. ‘Maar dat is een versimpelde weergave van de realiteit’, zegt Van Zadelhoff. ‘Wolken die tussen deze uitersten in zitten, kunnen een van beide effecten hebben. Dat hangt af van de grootte van de wolk, de hoogte, de aanwezige deeltjes, hoe lang deze blijft hangen, enzovoort.’ Project EarthCARE moet meer begrip opleveren van de interactie die wolken aangaan met fijnstof, zonnewarmte en -straling, met als achterliggend doel het verbeteren van klimaatmodellen. Daarmee valt dan beter te voorspellen hoe zonnestraling de aarde opwarmt, omdat de stralingsbalans beter wordt begrepen. Over een paar jaar kan deze nieuwe kennis over wolken zelfs leiden tot betere weersvoorspellingen.

Rakethoppen Oorspronkelĳk zou de EarthCARE-satelliet de ruimte in worden geschoten met een Russische Sojoez-raket. Dat plan ging met de inval van Rusland in Oekraïne begin 2022 van tafel. Vervolgens wilde ESA de satelliet de ruimte in brengen met een Vega-raket, ontwikkeld door de Italiaanse ruimtevaartorganisatie en ESA. Daar bleek de satelliet net niet in te passen. Met de Falcon 9-raket van het

Amerikaanse bedrĳf SpaceX bleek drie maal scheepsrecht. ‘Het leuke is dat de PACEsatelliet van NASA met precies dezelfde raket is gelanceerd’, vertelt Bastiaan van Diedenhoven, senior scientist bĳ SRON. ‘En dan bedoel ik niet dit type raket, maar exact deze raket.’ PACE is de satelliet van NASA die de invloed van fijnstof op het klimaat onderzoekt. Aan boord is het Nederlandse instrument SPEXone.

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A AT

Impressie van EarthCARE boven Europa. ILLUSTRATIE : ESA / ATG MEDIALAB

geanalyseerd met eindige-elementensimulaties op de computer en met een speciaal testmodel waarbij de trillingen van de lancering worden nagebootst.’ Zonnepanelen Een andere bijdrage vanuit Nederland zijn de enorme zonnepanelen die EarthCARE van energie voorzien. De 110 kilogram zware panelen komen van Airbus Netherlands. Het bedrijf is gespecialiseerd in het leveren van zonnepanelen voor satellieten en heeft daarvoor zelfs standaardpakketten ontwikkeld. Alleen de panelen van EarthCARE zijn allesbehalve standaard. Zo hangen ze niet aan beide kanten van de satelliet, maar aan slechts één zijde omdat de kunstmaan vol hangt met instrumen-

Witte draak EarthCARE is een gezamenlĳk project van ESA en JAXA, de Japanse ruimtevaartorganisatie. Die heeft de traditie om satellieten een bĳnaam te geven. ‘Witte draak’ verwĳst naar de vele witte onderdelen en de lange staart met zonnepanelen. 36

DE INGENIEUR • JUNI 2024

ten. Ook vormen de panelen een contragewicht voor de relatief zware atmosferische lidar-detector. Er wordt dan ook een flink elektrisch vermogen gevraagd van de panelen, zo’n 1,7 kilowatt. Tijdens de lancering zaten de panelen strak opgevouwen tegen de satelliet aan, om in de neuskegel van de Falcon 9 te passen. In de ruimte ontvouwden de panelen zich, om zoveel mogelijk zonlicht op te vangen. Dat gebeurde in twee stappen. Speciale dempers in de panelen moesten voorkomen dat ze door hun massatraagheid zouden doorschieten en de scharnieren afbreken. Een andere uitdaging waarop de Airbus-ingenieurs wat moesten vinden, vormde de relatief lage aardbaan van ruim vierhonderd kilometer. Op die hoogte zweven nog relatief veel zuurstofdeeltjes rond, vertelt Rob van Hassel van Airbus Netherlands. Zuurstofmoleculen worden onder invloed van zonlicht uit elkaar getrokken. De zuurstofradicalen die zo ontstaan hebben de neiging verbindingen te vormen met andere materialen. Ze zijn dus ‘agressief ’ en tasten andere materialen aan. Die materialen kunnen daartegen worden beschermd met bijvoorbeeld witte verf, lijm of in het geval van elektrische contacten, met een laagje zilver dat als ‘opofferingslaag’ dient. ‘Tegen het einde van de missie is het 0,1 millimeter zilverlaagje bijna helemaal weggevreten’, zegt Van Hassel. De eerste data van EarthCARE komen naar verwachting rond het eind van 2024 beschikbaar voor wetenschappers, zegt Torsten Fehr, EarthCARE mission scientist bij ESA. Daarmee gaat het project EarthCARE, zo’n twintig jaar na de eerste werkzaamheden en na aanzienlijke vertragingen, een nieuwe fase in. ‘Hoewel dit een project van de lange adem is gebleken, kunnen de metingen van de satelliet niet op een geschikter moment komen. Ik hoor dat zelfs van wetenschappers die niet bij het project betrokken zijn.’ •

WAAR

KUN N EN

W E

N A A RT O E?

IN GEN IEU R

T IP T

T E K S T: M A R L I E S T E R V O O R D E

t/m 1 september Optische illusies

t/m 25 augustus Pioniers van de dance Vlak na de Tweede Wereldoorlog begonnen ingenieurs en componisten in laboratoria met het maken van apparaten die elektronische tonen produceerden. Een paar decennia later speelde elektronische dansmuziek een grote rol bij de emancipatie van zwarte, latino en lhbtqia+-gemeenschappen in de Verenigde Staten; de muziek was in de jaren tachtig een van de middelen waarmee gemarginaliseerde groepen hun identiteit op een artistieke manier tot uiting brachten. Tegenwoordig is elektronische dansmuziek een wereldwijde miljardenindustrie, die vooral bekend is van de immense, populaire dancefeesten. Design en technologie speelden een grote rol in deze ontwikkeling van de elektronische dansmuziek. Hierover gaat Dance – design van een cultuur in het designmuseum in Den Bosch. Een expositie over house, techno, gabbers en meer, inclusief elektronische instrumenten en bijbehorende trainingspakken. Meer info: designmuseum.nl/tentoonstelling/dance

22 & 23 juni Boten en plezier ‘Hollands Welvaren’ is het thema van het Havenfestival in IJmuiden dit jaar. Omdat de oranje vlaggetjes er wegens het EK-voetbal toch al hangen, is namelijk besloten het entertainmentprogramma bij deze schepenexpositie een extra Nederlands tintje te geven. Veel muziek, dans, theater en acrobatiek van eigen bodem dus. Maar waar het om gaat is natuurlijk de grote verscheidenheid aan schepen, variërend van blusboten, mijnenvegers en marineschepen tot het historische Statenjacht Utrecht. U kunt ze bezoeken, in actie zien en er in sommige gevallen zelfs een tochtje mee maken. Meer info: havenfestivalijmuiden.nl beeld : ben nienhuis ; havenfestival ijmuiden ; teylers museum

In de negentiende eeuw groeiden optische illusies uit tot massaspektakel. Een pratend hoofd op tafel, de Egyptische piramiden in 3D – alles was opeens mogelijk. De tentoonstelling De Grote Illusie – 200 jaar Virtual Realities in het Teylers Museum in Haarlem dompelt u onder in de optische illusies van toen en nu. Met spiegels, projectoren en AI verschijnen de meest fantastische dingen voor uw ogen. Zien is geloven. Of toch niet? Meer info: teylersmuseum.nl/ nl/zien-en-doen/de-groteillusie

t/m 31 oktober Brein en computers BrAInpower, een expositie in het Philips Museum, gaat over de ontwikkeling van AI en de rol van Philips hierin. Na een deepfake van Gerard en Anton Philips, de grondleggers van het bedrijf, volgt een tijdlijn: van de elektronenbuis waaruit uiteindelijk microchips ontstonden naar de huidige medische AI-toepassingen van Philips. Zo kunnen bezoekers zelf een legohuis bouwen dat door AI wordt vertaald naar een professioneel ontwerp of zich door AI in een CT-scanner laten leiden. Meer info: philips.nl/a-w/ philipsmuseum/activiteiten/ exhibitions/brainpower.html JUNI 2024 • DE INGENIEUR

ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS vind je op deingenieur.nl

Alles wat je zoekt overzichtelijk bij elkaar Wat speelt er vandaag op technologiegebied? Je leest het op de website van De Ingenieur. Elke dag nieuwe berichten geïllustreerd met beeld en video. deingenieur.nl

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR

Ook op de site: • Activiteiten op techniekgebied in een overzichtelĳke agenda • Dossiers over onderwerpen als schoon staal, kernenergie in Nederland en droogte • De interessantste vacatures voor ingenieurs

Jims verwondering ‘Voorsprong door techniek.’ Echt waar?, vraagt redacteur Jim Heirbaut zich af.

U bent in beeld, kalmeer! Het wordt er niet gezelliger op in de buurtsuper. Eerst bezuinigen ze alle bemenste kassa’s weg en moeten we de boodschappen zelf langs de scanner halen (hoed u voor de steekproef!). Nu maken ze er een soort hightech, dystopische politiestaat van, waar iedereen op elk moment kan worden gefilmd. Waar ik het over heb? Over Dirk van den Broek, dat werknemers een cameraatje om de nek hangt om agressieve klanten te kunnen filmen. Dat moet de-escalerend werken, in beveiligingsjargon. De beelden verschijnen live op een klein display, zodat de amokmaker zichzelf kan zien.De beelden worden ook opgeslagen, maar niet langer dan vier weken, bezweert Dirk in een persbericht, tenzij de politie ze langer nodig heeft voor onderzoek. De supermarktketen verwacht dat het inschakelen van een kleine display de agressieve klant rustig maakt. Ik vraag me af hoe dat dan werkt. Een bezoeker van de supermarkt is boos op een medewerker; dat neem ik even aan, want anders is er geen reden om de bodycam in te schakelen. En dan krijgt die boze bezoeker een beeld van zijn briesende zelf voorgeschoteld. Word je daar niet alleen maar nóg bozer van?

WAA R

KUNNEN

W E

DEZ E

MAAND

Ik krijg ineens heimwee naar de rustige, bedaagde buurtsuper waar ik begin jaren negentig een bijbaantje had. Op zaterdagen bemande ik er de groenteafdeling. Ik pakte voor mensen uit het dorp een bloemkool in of deed een pondje witte druiven in een zakje. Maakte een praatje. Het spannendste dat daar ooit gebeurde was dat iemand een potje groenten op de plavuizen liet vallen. De bodycams van Dirk passen in een bredere trend. Gemeenten hangen camera’s op straat om onraad vast te leggen. De technologie is er, dus laten we die maar inzetten. Burgers doen er net zo hard aan mee met de hightech deurbellen met een camera en een app die de beelden van straat doorseint. Nooit begrepen wat je daar aan hebt. Om vanaf je vakantieadres te kunnen zien dat je de pakketbezorger mist? Maak je geen illusies, zei een AI-expert vorig jaar tegen me. In de openbare ruimte kan alles en iedereen de hele tijd worden gefilmd. Maar ik maak me wél illusies, ik wil deze surveillancesamenleving niet. Laten we op de rem trappen met camera’s in de openbare ruimte. Straks gaan de kinderen van nu het normaal vinden dat je wordt gefilmd op straat en in de winkel. Zo verschuiven onze normen stukje bij beetje en over een tijdje kunnen we er niets meer aan veranderen.

NAARTOE ?

