Ons project
Al 15 jaar varen onze boten met succes op de kracht van de zon. Dit betekent 15 jaar duurzame innovatie en 15 jaar inspireren van de maritieme sector. In 2020 zette het team de volgende grote stap richting een duurzame maritieme industrie door onbekende wateren te verkennen en een nieuw project te starten; het Hydro Motion project. Het team bouwde ‘s werelds eerste vliegende waterstofboot!
Dit jaar tonen we onze vernieuwde identiteit als het Hydro Motion Team van de TU Delft en gaan we verder met het verkennen van de mogelijkheden van waterstof. We gaan een waterstof-aangedreven boot ontwerpen, bouwen en testen, om hier uiteindelijk mee te racen in Monaco. Het doel is om de hele maritieme industrie te inspireren door te laten zien wat er mogelijk is met waterstof. Samen kunnen we de nodige stappen zetten naar een duurzame scheepvaart.
Wij, samen met ons hele team, zijn erg enthousiast over het project! Als u er net zo over denkt, volg ons dan op onze social media kanalen om op de hoogte te blijven van onze vorderingen gedurende het jaar @hydromotionteam
Waarom waterstof?
Waarom gebruiken we waterstof om ons doel te bereiken? Zoals wetenschappers al jaren waarschuwen, zal de olie- en gasvoorziening onvermijdelijk op raken, en zal het uitbuiten van deze energiebronnen leiden tot onomkeerbare klimaatverandering. Wij moeten de energie voorziening anders benaderen als we een emissievrije toekomst willen.
Er zijn verschillende mogelijkheden om groene stroom op te wekken. Deze omvatten wind- en zonne-energie opgewekte stroom. Om de cirkel rond te maken is het essentieel dat we niet alleen kijken naar het opwekken van energie, maar ook aandacht schenken aan de manier waarop we deze opslaan. Op dit moment neigt de industrie naar het gebruik van chemische batterijcellen als het gaat om het opslaan van energie en het aandrijven van elektrisch vervoer. Dit is echter slechts een deel van de oplossing voor het verminderen van de CO2-uitstoot in de transportindustrie, omdat verschillende toepassingen verschillende oplossingen vereisen en de vraag naar lithium sneller groeit dan het aanbod kan bieden.
Daarom concentreren wij ons op een alternatieve manier om groene energie op te slaan. De meest prominente kanshebber is naar onze mening waterstof. Het gebruik van waterstof als energiedrager heeft als voordeel dat bij het opwekken van elektriciteit of verbranden geen broeikasgassen worden gemaakt. Bovendien heeft waterstof -wanneer het omgezet wordt door waterstofbrandstofcellen- een energieopslagdichtheid die ongeveer 235 keer groter is in vergelijking met de energieopslag-dichtheid van industriestandaard lithium-ionbatterijen. Dit is een enorm voordeel als het gaat om het aandrijven van een schip.
Wanneer we laten zien wat onze boot kan, bewijzen we de krachten van waterstof. Door samen te werken met de maritieme industrie zelf kunnen we verandering inspireren. We zijn allemaal onderdeel van een probleem, wat betekent dat we allemaal onderdeel kunnen zijn van de oplossing. Alleen door samen te werken kunnen we varen naar een duurzame toekomst!
De eerste vliegende waterstof boot
Ontdek hier meer over de boot van vorig jaar.
Thanks for clicking. That felt good.
CloseEen wereldkampioenschap winnende romp
Dit jaar willen we ons zoveel mogelijk richten op het maken van een goed functionerende waterstofboot, daarom hebben we besloten om de boot van 2019 te refitten. We hergebruiken de drie rompen van deze prijswinnende en zeewaardige trimaran die is ontworpen als vliegende zonneboot. Dit jaar hebben we het zonnedek niet meer nodig, en om veiligheidsredenen hebben we het vervangen door twee netten. We hebben ook een waterstofsysteem en een cap bovenop de boot geplaatst. De cap zorgt er niet alleen voor dat we er cool uitzien, en snel als een formule 1 auto, maar beschermt ook een cruciaal onderdeel van ons ontwerp: de tank.