INGE NIE UR

TIP T

t/m 31 december Naar de overkant Hoe staken mensen brede en soms wilde rivieren over toen er nog geen vaste bruggen waren? Met boomstamkano’s of schipbruggen bĳvoorbeeld. De interactieve expositie De Waal Over gaat over de ‘oversteekgeschiedenis’ van dit deel van de Rĳn in Nĳmegen, en laat die zien aan de hand van reconstructiebeelden en foto’s. Bezoekers kunnen ook zelf experimenteren met de technieken die mensen door de eeuwen gebruikten om de Waal over te steken. Ervaar de stroming, ontdek hoe een gierpont werkt en onderzoek de werking van de iconische bruggen van Nĳmegen. Meer info: debastei.nl/nl/exposities/2024/de-waal-over BEELD : ROBERT LAGENDIJK ( PORTRET ) ; DEPOSITPHOTOS

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Productontwerpen van morgen

Honingraatbouw Bijen bouwen al miljoenen jaren stevige honingraatstructuren om honing in op te slaan. Het Duitse architectuurbureau Peter Haimerl Architektur past deze bouwwijze nu toe op een appartementengebouw in München. Het Clusterwohnen Waben haus, gebouwd in opdracht van de woningcorporatie WOGENO, is gemaakt van ge stapelde zeshoekige modulen die in elkaar grijpen. Hierdoor ontstaat een speels gebouw met hoogteverschillen die een dynamische woonvorm opleveren. De uitgerekte zeshoekige honingraatvorm geeft een heel andere beleving aan de diverse leefruimten. Deze voe len volgens het architectuur bureau 1,3 keer groter aan dan 40

DE INGENIEUR • JUNI 2024

ze volgens de nuttige vloer oppervlakte zijn en hebben maximale lichtinval over de volle breedte. De modulen zijn naadloos met elkaar te verbinden via trappen langs doorgebroken schuine delen. Het gebouw biedt plaats aan verschillende soorten woonruimten, van kleine studio’s tot appartementen met een tot vier slaapkamers. Naast de privévertrekken zijn er ook gezamenlijke ruimten en een dakterras.

De schuin oplopende wand delen worden optimaal benut voor verschillende functies. Bijvoorbeeld door kasten, zitmeubels en een bed er tegenaan te plaatsen. Een ander voorbeeld is een getrapte vloerconstruc tie tegen de wand aan als werkruimte met een verhoogd bureau. Ook het keukenblok is, afhankelijk van het type appartement, tegen een schuin oplopend deel aan geplaatst. (PS)

•

foto : edward beierle

T E K S T: P A U L S C H I L P E R O O R D E N S I J A V A N D E N B E U K E L

Anti-trilhelm Bestuurders van zware voertuigen en machines staan vaak bloot aan potentieel schadelijke zware trillingen. Een slimme helm waarschuwt tijdig om gezondheidsschade te voorkomen. Als het menselijk lichaam langdurig blootstaat aan trillingen met een lage frequentie, dan kan op lange termijn gezondheidsschade ontstaan. Zo kunnen trillingen tussen vier en zes hertz schade veroorzaken aan de wervelkolom, terwijl trillingen tussen twintig en dertig hertz schadelijk kunnen zijn voor de hersenen of leiden tot verminderd gezichtsvermogen. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit ontwikkelden een manier om dit te meten. Ze ontwikkelden een veiligheidshelm waarin een piëzo-elektrische sensor is aangebracht. Deze zit aan de binnenkant van de helm bovenop de band waarmee het hoofd

zit vastgegespt. Het lichaam geeft de trillingen door aan het piëzo-elektrische element waardoor dat vervormt en een elektrisch signaal genereert. Dit wordt draadloos verzonden naar een computermodule die het signaal in real time uitleest en analyseert. De feedback vanuit de computer kan op verschillende manieren worden benut. Bijvoorbeeld door direct een waarschuwingssignaal te geven wanneer grenswaarden worden overschreden, zodat de chauffeur kan stoppen. Continu potentieel schadelijke trillingen zijn een teken om permanentere maatregelen te treffen om de bestuurder te beschermen, bijvoorbeeld door betere demping aan te brengen. Fabrikanten kunnen de helm in de toekomst ook benutten om prototypen van voertuigen te testen. Volgens het Fraunhofer-Institut is er veel belangstelling voor de technologie als manier om langdurige uitval met bijbehorende hoge kosten te voorkomen. (PS)

•

Racefiets als opvouwmodel Reizen met een racefiets wordt een stuk makkelijker met een exemplaar dat precies in een reiskoffer past. Racefietsen meenemen in het vliegtuig is vaak een hoop gedoe: er zijn speciale reiskoffers voor nodig en de fiets moet voor een groot deel worden gedemonteerd. Een racefiets die in een normale reiskoffer past zou dat gemakkelijker maken. Daarom is er nu de MiniVelo, gemaakt door het Amerikaanse bedrijf Firefly dat fietsen op maat maakt. De MiniVelo is een racefiets van het formaat vouwfiets die in een reiskoffer past. Het frame kan in tweeën door de verbindingsstukken in boven- en onderbuis, evenals de remkabel los te koppelen. De fiets past in zijn geheel in een reiskoffer van 55 bij 40 bij 23 centimeter. Met 7,7 kilogram is de fiets vrij licht voor een vouwfiets. Dat komt met name door het gebruik van carbon wielen en titanium voor het frame, een metaal dat lichter is dan aluminium en minder breekbaar dan carbon. De fiets is in opdracht gemaakt van een Maleisische horlogemaker en mag om die reden niet in serie worden geproduceerd. Liefhebbers met een budget tussen de tien- en zeventienduizend euro kunnen wel een aanvraag doen bij Firefly voor een eigen, op maat gemaakte MiniVelo. (SB)

•

beeld : ursula raapke / fraunhofer lbf ; firefly

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

EUREKA

Navigatiesysteem voor duikers Nauwkeurig navigeren is voor duikers nog altijd lastig, omdat gps onderwater niet werkt. Een nieuw akoestisch navigatiesysteem omzeilt dat probleem via een boei op het water. Omdat gps onderwater niet werkt, zĳn de meeste duikers voor het bepalen van hun koers afhankelĳk van een kompas. Om reddingsacties of herstelwerkzaamheden efficiënter te maken, ontwikkelde het Duitse onderwatertechnologiebedrĳf EvoLogics het Diver Navigation System, dat de positie van duikers tot op tien centimeter nauwkeurig bepaalt. Met het navigatiesysteem kan de duiker zowel zĳn eigen positie als die van andere duikers zien op een kaart. Het systeem bestaat uit drie onderdelen: een boei op het water, een tracker op de duikertank en een touchscreen dat de duiker om zĳn

DE INGENIEUR • JUNI 2024

pols draagt en via een kabel is verbonden aan de tracker. De boei heeft toegang tot gps en verzendt geluidssignalen naar de tracker op de duiker. Die beantwoordt het signaal van de boei en op basis van de verstreken tĳd berekent een minicomputer op de boei de positie van de duiker. De akoestische golven hebben een frequentie van 18.000 tot 34.000 hertz en schaden het zeeleven niet, verzekeren de mensen van EvoLogics. De signalen zĳn namelĳk zo ontworpen dat ze de communicatiepatronen van dolfijnen nabootsen. Wat die erin horen, is nog even afwachten.

De duiker kan op het touchscreen zĳn positie op de kaart zien, de positie van vĳf andere duikers en een markering van de plek van bestemming. Ook kan de duiker via het scherm vooraf ingestelde teksten aanpassen en versturen naar de andere duikers en aan het ondersteuningsteam aan wal of aan boord. Daarvoor moeten de duikers wel binnen een straal van anderhalve kilometer blĳven van elkaar en van de boei. Goedkoop is dat alles niet. Commerciële partĳen kunnen een prĳsaanvraag doen bĳ EvoLogics; recreatieve duikers blĳven voorlopig nog aangewezen op een kompas. (SB)

•

FOTO : SUBMARIS EN EVOLOGICS

Worteldieptescanner Hoe dieper een plant wortelt, hoe beter deze bestand is tegen droogte. Amerikaanse onderzoekers kunnen de worteldiepte sinds kort bepalen door de bladeren te scannen.

Databril Sporters die tĳdens een training graag alle data bĳ de hand hebben, kunnen met een slimme bril hun ogen op de weg houden. Steeds meer sporters vertrouwen voor trainingsduur, route, hartslag of vermogen op hun smartwatch. Omdat het niet veilig is als sporters tĳdens de training voortdurend op hun horloge kĳken, ontwikkelde het Amerikaanse bedrĳf Qidi Vida een slimme bril die al die gegevens op de werkelĳkheid projecteert. De QIDI Vida Smart Augmented Reality-bril is ontworpen voor fietsers, wandelaars, hardlopers en golfers. Hĳ kan alles en meer wat de huidige smartwatches ook kunnen. De bril beschikt namelĳk over sensoren die de hartslag, de temperatuur en het zuurstof in het bloed van de drager meten, en fungeert als telefoon, actiecamera, koptelefoon en via stemcontrole als AI-assistent. Op een volle batterĳ kan de bril tien uur mee. Gebruiken meerdere fietsers de bril tegelĳkertĳd, dan kunnen ze die ook als walkietalkie gebruiken en elkaars locatie zien op de kaart. Dat alles is te verkrĳgen voor een prĳs vanaf 460 euro, het prĳssegment van de duurdere sporthorloges. In de zomer van 2024 gaan de eerste brillen in productie. (SB)

Door klimaatverandering neemt droogte wereldwĳd toe. Hoe dieper een plant wortelt, hoe beter een plant daartegen bestand is. Bovendien slaan planten die dieper wortelen de koolstof, die ze door fotosynthese uit de lucht halen, ook effectiever op in de bodem. Hierdoor maken ze de grond vruchtbaarder en gaan ze klimaatverandering tegen. Veredelaars moesten tot voor kort planten uitgraven om te zien hoe diep ze wortelden. Onderzoekers van de Amerikaanse Pennsylvania State University hebben daar wat op bedacht. Ze slaagden erin de worteldiepte in te schatten aan de hand van de chemische elementen in de bladeren. Elementen zoals fosfor, lood, en aluminium, bevinden zich namelĳk op verschillende diepten in de grond en afhankelĳk van hoe diep de plant wortelt, zĳn die elementen terug te vinden in de bladeren. In zes jaar tĳd verbouwden de onderzoekers dertig verschillende soorten maïs en analyseerden ze meer dan tweeduizend bodemmonsters. Ze maakten gebruik van een bestaande handscanner die met röntgenfluorescentie chemische elementen detecteert en vroegen patent aan op de Leader-methode: leaf element accumulation from deep root, die daarmee de worteldiepte voorspelt. Worteldiepten van dertig tot veertig centimeter bleken ermee met hoge nauwkeurigheid te kunnen worden bepaald. Volgens de onderzoekers is de methode geschikt voor alle planten. Het Amerikaanse ministerie van energie die het onderzoek financierde, schatte in dat wanneer alle hectaren aan gewassen in de Verenigde Staten net iets dieper wortelen, dat jaren aan koolstofuitstoot in Amerika kan compenseren. (SB)

•

FOTO ’ S : QIDI VIDA ; PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

EUREKA

Sneldroogrek Buiten droogt de was lekker snel, maar vaak staan wasrekken dagenlang in huis met soms muffe luchtjes tot gevolg. SpeedDryer ontwikkelde een draaiend wasrek dat binnen twee uur alles droogt. Ans Clements, kapster uit Am sterdam, bedacht het concept twaalf jaar geleden. ‘Haar zoon had in zijn kleine appartement continu een wasrek in de woon kamer staan’, vertelt haar nicht Kim Hijkamp, medeoprichter van SpeedDryer. ‘Voor een was droger was geen plaats. Die slurpt bovendien veel elektriciteit en niet alle kleding mag erin.’ Clements herinnerde zich hoe snel haar badpak vroeger droogde als ze hem uit het autoraam in de rijwind hield. Ze bedacht een draaiend wasrek dat wind opwekt en aan een eerste prototype droogde de was binnen anderhalf uur.’ Clements vroeg patent aan en betrok Kim Hijkamp vanwege haar productontwikkeling en marketingervaring. Samen gingen

DE INGENIEUR • JUNI 2024

ze producenten benaderen. Dat bleek ingewikkeld, vertelt Hij kamp. ‘Vaak zaten we tegenover mannen van middelbare leeftijd die nooit de was hadden gedaan en het probleem niet herken den. Bedrijven die wel interesse hadden, maakten er niet het duur zame product van dat wij wilden.’ Uiteindelijk werd de Speed Dryer met hulp van duurzaam ondernemers Maurits Groen en Pieter van der Ploeg in eigen beheer ontwikkeld. Het droogrek heeft een centrale aluminium mast met bovenop vier uitklap bare armen en daartussen de wasdraden. Uitgeklapt is het rek 112 bij 112 centimeter groot, vol doende voor een waslading van acht kilogram. Een elektromotor in de voet draait twintig keer per

minuut rond en binnen twee uur is al het wasgoed droog. ‘Ons doel is een duurzaam en circulair product neer te zetten’, zegt Hijkamp. ‘De elektromotor en lagers komen uit China, maar verder konden we de aluminium en kunststof (ABS) onderdelen in Europa laten maken. Alle onder delen zijn eenvoudig te vervangen en recyclebaar.’ De assemblage vindt plaats bij SDO Werkt in Beek door mensen met een afstand tot de arbeidsmarkt. De SpeedDryer kost 219 euro. Volgens Hijkamp is die investering na driekwart jaar terugverdiend. Vergeleken met het elektriciteitsverbruik van een wasdroger, bespaart de Speed Dryer namelijk 99,5 procent elek triciteit. Een droogcyclus kost zo minder dan vijf eurocent. (PS)

•

foto : speeddryer

Rolf zag een ding

Sommige dingen stralen misschien geen hoogwaardig ingenieurswerk uit, maar getuigen wel van denken als een ingenieur.

Doppen in de oren

Bultrug als inspiratie Scheepsontwerpers kĳken al langere tĳd naar walvissen om efficiëntere aandrĳfsystemen te ontwikkelen. Het Franse bedrĳf BlueNav introduceert nu een scheepsschroef met een biometrisch ontwerp geïnspireerd door de vinnen van de bultrug. BlueNav ontwikkelde Whale Design om de efficiëntie van de bestaande BlueSpin-scheepsaandrĳving te vergroten. BlueSpin is een elektrische ringmotor die als een module is samengebouwd met een asloze propeller. De aandrĳfsystemen zĳn bedoeld als retrofit voor middelgrote schepen van acht tot vĳftien meter die omschakelen naar een elektrische of hybride aandrĳving. Om de prestaties van BlueSpin te optimaliseren, pasten de ingenieurs van BlueNav principes toe die ze afkeken van de bultrug. Deze walvissen hebben knobbels op de vinnen, een golfvormig uiteinde op de staart en langgerekte inkepingen op de buik. Dat leidt tot efficiëntere geleiding van de waterstroom en een verlaagde weerstand met het water. Door de knobbels op de vinnen ontstaan achteraan bovendien waterwervelingen die resulteren in een hogere waterdruk. Deze effecten werden door de ingenieurs met CFD (computational fluid dynamics) aangetoond en nagebootst in het ontwerp van de BlueSpin-module. De drie schroefbladen hebben lichte knobbels met inkepingen en een gegolfd uiteinde om de waterstroming te geleiden en de waterdruk iets te verhogen. Ook het uiteinde van de ringvormige module is gegolfd om de waterstroming te geleiden en de weerstand te verlagen. Volgens BlueNav blĳkt dat de bestaande BlueSpin-motoren in combinatie met het Whale Design meer koppel kunnen leveren dankzĳ de lagere weerstand en de hogere druk achter de schroef. Dit zou zich vertalen in een hogere efficiëntie en betere prestaties, al geeft BlueNav vooralsnog geen verdere specificaties daarvan vrĳ. (PS)

•

FOTO : BLUENAV ; PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

Just Jazz in Delft heeft alles wat Haarlem Jazz & More mist: elke band op het festival heeft iets met jazz en de organisatie (door Delftse studenten) is goed geregeld en niet te gelikt. Toch ben ik halverwege weggegaan en wel vanwege de Dutch disease. Het geluidsniveau van de mensen om me heen, die de week stonden door te nemen, overstemde de prachtige sound van het octet dat met een verzameling blazers toch duidelĳk probeerde het publiek weg te blazen. Ik heb een soort gehoorschade waarbĳ ik wel prima geluid kan horen (gelukkig), maar het voor mĳ lastig is om verschillende bronnen van geluid uit elkaar te houden. Tĳdens een concert komt het gesprek naast me net zo hard binnen als de saxofoonsolo op het podium. Die gehoorschade kan ik een kwebbelkous naast me niet verwĳten, maar dat er zo veel door livemuziek heen wordt gepraat, lĳkt wel echt iets Nederlands. Deels vanwege dat gepraat staat de muziek bĳ concerten erg hard. In een soort wapenwedloop probeert de technicus het geluid boven het publiek uit te laten komen. Zo hard dat je vooraan oorbescherming nodig hebt om van de muziek te genieten. En daar zit volgens mĳ een oplossing. Het bedrĳf dat mĳn op maat gemaakte oordoppen produceert, maakt ook in ear-monitors: oordoppen voor muzikanten op het podium waarin superkleine luidsprekers zĳn verwerkt, met een volumeknop op de ontvanger. Als ik een in ear-monitor koop en afstem op het kanaal van de artiesten, kan ik zelf bepalen hoe hard ik de muziek hoor. Beter nog zou zĳn als de geluidstechnicus naast de individueel afgemixte kanalen voor de verschillende artiesten een apart kanaal openstelt voor het publiek met daarop precies hetzelfde signaal als dat naar de luidsprekers in de zaal wordt gestuurd. Ik opperde dit idee bĳ mĳn vrouw. Haar reactie: ‘Je hebt zojuist de silent disco opnieuw uitgevonden.’ Klopt, maar dan met zelf meegebrachte koptelefoons... Waarschĳnlĳk moet je de in ears zo hard zetten om de kwebbelaars te onderdrukken dat je alsnog gehoorschade oploopt. Het is symptoombestrĳding: het probleem van de kwebbelaars blĳft. Maar hoe stop je dat? Cultuurveranderingen zĳn nog lastiger voor elkaar te krĳgen dan ingenieursoplossingen. Er zĳn artiesten die dreigen met weggaan als het publiek niet wat stiller is. Kink-FM verkoopt shirts met Shut up, the band is playing. Beide zenden een negatief signaal uit dat de sfeer bĳ een concert niet ten goede komt. Maar wat wel werkt? Ik weet het niet. Voor mĳ, met mĳn specifieke gehoorschade, zou het geweldig zĳn als in een hoekje van het podium te lezen was op welke frequentie het geluid te volgen is. Wie moet ik bellen om dat te regelen? PS: Tevens ben ik van mening dat elektrische fietsen als brommers moeten worden gezien.

Rolf Hut is universitair hoofddocent aan de TU Delft, maker, spreker en schrĳver.

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Wat drijft de hedendaagse ingenieur?

Ajay Kottapalli is universitair hoofddocent aan de Rijksuniversiteit Groningen, waar hij werkt aan sensoren geïnspireerd op de zintuigen van dieren.

‘Kennis is vrijheid’ Tekst: Marlies ter Voorde • Foto: Bianca Sistermans

‘Ik groeide op in een dorpje in India. Mijn ouders waren wel geschoold, maar niet hoog opgeleid. Het grootbren gen van hun drie kinderen was vaak een financiële wor steling. Mijn moeder zei altijd: “Ga voor kennis. Kennis is vrijheid. Zorg dat je zo hoog mogelijk wordt opgeleid.” Ik ging natuurkunde studeren en was een ijverige student. Ik wilde degene zijn die verandering in onze familie zou teweegbrengen. Pas later raakte ik echt ge ïnteresseerd in mijn studie. Vergelijk het met het be spelen van een muziekinstrument: in het begin is dat vooral hard werken. Naarmate je het beter leert, krijg je er steeds meer plezier in. Mijn moeder leerde me dat wanneer ik een probleem heb, ik moet proberen te begrijpen waarom het er is. Vaak verdwijnt het dan vanzelf. Voor mij is dat een in teressante paradox, want in mijn werkomgeving zijn problemen er om op te lossen. We bedenken zelfs tech nologische oplossingen voor problemen die helemaal niet bestaan. Ik deed promotieonderzoek in Singapore. Daar werk te ik voor het eerst aan sensorsystemen geïnspireerd op biologie. Het past goed bij me. Ik houd van de natuur en kan me uren bezighouden met het observeren van dieren. De eerste dieren die ik onderzocht, waren blinde vissen die op grote diepten in het donker leven. Die voe len objecten in de buurt door veranderingen in water stroming, en kunnen zo even goed voedsel vinden als andere vissen. Wij maakten vergelijkbare sensoren, die luchtstroming gebruiken om objecten te detecteren. Die kan men ge bruiken in autonome robots of drones, voor situaties waarbij de camera niet goed werkt, dus als het donker of mistig is. Daarna verplaatsten we onze focus naar de snorharen van zeehonden. Die kunnen vissen detecteren op honderden meters afstand, dankzij het kielzog achter die vissen.

In het begin van mijn carrière was mijn belangrijkste drijfveer iets te bereiken voor mezelf. Nu dat is gelukt, is het tijd iets terug te geven. Ik wil dingen maken die mensen helpen, die een positieve invloed hebben. Bij het UMC Groningen kwam ik in contact met artsen die werken aan prothesen en implantaten. Zij hadden instrumenten nodig om die implantaten te kunnen mo nitoren zonder de patiënt opnieuw te opereren. Ik had toen net druk en aanrakingssensoren ontwikkeld van biocompatibel materiaal, die daarvoor geschikt konden zijn. Daarna ontstond het idee om prothesen te maken waarmee de dragers ook kunnen voelen, zodat ze iets kunnen oppakken zonder dat het breekt of uit hun han den glipt. Dat is mijn huidige project. Ik maak sensoren op handschoenen, gebaseerd op menselijke huid. Die detecteren druk, maar ook informatie over het materiaal dat ze aanraken. Wij zijn nu een bedrijf aan het opstarten dat senso ren maakt die meten of infusen goed functioneren bij pasgeborenen op de afdeling neonatologie. Ik vind het belangrijk dat wat op universiteiten wordt bedacht uit eindelijk naar de praktijk gaat. Dat maakt de maatschap pij minder afhankelijk van grote bedrijven. Soms vind ik dat onderzoekers van nu te veel op werk tijden letten. Dat is goed voor de work-life-balance maar niet voor het onderzoek. Als het goed is, houden weten schappers van hun werk. Zonder passie zullen ze nooit resultaten boeken die echt verandering brengen. Tegen studenten wil ik zeggen: om onderzoek te doen, hoef je heus geen genie te zijn. Denk nooit dat het te moeilijk is. Als je gedreven bent om problemen op te lossen, leer je onderweg wel hoe dat moet. Zelf heb ik lang gedacht dat alle antwoorden moeten komen van gevestigde wetenschappers. Maar ik heb geleerd dat ie dereen die geïnteresseerd is in de vraag, antwoorden kan geven.’ • JUNI 2024 • DE INGENIEUR

MAINTENANCE T E K S T: P A N C R A S D I J K

Slimme aanpak verouderde kaden

Werken aan de waterkant Het achterstallig onderhoud aan de honderden kilometers kademuur in Zeeland is groot, want veel kaden zijn of raken binnenkort ‘op’. Om het onderhouds- en vervangingswerk verantwoord in de tijd uit te smeren, helpen algoritmen en data vast te stellen hoe lang een kade nog mee kan.