De cap en onze rompen zijn gemaakt van koolstofvezel, een licht en sterk materiaal. Om ervoor te zorgen dat de rompen van onze 8,3 meter lange en 6 meter brede boot bestand zijn tegen de ruige omstandigheden van de Middellandse Zee, hebben we ze met nog meer koolstofvezel versterkt. Ten slotte voorzien we onze rompen van een wrap. Dit geeft ons niet alleen een gaaf uiterlijk, maar maakt de boot ook waterdicht.
Een wereldkampioenschap winnende romp
Dit jaar willen we ons zoveel mogelijk richten op het maken van een goed functionerende waterstofboot, daarom hebben we besloten om de boot van 2019 te refitten. We hergebruiken de drie rompen van deze prijswinnende en zeewaardige trimaran die is ontworpen als vliegende zonneboot. Dit jaar hebben we het zonnedek niet meer nodig, en om veiligheidsredenen hebben we het vervangen door twee netten. We hebben ook een waterstofsysteem en een cap bovenop de boot geplaatst. De cap zorgt er niet alleen voor dat we er cool uitzien, en snel als een formule 1 auto, maar beschermt ook een cruciaal onderdeel van ons ontwerp: de tank.
De cap en onze rompen zijn gemaakt van koolstofvezel, een licht en sterk materiaal. Om ervoor te zorgen dat de rompen van onze 8,3 meter lange en 6 meter brede boot bestand zijn tegen de ruige omstandigheden van de Middellandse Zee, hebben we ze met nog meer koolstofvezel versterkt. Ten slotte voorzien we onze rompen van een wrap. Dit geeft ons niet alleen een gaaf uiterlijk, maar maakt de boot ook waterdicht.
350 bar druk
De waterstof die we nodig hebben om onze boot voort te stuwen, wordt opgeslagen in de tank, die zich onder onze kap bevindt. Onze waterstof wordt in gasvorm opgeslagen bij 350 bar. Om dit begrijpelijk te maken: 350 bar komt overeen met de waterdruk wanneer je 3,5 kilometer diep zou duiken. En zelfs onder deze immense druk is onze tank nog steeds 2,3 meter lang en heeft hij een diameter van 50 centimeter. De tank alleen al weegt 120 kilogram, meer dan de hele boot van 2020, en bevat 8 kilogram waterstof.
Vanuit de tank gaat de waterstof naar de brandstofcel. Een brandstofcel is een apparaat dat chemische energie gebruikt en omzet in elektriciteit. Onze brandstofcel gebruikt waterstof en zuurstof om water te vormen en elektriciteit op te wekken. We gebruiken deze elektriciteit om de aandrijflijn, onze elektronica en al onze andere componenten in onze boot van stroom te voorzien.
350 bar druk
De waterstof die we nodig hebben om onze boot voort te stuwen, wordt opgeslagen in de tank, die zich onder onze kap bevindt. Onze waterstof wordt in gasvorm opgeslagen bij 350 bar. Om dit begrijpelijk te maken: 350 bar komt overeen met de waterdruk wanneer je 3,5 kilometer diep zou duiken. En zelfs onder deze immense druk is onze tank nog steeds 2,3 meter lang en heeft hij een diameter van 50 centimeter. De tank alleen al weegt 120 kilogram, meer dan de hele boot van 2020, en bevat 8 kilogram waterstof.
Vanuit de tank gaat de waterstof naar de brandstofcel. Een brandstofcel is een apparaat dat chemische energie gebruikt en omzet in elektriciteit. Onze brandstofcel gebruikt waterstof en zuurstof om water te vormen en elektriciteit op te wekken. We gebruiken deze elektriciteit om de aandrijflijn, onze elektronica en al onze andere componenten in onze boot van stroom te voorzien.
Varen op waterstof
Om te begrijpen hoe onze brandstofcel eigenlijk werkt, moeten we waterstof zelf eens nader bekijken. Waterstof is een atoom, een element. Een waterstofmolecuul bestaat uit twee atomen. Je ziet twee protonen en twee elektronen.