De haven van Vlissingen. foto : depositphotos

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Voortdurende digitale monitoring van kade muren helpt om te bepalen of renovatie acuut noodzakelijk is, of zonder risico nog even kan worden uitgesteld. illustratie : walhout civil

Veroudering en verrotting Er zijn volgens Walhout meer dan vijftig manieren waarop een kade kan falen, maar uiteindelijk komt het er op neer dat door veroudering degradatie ontstaat. In een betonnen kademuur kunnen daardoor bijvoorbeeld scheuren ontstaan; stalen kademuren verliezen hun noodzakelijke soepelheid. Binnensteden, waar de kademuren soms nog veel ouder zijn, kennen weer een heel andere problematiek. ‘We hebben een casus gehad met een kade uit 1890, gemaakt van basalt op houten paaltjes. Zodra die paaltjes gaan rotten, is het gedaan met de kade’, zegt Walhout – een vergelijkbaar proces als in de Amsterdamse binnenstad op grotere schaal plaatsvindt. De oorzaken zijn legio. Het is namelijk niet alleen veroudering die de kaden parten speelt. ‘We zijn gaan spelen met de waterstand. Laten we die te ver dalen, dan komen houten palen deels bloot te staan en dat vormt het startsein voor het rottingsproces.’ Daarnaast is het gebruik van de kade al lang niet meer zoals ooit was voorzien. De belasting is veel zwaarder geworden en het verkeer drukker. Er is nóg een reden die extra urgentie geeft aan de opgave, zegt Marleen Verheij, die voor Walhout Civil juridische en strategische trajecten voor haar rekening neemt. ‘We zijn strenger geworden, normen zijn aangescherpt. Voorheen bouwde men met het idee: we zien wel hoe lang dit het houdt. Ook met kaden dacht men: het zal mijn tijd wel duren. Nu wordt specifiek ontworpen op een bepaalde levensduur. Dat is veel beter en beheersbaarder.’

Aan de kustlijn, kanalen en meren heeft Zeeland zijn unieke karakter te danken. De economie van de provincie hangt er voor een groot deel van af, met het toerisme en de havens. Maar door het vele water is een maatschappelijke opgave, die elders in het land al hier en daar fors opspeelt, in Zeeland een waar hoofdpijndossier geworden: het achterstallige onderhoud aan de kademuren. Lange tijd golden kademuren als een bijna letterlijk ondergeschoven kindje. Het grootste deel ervan is immers niet te zien – dat bevindt zich onder de waterspiegel. De meeste kaden dateren uit de periode tussen 1960 en 1980. Aangezien ze zijn ontworpen voor een levensduur van vijftig jaar, hadden veel ervan eigenlijk al moeten worden vervangen. Voor andere kaden komt dat moment snel dichterbij. Maar omdat het gaat om honderden kilometers, is dat een opgave die veel te groot is om zomaar even op te pakken. Mankracht, materieel en financiële middelen ontbreken om de kaden op korte termijn allemaal onder handen te nemen. De behoefte aan methoden om de opgave over een langere periode uit te smeren is groot. Het Zeeuwse waterbouwbureau Walhout Civil heeft de handschoen opgepakt. Het achterstallig onderhoud is groot, bevestigt ingenieur Jan Walhout, een van de twee managing partners van het bureau. ‘We zien het al jaren gebeuren. De kaden zijn immers vijftig jaar geleden aangelegd en raken op’, zegt Walhout. ‘Maar pas nadat er drie jaar geleden in Amsterdam een kade bezweek, is het een belangrijk gespreksonderwerp geworden.’

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

MAINTENANCE

Meter voor meter In de binnenstad van meerdere grote steden vormen de kademuren een probleem. Zo wil de gemeente Amsterdam de komende jaren twee kilometer kade en acht bruggen per jaar aanpakken, maar door beperkt budget en stĳgende bouwkosten staat dat doel onder druk. In totaal gaat het in de hoofdstad om ruim tweehonderd kilometer kademuur waarvan niet zeker is of die nog stevig genoeg is. In 2019, toen het project Kademuren begon, lag de nadruk op aanpak van de kaden die acuut op instorten stonden en op het opbouwen van kennis. Sinds begin dit jaar is het motto ‘gefundeerd herstellen’, waarbĳ het draait om het optimaliseren van de

werkmethoden en om het efficient besteden van het beperkte budget. Na 2026 hoopt de gemeente het tempo van de vervangingsoperatie te kunnen opvoeren door seriematige aanpak. Innovatieprogramma’s moeten daartoe de weg wĳzen. Den Haag heeft ruim zestig kilometer aan kademuren. Zo’n twintig kilometer, verdeeld over bĳna 150 kademuren, staat nog op houten fundering, wat ze kwetsbaar maakt voor bacteriën. De komende jaren worden deze muren vervangen. Utrecht neemt z’n kenmerkende, in sommige gevallen negenhonderd jaar oude werven onder handen. Tot 2050 gaat het jaarlĳks om honderd meter muur en 35 kelders.

Sommige kaden in de Amsterdamse binnenstad, zoals hier aan de Kloveniersburgwal, zĳn verstevigd met een stalen constructie zodat het verkeer er veilig overheen kan blĳven rĳden. De constructie blĳft staan tot de kademuur aan de beurt is voor versterking en biedt tot die tĳd plaats aan natuur. foto: de ingenieur

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Flexibele constructie Er zijn steeds meer manieren waarop de staat van een kademuur te bepalen is, maar duikers die onder de waterlijn een visuele inspectie uitvoeren blijven belangrijk, zegt Verheij. Daarnaast maakt archiefonderzoek in de regel onderdeel uit van het proces. ‘We willen weten hoe een kadeconstructie is opgebouwd. Daarbij kan vaak nog per sectie verschillen waaruit een kade precies bestaat of wanneer die is gebouwd.’ Het archief kan daarover helderheid geven. ‘Soms heeft een kade op de ene plek nauwelijks werk nodig, maar moet die een stukje verderop juist stevig worden aangepakt. Het is mooi om dat vorm te geven en er strategische adviezen aan te verbinden: hoe goed is de kade, welke belasting kan die nog aan, wat is hier de juiste aanpak?’ Ook de rol van digitalisering neemt toe. Met de data uit de archieven, de inspecties door de duikers en de meetresultaten van diverse soorten sensoren wordt een digitaal model gemaakt. ‘Dat gaan we vervolgens testen. We belasten de kademuur door er virtueel een schip aan te meren of er een kraan op te laten opereren. Zo zien we hoe deze beweegt.’ Kademuren zijn lastige constructies. Hoewel ze diep in de grond doorlopen – meestal is slechts een derde van de kade bovengronds en de rest ondergronds, zijn ze flexibel. ‘Een kade staat nooit stil. Zodra er een vrachtwagen overheen rijdt, wil de kademuur uitwijken. Maar dat is slechts millimeterwerk.’ Dat meebuigen en terugveren is noodzakelijk. Bij oudere kaden kan die uitwijking ruimer uitvallen of is de constructie juist te stijf geworden. ‘Dan gaat het hele pakket aan de wandel’, zegt Walhout. Op veel plekken staat dat nu te gebeuren. ‘Dan krijgen we hier Amsterdamse toestanden’, schetst Verheij een Zeeuws schrikbeeld. Aangepast gebruik Met Europese subsidie heeft Walhout Civil een methode ontwikkeld om falende kaden te voorkomen en tegelijkertijd de vervangingsopgave uit te smeren over een langere periode – wat opdrachtgevers een hoop geld kan schelen. Walhout laat het zien op zijn computerscherm: een digitale 3D-kaart van een lange kademuur, vol met honderden meetpunten. ‘In real-time zien we dankzij satellieten en talrijke sensoren hoe de kade ervoor staat, waarbij afwijkingen van een millimeter al worden geregistreerd.’ De metingen zijn gekoppeld aan algoritmen die voorspellen hoe een kade zich de komende jaren gaat gedragen. Structural Health Monitoring 3.0, zoals het bureau deze methode heeft genoemd, biedt de kans om vast te stellen of onderhoud nu echt nodig is of dat een kade wellicht nog een jaartje of wat meekan, al dan niet met aangepast gebruik, zegt Walhout. Aan het systeem is jaren gewerkt, maar het draait inmiddels volwaardig. Het is zeker niet zo dat de ingenieurs nu met de armen over elkaar kunnen gaan zitten, benadrukt Verheij. ‘Data doen het werk niet en metingen alleen zeggen niet zoveel. Maar dankzij al die data, de metingen en de algoritmen kunnen wij ons werk nu veel gedetailleerder doen.’ •

Enith

Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

De Ingenieur in gesprek

Jasper van Kuijk laat ontwerpers nadenken over hun ontwerpen

‘Het draait niet om jou’ Printers die altijd dienst weigeren, straten die onhandig zijn ingericht: iedereen heeft te maken met gebruiksonvriendelijke ontwerpen. Dat dit ook anders kan, laat Jasper van Kuijk zien in een ontwerpboek voor een breed publiek. ‘Een manager moet bedenken: we gaan dit anders doen.’ Tekst: Enith Vlooswijk

In zijn columns en (voorheen) zijn cabaretvoorstellingen fulmineert industrieel ontwerper Jasper van Kuijk graag over hoe alledaagse ontwerpen de plank soms faliekant misslaan. Zijn boek Hoe makkelijk kun je het maken? Ontwikkel oplossingen die iedereen wil en kan gebruiken gaat juist over hoe het beter kan door gebruikers gedu rende het hele ontwerpproces centraal te zetten. Van Kuijk is universitair docent gebruiksgerichte innovatie bij de TU Delft en gastonderzoeker bij Karlstads univer sitet. Sinds twee jaar woont hij in Zweden. Waarom moest dit boek er nu komen?

‘De complexiteit van onze wereld neemt toe. Digitalise ring is daarvan een mooi voorbeeld. Digitalisering kan heel krachtig zijn, maar kan er ook voor zorgen dat thuis zorgmedewerkers om de vijf minuten een registratie moeten invullen. Ook bij de sociale dienstverlening gaat steeds meer digitaal, waardoor mensen allerlei zaken zelf moeten uitzoeken. Je kunt je ook afvragen of mensen dat wel kunnen? Ik heb eens bij ouders aan de keukentafel gezeten die een kind met een rugzakje hadden. De weg die ze moesten zoeken door alle regelgeving en vooral ook de websites en brieven waarmee ze te maken kregen, was gewoon absurd. De urgentie voor gebruiksgericht ontwerpen wordt met de dag groter. Daarvoor is er een uiterst waarde volle aanpak die binnen de ontwerpgemeenschap wel gemeengoed is. Maar stel nu dat je een cybersecurity systeem ontwerpt. Dan moet iemand bij een ministerie of overheidsdienst zeggen dat het niet gebruiksvriende lijk genoeg is. Een manager zal moeten bedenken: we gaan dit anders doen. Die bredere groep wil ik nu ook bereiken.’ Als u rondloopt, ziet u dan voortdurend ge52

DE INGENIEUR • JUNI 2024

slaagde en minder geslaagde ontwerpen om u heen?

‘Ja. In Karlstad ben ik bijvoorbeeld met een promoven dus, die op bezoek was, naar ijshockey gegaan. Het duurt daar lang om van het parkeerterrein af te komen. Er is maar één exitweg vanaf het stadion waardoor iedereen in de file staat. Het gevolg is dat mensen minder graag naar het stadion komen en dat toeschouwers voor het einde van de wedstrijd al weglopen, wat slecht is voor de sfeer. Als je eenmaal door mijn ogen naar de wereld kijkt, als je eenmaal ziet welke triggers er zitten in producten of in interfaces die jou een bepaalde kant op sturen, dan denk je: oh wacht even, dit is gewoon best wel gek. Of, kan dit misschien ook anders?’ U schrijft dat een gebruiksgericht ontwerper geen Batman moet zijn, maar eerder zijn hulpje Alfred. Wat bedoelt u daarmee?

‘Ik sta voor oplossingsgerichte ontwerpen. Je hebt ook design als kunst of design als vormgeving. In de architec tuur is daar discussie over: maken architecten gebruiks voorwerpen of zijn het uitingen van artistieke expressie, is er sprake van auteurschap? Voor gebruiksgericht ontwerpen werkt die auteurschapsvorm van ontwerpen slecht. Het draait niet om jou als ontwerper. Als de op lossing die je bedenkt klein is, maar supergoed werkt, dan moet je dat gewoon doen. Maar daar gaat niemand van zeggen: damn, wat goed dat die Van Kuijk in zijn boek een komma heeft weggelaten, want nu loopt die zin beter. In de architectuur zie je ontwerpen van super stars die uitblinken in zichtbaarheid. Philippe Starck, ontwerper van interieurs en gebruiksvoorwerpen, is een exponent daarvan bij industriële vormgeving. Maar bij de ontwerpstroming waartoe ik behoor, draait het meer om teamwork.’

1994 – 2002: studie industrieel ontwerpen (TU Delft) 2005 – 2010: promotieonderzoek naar het gebruiksgemak van apparaten (TU Delft) 2010 – 2022: tourt met diverse cabaretvoorstellingen door het land 2012 – heden: universitair docent gebruiksgerichte innovatie (TU Delft), columnist bij diverse bladen en kranten 2022: verhuist naar Zweden, wint De Slimste Mens 2022 – heden: gastonderzoeker (Karlstads universitet in Zweden)

‘De journalistiek is een vakgebied dat al behoorlijk gewend is om aan de lezer te denken. Gaan mensen dit snappen? In veel technische vakgebieden is dat anders. Softwareontwikkelaars moeten bijvoorbeeld stabiele software leveren. Dat het doet wat het moet doen, heeft de allerhoogste prioriteit. Voor marketeers moet een product goed verkopen. Bij het ontwikkelen van oplossingen zijn dus veel mensen betrokken die niet het gebruikersperspectief als voornaamste prioriteit hebben.’ U herhaalt het motto van uw Delftse afstudeerbegeleider, hoogleraar Jan Buijs: innoveer met mate. Waarom?

‘Innovatie betekent een groot risico, want je gaat nieuwe dingen doen. Van nieuwe dingen, alleen voor jouw organisatie, tot aan echt nieuwe technologie die er nog niet eerder was, zodat je niet eens weet of het wel kan. portret : els zweerink fc

Voor Jan Buijs was innovatie een middel, maar in veel organisaties is innovatie een doel geworden. Hij was van mening: als er een bestaande oplossing op de plank ligt die het doet, kies daar dan voor, want dan weet je dat het werkt. Alleen als je achterloopt of marktaandeel dreigt te verliezen, dan waag je het erop en ga je voor nieuwe dingen. Dat is mij altijd bijgebleven. Bij gebruiksgericht ontwerpen is een vernieuwende interface meestal geen goede oplossing. Je sluit dan niet aan bij wat mensen al kennen. Bovendien zijn bestaande ontwerpen meer uitontwikkeld. Wanneer je iets helemaal opnieuw gaat ontwerpen, zitten er altijd fouten in. Maar ontwerpers vinden het vaak leuk iets nieuws uit te proberen.’ Zelfs de samenleving beschrijft u als een ontwerp. Dat suggereert dat die maakbaar is. Is dat zo?

‘Natuurlijk is de wereld maakbaar. Daar wordt altijd spottend over gepraat. Alles wat we hebben gemaakt,

In uw boek beschrijft u een kloof tussen ontwerpers en gebruikers. Leg eens uit.

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

QUOTE

Bedenk als ontwerper hoe jouw ontwerp bijdraagt aan de samenleving

van de invoering van veiligheids gordels tot vaccinatie, sociale zeker heid, dat is allemaal maakbaarheid. Er is wel een verschil tussen controle en invloed. Als je kijkt hoe complex iets is, hoe moeilijk het is om iets een goede kant op te krijgen, dan krijg je onvoorspel bare processen. En een samenleving is natuur lijk niet zo bewust ontworpen als een duimstok of een telefoon of zo. Die ontstaat ook meer vanzelf, dan dat er iemand is die zegt: weet je wat, we gaan de samenleving zo inrichten. Op sociaal niveau kunnen we wel zeggen: hoe willen we dat mensen oud worden? Is dat in bejaardenhuizen? Willen we dat mensen zo lang mogelijk thuis kunnen wonen? Is dat misschien in kleinschalige woonzorg, waar ze zelf zoveel mogelijk koken en doen tot het echt niet meer gaat? Wie daaraan werkt, is toch echt wel een stukje van die samenleving aan het vormgeven.’ Hoe makkelijk kun je het maken? Ontwikkel oplossingen die iedereen wil en kan gebruiken Jasper van Kuijk 288 Blz. | € 24,99 54

DE INGENIEUR •

Het boek bevat een epiloog over de verantwoordelijkheid van de ontwerper. Waarom vond u dat belangrijk?

‘Omdat deze ontwerpmethode best wel ‘goor’ is in te zetten. Met alle dark patterns kun je mensen aan hun telefoon verkleefd houden. Men kan gedrag beïnvloe den zoals booking.com doet: ‘Er zijn er nog maar twee kamers over. Boek nu!’ Je kunt à la Facebook mensen eindeloos laten scrollen en vasthouden op je website. Je JUNI 2024

kunt ook dingen makkelijk maken en alle drempels wegnemen. Dan heb je toch ineens een wasmachi ne gekocht, terwijl je hem ook had kunnen repareren. Dat zijn allemaal gebruiksgerichte principes, gedrags beïnvloeding. Gebruiksgericht ontwerpen is niet een in herent goede aanpak. Maar als we het goed inzetten, kunnen we systemen beter maken voor bijvoorbeeld politieagenten en verpleegkundigen. Het is afhankelijk van wie en welke organisatie het toepast en met welke doelen. Ik vond dat belangrijk. Denk er als ontwerper over na hoe jouw ontwerp bijdraagt aan de samenleving.’ Voorin het boek staan enkele zinnen uit een liedje van Fleetwood Mac: Don’t stop thinking about tomorrow Don’t stop, it’ll soon be here It’ll be better than before Yesterday’s gone, yesterday’s gone. Waarom is dat?

‘Ontwerpen gaat altijd over morgen, je ontwerpt altijd voor de toekomst, per definitie. Ik denk dat het ook een beetje ontwerpers eigen is om zich niet neer te leggen bij de wereld om hen heen zoals die is. Dat we altijd zoeken naar wat er nou beter en anders kan. We leren de wereld om ons heen niet als een gegeven te zien, maar als een variabele die kan worden veranderd.’ •

UIT DE VERENIGING Een greep uit het aanbod van activiteiten van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI).

Wonen boven het spoor Nederland heeft een woningtekort, vooral in de grote steden. Stations nemen vaak een groot beslag op de ruimte, maar kunnen soms beter dan nu met woningbouw worden verweven. Zo heeft Heerlen een complex van winkels en woningen boven het spoor. Ook Den Haag en Utrecht hebben dergelĳke plannen. Zulk ‘meervoudig grondgebruik’ is energie-efficiënt en daardoor duurzaam, maar ook complex en duur. Op deze lezingenavond (inclusief maaltĳd) worden diverse invalshoeken gepresenteerd, gevolgd door een plenaire discussie over voor- en nadelen, aandachtspunten en uitdagingen. Lezingenavond: Bouwen op en rond het spoor, Arcadis Amersfoort, 18 juni, 17.00-20.00 uur, kivi.nl/afdelingen/railsystemen/activiteiten

Verbeterde waterkeringen

Veilige AI

In het stroomgebied van De Dommel in Brabant worden waterkeringen kwetsbaarder en de weersomstandigheden extremer. Daarom is het waterschap een herstelprogramma gestart. Hierbĳ wordt hoogwaterbescherming gecombineerd met natuurherstel en aandacht voor biodiversiteit. Deze excursie, verzorgd door opdrachtgever Waterschap De Dommel en aannemer Vissers Ploegmakers, gaat naar Waterkering 21 en bestaat uit twee lezingen en een rondleiding. Excursie: Herstelprogramma keringen Bossche Broek Zuid, Sint-Michielsgestel, 20 juni, 13.30-16.00 uur, kivi. nl/afdelingen/bouw-en-waterbouwkunde/activiteiten

Systemen gebaseerd op kunstmatige intelligentie moeten goed en betrouwbaar functioneren, zonder schade toe te brengen aan individuen, samenlevingen en het milieu. Bĳ deze masterclass, een dag na International Women in Engineering Day, vertellen Natasha Alechina en Clara Maathuis over AI-systemen en het veilig en verantwoord gebruik hiervan. Webinar: Safe and responsible AI, 24 juni, 19.00-20.30 uur, kivi.nl/afdelingen/netwerk-vrouwelĳke-ingenieurs/ activiteiten

Dagje Dodewaard

Van 1969 tot 1997 had Nederland in Dodewaard een werkende kerncentrale. Daarna is deze buiten werking gesteld en in 2003 is de laatste splĳtstof afgevoerd. Nu is de kerncentrale voor veertig jaar ‘veilig ingesloten’, wat betekent dat hĳ dichtgemetseld blĳft tot de radioactiviteit van kortlevende isotopen voldoende is afgenomen om de centrale te ontmantelen. Na 2045 wordt het complex afgebroken. Voor deze excursie kunt u kiezen uit twee data. Bezoek aan de voormalige kerncentrale Dodewaard, 19 of 26 juni, 11.30-17.00 uur, kivi.nl/afdelingen/kerntechniek/activiteiten

BEELD : DEPOSITPHOTOS ; WATERSCHAP DE DOMMEL ; WIKIMEDIA COMMONS ( CC 0) ; DEPOSITPHOTOS

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

De strijd om de chips Chips: je ziet ze niet, maar ze zitten overal in. Het boek Chips neemt je mee in de historie van halfgeleiders. Tekst: Jim Heirbaut

Chips. Hoe digitale technologie de wereld verandert Jan Rabaey en Pieter Van Nuffel | 192 Blz. | € 19,99