Waterstof gaat van de tank naar de brandstofcel. Om precies te zijn naar het protonen-uitwisselingsmembraan. Dit is als een filter dat alleen protonen doorlaat, maar de elektronen tegenhoudt. Daarom splitst een waterstofmolecuul die het protonen-uitwisselingsmembraan bereikt, zich in twee protonen en twee elektronen. De protonen gaan dan door het filter om zich aan de andere kant bij een zuurstofatoom te voegen en water te vormen. De elektronen reizen rond het filter met behulp van een draad, en elektronen die via een draad bewegen, betekenen elektriciteit. Deze elektriciteit kun je bijvoorbeeld gebruiken om een gloeilamp van stroom te voorzien of om onze boot van stroom te voorzien.
Varen op waterstof
Om te begrijpen hoe onze brandstofcel eigenlijk werkt, moeten we waterstof zelf eens nader bekijken. Waterstof is een atoom, een element. Een waterstofmolecuul bestaat uit twee atomen. Je ziet twee protonen en twee elektronen.
Waterstof gaat van de tank naar de brandstofcel. Om precies te zijn naar het protonen-uitwisselingsmembraan. Dit is als een filter dat alleen protonen doorlaat, maar de elektronen tegenhoudt. Daarom splitst een waterstofmolecuul die het protonen-uitwisselingsmembraan bereikt, zich in twee protonen en twee elektronen. De protonen gaan dan door het filter om zich aan de andere kant bij een zuurstofatoom te voegen en water te vormen. De elektronen reizen rond het filter met behulp van een draad, en elektronen die via een draad bewegen, betekenen elektriciteit. Deze elektriciteit kun je bijvoorbeeld gebruiken om een gloeilamp van stroom te voorzien of om onze boot van stroom te voorzien.
40 kilometer per uur
Om onze boot voort te stuwen gebruiken we een three phase brushless elektromotor, wat de grootste stroomverbruiker van onze boot is. Hij heeft 70 pk, vergelijkbaar met een Toyota Yaris auto. De motor drijft onze schroef aan via een mechanische overbrenging van tandwielen en assen. We noemen dit de aandrijflijn en deze loopt door onze achterstrut. Aan het einde van onze achterstrut zit een op maat gemaakte, aluminium propellor met twee bladen. Hoe sneller deze propeller draait, hoe sneller we gaan. Hij stuwt onze boot voort met een snelheid tot 40 km/u.
Als je onze boot onder het wateroppervlak bekijkt, zie je een configuratie met drie stutten. Elke strut vormt de verbinding tussen de romp en een vleugel. De twee voorste struts zijn elk verbonden met een L-vleugel en de achterste strut is verbonden met een T-vleugel.
40 kilometer per uur
Om onze boot voort te stuwen gebruiken we een three phase brushless elektromotor, wat de grootste stroomverbruiker van onze boot is. Hij heeft 70 pk, vergelijkbaar met een Toyota Yaris auto. De motor drijft onze schroef aan via een mechanische overbrenging van tandwielen en assen. We noemen dit de aandrijflijn en deze loopt door onze achterstrut. Aan het einde van onze achterstrut zit een op maat gemaakte, aluminium propellor met twee bladen. Hoe sneller deze propeller draait, hoe sneller we gaan. Hij stuwt onze boot voort met een snelheid tot 40 km/u.
Als je onze boot onder het wateroppervlak bekijkt, zie je een configuratie met drie stutten. Elke strut vormt de verbinding tussen de romp en een vleugel. De twee voorste struts zijn elk verbonden met een L-vleugel en de achterste strut is verbonden met een T-vleugel.
1000 kg vliegt over de oceaan
Hoe sneller we gaan, hoe meer energie we verbruiken en hoe meer weerstand we ondervinden, omdat onze romp elke minuut door meer water moet stuwen. Om deze weerstand te verminderen gebruiken we draagvleugels. Tijdens het varen wekken ze een opwaartse kracht op, die lift wordt genoemd. De foils en de struts tillen onze boot uit het water als we onze opstijgsnelheid van 22 km/uur bereiken. Ruwweg duizend kilogram wordt uit het water getild en vliegt 40 centimeter boven het wateroppervlak.