DE INGENIEUR • JUNI 2024

Het nieuwe boek Chips. Hoe digitale technologie de wereld verandert van Jan Rabaey en Pieter Van Nuffel is een mustread voor iedereen die belangstelling heeft voor computerchips en beter wil begrijpen welke belangrijke rol integrated circuits spelen in de wereldeconomie en geopolitiek. De auteurs werken bij het Belgische onderzoekscentrum imec, Rabaey als chief technology officer voor system technology cooptimization en Van Nuffel als pers- en wetenschapsvoorlichter. Deze combinatie van auteurs heeft een boeiend boek opgeleverd, dat helder de geschiedenis van computerchiptechnologie schetst. Het knappe is dat de auteurs ook af en toe minder bekende verhalen opdissen. Wist u bijvoorbeeld dat we de voorvader van de computer, de ‘analytische machine’ van Charles Babbage, te danken hebben aan de automatisering van weefgetouwen begin negentiende eeuw? De Fransman Joseph-Marie Jacquard had bedacht om weefgetouwen aan te sturen met kartonnen kaarten waarin gaatjes waren gestanst. Deze ponskaarten bleken ook geschikt om de machine van Babbage te programmeren en verschillende rekentaken te laten uitvoeren. Ene Ada Lovelace zag daar al snel de poëzie van in, aldus de auteurs. Zij schreef: ‘De analytische machine kan algebraïsche patronen weven zoals een jacquardgetouw bloemen en bladeren.’ Lovelace raakte bevriend met Babbage en werkte mee aan de ontwikkeling van de revolutionaire machine. Tegenwoordig staat zij bekend als de eerste computerprogrammeur. Andere anekdote: we hadden vandaag de dag nooit de complexe chips gehad met miljarden transistoren erop, als eind jaren vijftig van de vorige eeuw Kodak niet de fotolak had uitgevonden, een materiaal dat verandert als er licht opvalt. Het bracht een ingenieur van Texas Instruments op een baanbrekend idee toen hij door een microscoop naar een transistor keek. Een microscoop gebruikt lenzen en een lichtbron om een klein object groot af te beelden, maar wat, dacht hij, als ik dat nu omdraai om steeds fijnere structuren op chips te krijgen. De ingenieur verbouwde zijn microscoop, zodat hij grote patronen

in het klein kon projecteren. Hij kocht wat fotolak van Kodak en smeerde die op een stukje germanium, een populaire halfgeleider in die tijd. Zo slaagde hij erin een patroon op het germanium te creëren en was de fotolithografie geboren. ‘Het grote voordeel van fotolithografie is dat je zeer complexe patronen in één keer kunt overbrengen; daardoor is het vandaag de dag mogelijk om miljarden transistoren tegelijkertijd te definiëren’, schrijven Van Nuffel en Rabaey. Er is een rechte lijn te trekken naar de fotolithografiemachines van ASML, die anno 2024 een centrale plek innemen in de chipfabrieken in Taiwan, Zuid-Korea en de Verenigde Staten. Het lithografieproces is vele malen ingewikkelder geworden, maar in de grond bestaat een ASML-machine nog steeds uit deze basisonderdelen: dia, optica en halfgeleider met een laagje fotogevoelige lak erop. Behalve terugblikken op de geschiedenis van halfgeleiders en hoe die onze maatschappij op de kop hebben gezet, kijkt Chips ook vooruit. Halfgeleidertechnologie staat sinds een paar jaar in het centrum van de wereldpolitiek en we zitten nu in het tijdperk van de grote veranderingen. ‘De coronapandemie confronteerde iedereen die een laptop, spelcomputer of auto wilde bestellen met extreem lange wachttijden’, lezen we. De coronapandemie bracht kwetsbaarheden in de toeleveringsketens van chips aan het licht. ‘Taiwan maakt 11 procent van alle geheugenchips en meer dan de helft van alle rekenchips.’ Het is geen geheim dat het grote China aanspraak maakt op Taiwan, maar tegelijk zou een invasie of het afknijpen van de chipindustrie van het eiland desastreus zijn voor de wereldeconomie. In deze gespannen situatie is het onvermijdelijk dat landen minder afhankelijk willen worden van de Taiwanese chips. Over de miljardeninvesteringen van de Verenigde Staten en de Europese Unie in eigen chipfabrieken gaat het laatste deel van het boek. Daarbij blijft samenwerking over de grenzen heen onontbeerlijk, menen de auteurs. ‘Het komt erop aan voort te bouwen op elkaars expertises om het hele ecosysteem naar een hoger niveau te tillen.’

Google’s assistenten Google en OpenAI strĳden om de gunst van de chatbotgebruiker. Afgelopen maand toonde Google de prestaties van de nieuwste AI-assistenten Astra en Gemini aan het publiek. Tekst: Marlies ter Voorde

Oostwaarts per trein Een nieuw boek toont de ontwikkeling van 123 kilometer spoor gedurende anderhalve eeuw. Tekst: Pancras Dijk

De trein? Best een handig vervoermiddel, maar om nu overal spoorwegen te gaan aanleggen is natuurlĳk niet nodig. We hebben immers onze rivieren en andere waterwegen, met prima functionerende scheepvaart voor transport van goederen en personen. Dat was zo’n beetje hoe men er in de decennia na de komst van de eerste treinen in ons land over dacht. In 1860, toen het scheepvaart-armere België al 1800 kilometer aan spoorlĳn had liggen, lag er in ons land daarom nog maar zo’n 330 kilometer, in de vorm van verschillende trajecten die onderling niet eens met elkaar waren verbonden. Omdat geen investeerder brood zag in de aanleg van nieuwe spoorwegen, nam de regering uiteindelĳk het initiatief tot een stelsel van ‘Staatsspoorwegen’: er zou een landelĳk dekkend spoornetwerk komen. Niet lang daarna werd een begin gemaakt met een spoorlĳn die Amsterdam zou verbinden met Zutphen, met vanaf Hilversum een zuidwaartse zĳtak naar de Utrechtse Maliebaan: de Oosterspoorweg. Auteurs Michiel ten Broek (spoorwegingenieur) en Victor Lansink (kunsthistoricus, beeldarchivaris en spoorwegliefhebber) beschrĳven station voor station hoe de lĳn in de jaren zeventig van de negentiende eeuw werd aangelegd en wat de gevolgen waren. Zo maakten enkele dorpen in het Gooi dankzĳ het nieuwe spoor ineens een forse groei door. Ook in zakelĳk opzicht had de spoorlĳn grote gevolgen. Het was de eerste die openlĳk concurreerde met een andere spoorlĳn, namelĳk de Rhĳnspoorweg tussen Amsterdam en Arnhem. Daarmee luidde de ingebruikname ook een nieuw tĳdperk in: dat van elkaar dwarszittende, moeizaam samenwerkende spoorwegmaatschappĳen. Pas na een halve eeuw kwam daaraan een einde. Financiële nood dreef de twee maatschappĳen toen in elkaar armen: de oprichting van de Nederlandse Spoorwegen was een feit.

Op 14 mei presenteerde tech-gigant Google zijn laatste mijlpalen. De hoofdrollen waren hierbij weggelegd voor de assistenten Astra en Gemini: AI-bots die met zulke grote hoeveelheden data zijn getraind dat ze talloze taken aankunnen en tevens een fatsoenlijk gesprek kunnen voeren. Wat ooit bij Apple begon met ‘Siri, hoe laat is het?’, is inmiddels uitgegroeid tot een heuse assistentenwedloop tussen verschillende bedrijven. Op dit moment wedijveren vooral Google en OpenAI om de gunst van de klant. In mei was Google aan zet. Het bedrijf toonde aan het publiek zijn nieuwste functies, waaronder Astra. Astra kan meekijken door de camera van een mobiel en ondertussen vragen beantwoorden. Dat gaat ongeveer zo: ‘Zeg het als je iets ziet dat geluid maakt.’ Ik zie een luidspreker. ‘Waar denk je dat ik ben?’ In Londen, dichtbij King’s Cross. ‘Heb je mijn bril toevallig gezien?’ Ja net nog, naast die rode appel. Intussen heeft ook chatbot Gemini niet stilgezeten. Die werkt nu samen met Photos en kan op verzoek alle foto’s van dochter Lucia’s zwemvorderingen op een rijtje zetten of het fotoarchief doorspitten als iemand het kenteken van zijn auto niet meer weet. Daarnaast gaat Gemini Google’s zoekmachine fundamenteel veranderen. Gebruikers in de Verenigde Staten krijgen binnenkort een uitgebreid antwoord op een zoekopdracht, in plaats van een lijst met websites waarin ze zelf moeten gaan grasduinen. Ook het advertentieverdienmodel moet dus op de schop. En dit is pas een greep uit alle mogelijkheden. Handig? Zeker, maar langzamerhand valt te betwijfelen of nog meer nieuwe mogelijkheden het leven nu echt fijner maken. Waar moeten alle wateren energieverslindende datacenters staan? Wie kijkt er met Google mee door de camera? En wat moeten we zelf straks nog doen, als alles met een druk op de knop valt te regelen? Maar goed. Nu OpenAI weer. Google I/O 2024: An I/O for a new generation Presentatie: io.google/2024

De Oosterspoorweg. De spoorlĳn Amsterdam−Zutphen met zĳtak Hilversum−Utrecht Michiel ten Broek en Victor Lansink | 192 Blz. € 34,95 VIDEOSTILL UIT IO . GOOGLE /2024

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

MEDIA

Uit de grond gestampte hoofdsteden Met de beste bedoelingen bouwen landen een nieuwe hoofdstad, ver van de oude. De Belgische fotograaf Nick Hannes brengt de mensen in beeld die in deze wat zielloze steden wonen. Tekst: Jim Heirbaut

De rozentuin van Supbaram in Sejong, een nieuwe stad in Zuid-Korea waar veel van de ministeries naar toe zijn verplaatst. Van alle steden in het boek is het in Sejong het fijnst wonen, hoewel de woonblokken er allemaal hetzelfde uitzien. foto : nick hannes 58

DE INGENIEUR • JUNI 2024

‘In theorie biedt het bouwen van een nieuwe stad vanuit het niets de meest geschikte omstandigheden voor het creëren van een perfecte utopische omgeving,’ zegt onderzoeker urban planning Dorina Pojani in het voorwoord van het mooie fotoboek New capital. Building cities from scratch van de Belgische topfotograaf Nick Hannes. In theorie dus, want in de praktijk pakt het vaak heel anders uit en blijft de utopie buiten bereik. Dat is goed te zien op de paginagrote foto’s die Hannes maakte in de nieuwe hoofdsteden van Brazilië, Nigeria, Kazachstan, Zuid-Korea, Egypte en Indonesië. Hij bracht in al die landen tijd door in de snel uit de grond gestampte nieuwe hoofdstad. Vaak leidt deze aanpak ondanks de moderne gebouwen van beroemde architecten tot een planmatige stad zonder historische gelaagdheid, lokale identiteit of een eigen karakter. Het boek laat mooi zien hoe bewoners er toch het beste van maken. Hoewel Brasília bedoeld was als egalitaire stad, zijn de armere bewoners toch naar de periferie geduwd, net als in andere Braziliaanse steden. In Nigeria wilde de regering in de

jaren tachtig de druk verlagen op de metropool Lagos en bouwde in het hart van het land de nieuwe stad Abuja. Dat is sinds zijn inauguratie snel gegroeid naar een inwonertal van vier miljoen. De mensen wonen daar breed verspreid over verschillende buurten, met daartussen grote lappen onontwikkelde grond waar herders hun vee laten grazen. Wie geld heeft, woont achter een slagboom met een beveiliger, want het gevaar om te worden gekidnapt voor losgeld is reëel. Corruptie is volkomen normaal, ervaart Hannes, als een soldaat zijn camerariem vastpakt en niet meer loslaat totdat hij haar wat geld geeft. New capital is heerlijk om doorheen te bladeren en de wereld een klein beetje beter te leren kennen. De prachtige foto’s laten de mensen zien achter de pompeuze en protserige architectuur die vaak door regeringen in nieuw gestichte hoofdsteden wordt neergezet. Mensen maken een stad, niet gebouwen. New capital. Building cities from scratch Nick Hannes | 208 Blz. | € 45,00

Q&A

Elke maand zijn er talloze nieuwe boeken, toneelvoorstellingen, podcasts en video’s. De Ingenieur pikt de interessantste eruit en stelt de maker vijf vragen.

Van theoretisch natuurkundige Frithjof Felix Foelkel verscheen na bijna dertig jaar een tweede roman, De bèta’s.

1 2 3 4 5

Tekst: Pancras Dijk

Waarom heeft u dit boek geschreven? ‘Ik ben altijd zo intens verdiept geweest in mijn privé-onderzoekingen op het gebied van de theoretische natuurkunde (het vak waarin ik ooit afstudeerde), dat ik daarmee een carrière en een normaal sociaal leven heb verspeeld. Nu werd het tijd voor de vraag waarmee ik in godsnaam al die jaren, zo lang en zo fanatiek, ben bezig geweest.’ Voor wie is dit boek bedoeld? ‘Voor alle exacte wetenschappers die het gevoelsleven van een bèta eens een keer op een minder prettige manier willen zien uitgebeeld. Zie hoe sociologen tevreden de wereld bezitten en haar alleen nog maar hoeven op te schrijven, versus de verkramping die zichtbaar is bij de (te) logisch denkende bèta’s uit dit boek. Zij moeten haar nog zoeken en, als ze haar niet vinden, hebben ze nog steeds niets gepresteerd. Dit verklaart hun voortdurende angst, woede, jaloezie. Ik vrees dat veel wetenschappelijke onderzoekers weten waarover ik het nu heb.’ Wat fascineert u in het onderwerp? ‘Het risico van de ontdekkingsreiziger. Wie durft zich tegenwoordig nog zo te noemen? We weten dat onderzoek riskant is. Wel is het in onze tijd (meestal) niet meer dodelijk. Zoals bij Robert Falcon Scott, die in 1912, juist verslagen door Roald Amundsen, op de terugweg van de Zuidpool in een winderig tentje doodvroor.’ Wat heeft u geleerd tijdens het schrijven? ‘Eigenlijk wilde ik alleen over mijn eigen leven vertellen. Maar er bestaan gelukkig inspirerende eindredacteuren. Dankzij hun adviezen leerde ik ook het leven buiten mijn eigen kring toe te laten – soms met komisch gevolg. Daar heb ik aan het eind toch weer mee gebroken. Ik wilde mijn zuster aan het woord laten. Een bijzonder mens, ze leeft helaas niet meer.’ Waarom zouden ingenieurs dit boek moeten lezen? ‘Het oplossen van technische problemen is net zo goed emotie als het dirigeren van een symfonieorkest. De geleerde B. uit dit boek mag dan een soort clown zijn, ik denk dat ingenieurs dat fanatisme van hem wel kennen. En daarmee om zichzelf kunnen lachen. Of ze dat ook doen? Ik was jarenlang instructeur bij de zweefvliegclub van de TU Eindhoven. Studenten daar lezen nooit en bij de oud-leden (ingenieurs) doen alleen hun vrouwen dat. Die zijn dus inderdaad De bèta’s gaan kopen. En gaan lezen. Zij wel.’ De bèta’s Frithjof Felix Foelkel | 280 Blz. | € 24,50

portret : jaap de ruig

Wat twintig jaar geleden begon als onlineboekhandel, groeide uit tot een nietsontziende tech-reus. Wall Street Journal-journalist Dana Mattioli dook in de wereld van Amazon. de meedogenloze strijd van amazon om de wereld te veroveren | 392 blz. | € 27,50 e-boek € 16,99

We moeten in de strijd tegen zeespiegelstijging niet alleen vertrouwen op de slimheid van de waterbouwkundig ingenieurs, maar ook samenwerken met de Noordzee en de rivieren, zegt dijkgraaf Jan Bonjer. h2o: de toekomst van ons water 28.20 min. | spotify

Watercrisis? Zet de natuurlijke watermachine weer aan! Wetenschappers delen hun ervaring met de Drentsche Aa en tonen hoe duurzaam waterbeheer eruitziet. oud water in de nieuwe tijd | 192 blz. € 39,90

Elektrische auto’s zijn veel te stil. Renault vroeg componist Jean-Michel Jarre om de best mogelijke geluidservaring te ontwikkelen, voor inzittenden en passerende voetgangers. the story behind the sound design with jean-michel jarre | 13.47 min. | youtube

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Voorwaarts

Voorspellen is lastig, zeker als het om technologische vooruitgang gaat. Fanta Voogd verdiept zich maandelĳks in de geschiedenis van de toekomst.

Telstar luidt het informatietĳdperk in

Kunstmaan als datazender In 1962 zond de Telstar-satelliet voor het eerst televisiebeelden over de Atlantische Oceaan. Een gebeurtenis die veel belangstelling trok. Terugblikkend kan de uitzending worden gezien als de openingsceremonie van het wereldwijde informatietijdperk, de Global Village. De Nederlandse televisiekijker die wat langer opbleef, kon in de prille ochtend van woensdag 11 juli 1962 getuige zijn van een historische uitzending. Om twee minuten over twaalf zond de VARA rechtstreeks het BBC-verslag uit van wat de eerste transcontinentale televisie-uitzending had moeten zijn. De vorige dag was de Telstar vanaf Cape Canaveral in Florida met succes gelanceerd aan boord van de Thor-Delta-raket en in een baan rond de aarde gebracht. Deze eerste commerciële communicatiesatelliet moest laten zien dat informatie via de ruimte over de oceaan te zenden was. Sneeuw De uitzending is terug te zien bij het Nederlands Instituut voor Beeld en Geluid. Presentator Richard Dimbleby laat deskundigen uitleggen welke toekomstige mogelijkheden communicatiesatellieten bieden. Vooral de mogelijkheid van beeldtelefonie met Telstar liet zien een familielid aan de andere kant van de wereld wordt als lonkend perspectief gepresenteerd. dat informatie via ‘The world is shrinking’, stelt de presentator de ruimte over plechtig vast. Dan schakelt men over naar het Britse ontvangststation op de Goonhilly Downs, de oceaan te ’s werelds eerste schotelantenne in het uiterste van Engeland. Daar staat een camezenden was zuidwesten ra gericht op een bedieningspaneel met oscilloscopen en monitorschermen. Alle aandacht is gericht op de sneeuw op een van de monitorschermen in de hoop dat het beeld een vaste vorm aanneemt. Wat een kijker vandaag de dag zou opvallen is een man die voortdurend door het beeld schuift met een brandende pijp in zijn mond en een asbak die achteloos op de rand van precisieapparatuur is geplaatst. Na 41 minuten begint de aftiteling zonder dat er iets herkenbaars op de monitor is verschenen. De BBC hervatte later die nacht de uitzending, de Telstar was toe 60

DE INGENIEUR • JUNI 2024

aan haar volgende rondje om de aarde, maar de VARA hield het voor gezien. De kranten berichtten de volgende dag dat het experiment met de Telstar was geslaagd. Er waren beelden te zien van de Amerikaanse vlag tegen een achtergrond van wolken. Het Telstar-experiment kwam voort uit de belangstelling van de Amerikaanse Bell Telephone Laboratories voor overzeese communicatie. Bell Labs was in 1960 al betrokken geweest bij de kunstmaan Echo 1. Deze polyester ballon met een doorsnee van dertig meter kon geen radiosignalen ontvangen of uitzenden, maar reflecteerde ze slechts. Elliptische baan De Telstar, 88 centimeter in diameter, was de eerste actieve communicatiesatelliet. Een transponder ving het zes gigahertz microgolfsignaal op, versterkte het, zette het om in een vier gigahertz signaal en stuurde het weer terug naar de aarde. De Telstar haalde een povere vijftien watt uit zonnecellen. Door dat beperkte vermogen moesten de antennes op aarde enorm zijn. Anders dan de latere communicatiesatellieten, die in een geostationaire baan boven het aardoppervlakte blijven stilstaan, maakte de Telstar in tweeëneenhalf uur een kleine elliptische baan rond de aarde, waardoor die enorme antennes ook nog eens uiterst nauwkeurig bestuurbaar moesten zijn om de snel passerende satelliet te detecteren. Het Andover Earth Station, in het noordoosten van de Verenigde Staten, was uitgerust met een goed te richten hoornantenne in de vorm van een luidspreker en met een breedte van 64 meter. Op de Goonhilly Downs in het Engelse Cornwall stond een schotelantenne met een middellijn van bijna 26 meter. Het Franse grondstation in het Bretonse kustplaatsje Pleumeur-Bodou was eveneens voorzien van een hoornantenne: La Grande Oreille. Het zwakke signaal van de

1962 ‘The world is shrinking.’ BBC-verslaggever Richard Dimbleby becommentarieert de eerste tv-uitzending via de ruimte: 'De wereld krimpt' (11 juli 1962).

Telstar werd op aarde versterkt met een maser: microwave amplification by stimulated emission of radiation. In de maanden na de eerste uitzending volgden er meer dan vierhonderd experimenten met telefonie, telegrafie, faxverkeer en televisie. De televisie-uitzendingen – onder meer met beelden van de Franse zanger Yves Montand, een Brits kookprogramma en een persconferentie van president John F. Kennedy – waren er duidelijk op gericht een breed publiek enthousiast te maken. De Koude Oorlog is onmiskenbaar de aanjager geweest van het ruimtevaartprogramma in de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten, maar Telstar 1 was juist het slachtoffer van dat conflict. De dag voor de lancering deden de VS een kernproef op vierhonderd kilometer hoogte. Deze nucleaire testexplosie, Starfish Prime, verhoogde de straling en schakelde verschillende satellieten uit, waaronder Telstar. Telstar begon in augustus 1962 al te haperen en raakte op 21 februari 1963 definitief buiten dienst. De in mei 1963 gelanceerde Telstar 2 was nog tot mei 1965 operationeel. De Amerikaanse hoornantenne is in de jaren negentig afgebroken, de Franse hoornantenne en de Britse schotelantenne hebben beide inmiddels de monumentenstatus. Glasvezel De eerste transatlantische telegraafkabel (1866), het eerste transatlantische draadloze telegram (1901), de eerste transatlantische uitzending van stemgeluid

(1927) en de eerste transatlantische telefoonkabel (1956). In dat rijtje hoort de eerste transatlantische televisie-uitzending van 1962 zeker thuis. Toch heeft communicatie per satelliet, zeker als het om telefonie gaat, de hooggespannen verwachtingen niet waar gemaakt. Tot in de jaren tachtig liepen intercontinentale telefoongesprekken vaak over één, soms zelfs twee satellieten. De enorme afstanden (11.700 kilometer) die het signaal moest afleggen leverde een hinderlijke vertraging op. In 1962 had niemand kunnen voorzien dat optische vezels uiteindelijk veel belangrijker zouden zijn voor de toekomst van telecommunicatie dan satellieten. De eerste succesvolle datatransmissie door glasvezel zou drie jaar na de lancering van de Telstar worden gedemonstreerd. In 1988 werd de eerste transatlantische glasvezelkabel aangelegd. De gretigheid waarmee de belofte van wereldwijde communicatie werd omhelsd, weerspiegelt de hunkering naar wereldvrede. De Koude Oorlog bereikte in die jaren een angstaanjagend hoogtepunt en de Cubacrisis van oktober 1962 bracht ons dichter dan ooit bij een atoomoorlog. Het kan geen toeval zijn dat in datzelfde jaar 1962 de Canadese wetenschapper Marshall McLuhan de term Global Village introduceerde in zijn visionaire boek The Gutenberg Galaxy. Zoals McLuhan op het hoogste abstracte, filosofische niveau de geesten rijp maakte voor het nakende informatietijdperk, zo deed Telstar dat op het hoogste populaire niveau. •

Technicus legt de laatste hand aan de Telstar 1. foto : bell labs

JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Teamgeest

Nederland telt tientallen studententeams waarin aankomende ingenieurs zich een jaar lang fanatiek inzetten voor een concreet doel.

Naam: Team Epoch Doel: AI inzetten voor het goede Inspiratie: de duurzame ontwikkelingsdoelen van de VN Aantal leden: 15 Startjaar: 2020

Pionieren met AI Kunstmatige intelligentie is niet alleen het domein van miljardenbedrijven in Silicon Valley. Dat bewijst het Delftse studententeam Epoch, dat AI inzet voor het oplossen van uiteenlopende problemen, en daarmee ook wedstrijden wint. Tekst: Jim Heirbaut

De Dream Teams zijn een aantrekkelijk visitekaartje voor de TU Delft. Met hun zonneauto, hyperloop of exoskelet trekken de studententeams de aandacht van journalisten en bereiken zo een groot publiek. De studenten laten intussen zien dat er ook tijdens een technische studie al aan concrete producten kan worden gewerkt. Iets minder tastbaar, maar met minstens zoveel impact, zijn de computerprogramma’s van Epoch. Het studententeam heeft zich in artificial intelligence (AI) gespecialiseerd en zet alle op dat vlak beschikbare technieken in voor projecten en competities. Het huidige team is Epoch IV, bestaande uit vijftien studenten van de TU Delft. Het is de vierde lichting studenten sinds het team in 2020 werd opgericht. Voor de niet-AI-

kenners: een epoch is één cyclus waarin een AI-model wordt getraind met data. Vogelzang en eiwitten Het relatief kleine team heeft de taken verdeeld. Sommige leden houden zich bezig met programmeren, andere met partnerships opzetten of events organiseren en communicatie. Overkoepelend doen enkele leden het management van het team. De studenten hebben een ruimte in de Dreamhall op de campus van de TU Delft, waar ook andere studententeams zitten met hun waterstofauto’s, elektrische boten en kunstprojecten. Vinden de leden van Epoch het niet jammer dat ze geen concreet apparaat of voertuig aan de wereld kunnen presenteren? ‘Niet echt’, reageert Suusje Hel-

Computers met AI kunnen zeewier herkennen op satellietfoto’s. FOTO : KELP BLUE 62

DE INGENIEUR • JUNI 2024

wegen, die de PR en social media van het team verzorgt. ‘Het is voor ons misschien iets uitdagender om onze prestaties aan de wereld uit te leggen, maar daar staat tegenover dat wij ons verhaal elke keer in een ander jasje kunnen steken. Het publiek kan bij ons steeds op een ander onderwerp aanslaan.’ Epoch doet elk jaar mee aan meerdere competities. Momenteel bereidt het zich voor op een wedstrijd waar op basis van gekwetter in het bos te achterhalen moet zijn welke vogelsoorten zich daar ophouden. Audio-analyse die handmatig vogels tellen moet vervangen. Ook doet het team mee aan een competitie om met AI te voorspellen of en hoe bepaalde eiwitten zullen binden aan verschillende chemische structuren. Dat is

Een teamlid van Epoch aan het werk. FOTO : TEAM EPOCH

Volgende maand in De Ingenieur Halfgeleiders van de toekomst De opkomst van snelle chips heeft de afgelopen decen nia ons leven compleet op z’n kop gezet. Door de integratie van AI gaat dat mogelijk nóg eens gebeuren.

Trainen met een operatierobot Steeds meer ziekenhuisoperaties worden uitgevoerd door een robot. Patiënten herstellen dan gemiddeld sneller. Hoe haalt de chirurg het beste uit zijn nieuwe (digitale) assistent?

Parijs 2024 De Olympische Spelen zijn steevast ook het toneel voor technische innovaties. Van welke gaat ons ingenieurshart dit jaar sneller kloppen? beeld : paris 2024/ architecte : wilmotte & associés

belangrijk voor de geneeskunde, omdat dit kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen. Ook internationaal doet Epoch aardig mee. Dit jaar won het een competitie van het Woods Hole Oceanographic Institute waaraan meer dan zeshonderd, soms zeer ervaren teams meededen. Het doel van de wedstrijd van het Amerikaanse onderzoeks centrum was om een computer aan de hand van satellietbeelden te laten bepalen waar in zee zich zeewier bevindt. Gedetailleerde kennis over de locatie van die planten is belangrijk voor natuur beschermers, omdat allerlei diersoorten ervan eten. Tot nu toe gaan duikers nog meestal het water in om ter plekke te kijken

AI wordt ingezet om vogel geluiden te herkennen in een Indiaas natuurgebied. foto : sidharth srinivasan / cc by - sa 4.0

hoe het staat met de zeewierbossen, maar dat is omslachtig en duur. Nu er van elk plekje op aarde bijna dagelijks satellietfoto’s worden gemaakt, zou AIanalyse van die beelden veel werk schelen. ‘We zijn er een paar maanden lang vol voor gegaan’, zegt Emiel Witting, chief engineer van het team. ‘We hebben allerlei verschillende ideeën kunnen uittesten. We kijken met frisse blik naar zo’n probleem en zitten nog niet vastgeroest in bepaalde idee en. Ik denk dat we flexibeler zijn omdat we studenten zijn.’ Zinvolle doelen Epoch wil AI op een zinvolle manier inzet ten voor de wereld. ‘Er zijn vele wedstrijden

Team Epoch van dit jaar. foto : epoch

voor AI en wij denken veel na over wat zin vol is en wat niet’, zegt Helwegen. ‘De duur zame ontwikkelingsdoelen van de Verenigde Naties geven ons daarbij houvast. Wij wer ken vaak aan onderwerpen die bedrijven links laten liggen omdat er niet direct geld mee te verdienen valt. Wij hoeven geen winst te maken en kunnen kiezen voor pro jecten die ons zinvol lijken, zoals in de zorg of voor natuurbehoud.’ Het mooie van de competities, vertellen Helwegen en Witting, is dat de deelnemers vaak bereid zijn om zelf bedachte technieken of slimmigheden met elkaar te delen, ook al zijn ze formeel elkaars tegenstanders. ‘Dat is eigenlijk wel bijzonder’, zegt Witting. ‘Ik denk ook dat dit soort open competities een goede manier is om vooruitgang te boeken bij complexe vragen. Er doen mensen mee van allerlei achtergronden, die brengen hun expertise met zich mee. Het is niet nodig een onderzoeksvoorstel te schrijven, wat altijd een langzaam en taai proces is. Het is heel laagdrempelig, veel mensen doen in hun vrije tijd mee.’ De winnaar van zo’n wedstrijd krijgt een geldbedragje. ‘Rijk zul je er niet van worden’, zegt Helwegen. De kennis van de studenten lijkt geschikt om een bedrijf mee te starten, maar dat is nog niet gebeurd. Het is ook geen doelstel ling van het team. Juridisch is het mogelijk dat een voormalig lid met kennis opgedaan tijdens het jaar in team Epoch probeert een commercieel product te ontwikkelen. Of dat moreel een juiste stap is, moet iedereen voor zichzelf uitmaken, zegt Witting. ‘We hopen dat ze er dan verantwoord mee omgaan. Ik verwacht dat iemand in zo’n geval met zijn bedrijf blijft samenwerken met Epoch.’ • JUNI 2024 • DE INGENIEUR

Vragenvuur

Negen lastige techniekvragen aan illusionist Hans Klok. De maand augustus staat hij met zijn nieuwe show Face the Future in het Amsterdamse Carré, daarna gaat hij op toernee door het land.

Tekst: Pancras Dijk

Wat is het laatste dat u heeft gerepareerd?

‘Door mijn beroep als illusionist ben ik de hele dag aan het knutselen, zagen, schilderen en timmeren. Er moet altijd weer iets nieuws voor mijn repertoire worden bedacht en in elkaar gezet. Daardoor ben ik eigenlijk een halve bouwvakker. Het gaat niet altijd direct goed. Het laatste wat ik dan ook heb gerepareerd is een illusie van mijzelf.’

Voor welk probleem zouden ze nu eindelijk eens wat slims moeten uitvinden?

‘Ik haat files en ik vermoed dat ik daarin niet de enige ben in Nederland. De wegen worden steeds voller en op elk moment van de dag staat er wel ergens een file. Het zou fijn zijn als daar een oplossing voor komt. Maar vraag me niet hoe die oplossing eruit moet komen te zien.’

Waarvan denkt u: ik wou dat ik dát had uitgevonden?

‘Heel cliché, maar het sluit wel mooi aan bij de vorige vraag: het wiel.’

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

‘Mijn nieuwe theatershow gaat over kunstmatige intelligentie. Dat is wel een technologie waarover ik mij zorgen maak. Hoeven we in de toekomst helemaal niet meer zelf na te denken? Bestaat het risico dat AI zich op een gegeven moment tegen ons keert?’

Bent u bang dat robots uw werk overnemen?

‘In mijn nieuwe show krijg ik een digitale dubbel ganger. Die online avatar ontwikkelt al snel een eigen wil en begint “mijn” wereld over te nemen, wat ik uit alle macht probeer te voorkomen. Maar eerlijk gezegd: ik ben niet bang dat robots mij overbodig maken. Life entertainment zal altijd blijven bestaan. Het publiek wil toch de emotie en het bloed, de zweet en de tranen van een performer voelen en ruiken.’

Van welke fout heeft u het meest geleerd?

‘Mijn grootste valkuil was om te snel te oordelen over mensen. Daar heb ik van geleerd. Nu weet ik: Do not judge a book by its cover.’

Zijn de dijken hoog genoeg?

‘Dat is te hopen.’

Wat is de favoriete app op uw telefoon?

‘Mijn bankapp. Vroeger interesseerde geld mij niet zo, zolang ik maar kon blijven optreden. Nu ik wat ouder ben, ben ik me veel meer bewust van de waarde van geld. Daardoor ben ik nu veel zakelijker geworden.’

U mag één reis maken met een tijdmachine. Wat wordt de bestemming?

‘Mijn beide ouders zijn overleden. Ik zou graag met hen naar een concert gaan van danseres en zangeres Josephine Baker in Koninklijk Theater Carré, waar ze in 1956 optrad. Ik vind Josephine Baker een fascine rende vrouw en heb dan ook menig biografie over haar gelezen. Hoe mooi zou het zijn om haar te bezoeken samen met mijn ouders.’

DE INGENIEUR • JUNI 2024

foto : carli hermes

KIVI ACADEMY

Stay on top of your hard skills with the KIVI academy

Check out Cisco’s new offers Now even more complete kivi.nl/persoonlĳke-ontwikkeling/leren-en-studeren/academy

Zoek je hoogopgeleide technici?

Plaats je vacature op het grootste ingenieursplatform van Nederland! Direct een vacature plaatsen? Ga naar deingenieur.nl/vacatures of neem voor vragen en advies contact op met KIVI via sales@kivi.nl.