De golven waarmee we te maken krijgen als we op de oceaan vliegen, beïnvloeden de balans van onze boot. Daarom sturen we onze foils actief aan met een hoogteregelingssysteem. We hebben drie sensoren die voortdurend de hoogte en de oriëntatie van onze boot meten. Dat betekent dat wanneer onze stuurboordzijde iets zakt, onze sensoren dit meten en de stuurboordvleugel vertellen om zijn invalshoek aan te passen: dit genereert meer lift en brengt onze boot weer in balans. Op deze manier kunnen we voor langere periodes stabiel vliegen.
1000 kg vliegt over de oceaan
Hoe sneller we gaan, hoe meer energie we verbruiken en hoe meer weerstand we ondervinden, omdat onze romp elke minuut door meer water moet stuwen. Om deze weerstand te verminderen gebruiken we draagvleugels. Tijdens het varen wekken ze een opwaartse kracht op, die lift wordt genoemd. De foils en de struts tillen onze boot uit het water als we onze opstijgsnelheid van 22 km/uur bereiken. Ruwweg duizend kilogram wordt uit het water getild en vliegt 40 centimeter boven het wateroppervlak.
De golven waarmee we te maken krijgen als we op de oceaan vliegen, beïnvloeden de balans van onze boot. Daarom sturen we onze foils actief aan met een hoogteregelingssysteem. We hebben drie sensoren die voortdurend de hoogte en de oriëntatie van onze boot meten. Dat betekent dat wanneer onze stuurboordzijde iets zakt, onze sensoren dit meten en de stuurboordvleugel vertellen om zijn invalshoek aan te passen: dit genereert meer lift en brengt onze boot weer in balans. Op deze manier kunnen we voor langere periodes stabiel vliegen.
Het brein van onze boot
De software is het brein van onze boot. Zonder software zou onze boot niet eens vooruit komen. De software draait op printplaten die we zelf solderen. Met onze software besturen we elk systeem in onze boot, zoals de stuur interface en de elektriciteitsstroom van onze brandstofcel naar de motor.
Jammer genoeg is er een spanningsverschil tussen de motor en de brandstofcel. Met andere woorden, ze passen niet zo goed bij elkaar als we zouden willen. In onze boot levert de brandstofcel elektriciteit aan de motor. Om deze aan elkaar aan te passen gebruiken wij een apparaat genaamd de DCDC converter. De DCDC-converter neemt de elektriciteit van de brandstofcel en verpakt deze op een manier zodat de motor het kan gebruiken. De elektriciteit gaat dus van de brandstofcel via de DCDC-converter naar de motor. Zodat de motor het kan gebruiken om onze boot voort te stuwen.
Het brein van onze boot
De software is het brein van onze boot. Zonder software zou onze boot niet eens vooruit komen. De software draait op printplaten die we zelf solderen. Met onze software besturen we elk systeem in onze boot, zoals de stuur interface en de elektriciteitsstroom van onze brandstofcel naar de motor.
Jammer genoeg is er een spanningsverschil tussen de motor en de brandstofcel. Met andere woorden, ze passen niet zo goed bij elkaar als we zouden willen. In onze boot levert de brandstofcel elektriciteit aan de motor. Om deze aan elkaar aan te passen gebruiken wij een apparaat genaamd de DCDC converter. De DCDC-converter neemt de elektriciteit van de brandstofcel en verpakt deze op een manier zodat de motor het kan gebruiken. De elektriciteit gaat dus van de brandstofcel via de DCDC-converter naar de motor. Zodat de motor het kan gebruiken om onze boot voort te stuwen.
60 liter per minuut
We hebben een brandstofcel, een motor, een batterij, andere elektronica en, niet te vergeten, de mediterrane zon, die fel op onze boot schijnt. Dit alles genereert warmte, en niet zo’n klein beetje ook. De brandstofcel alleen genereert al meer warmte dan de hele 2020 boot. Onze onderdelen kunnen al die hitte niet aan, daarom moeten we ze koelen.
We hebben een koelsysteem dat elke minuut 60 liter water oppompt. Via de L-foils, die elk aan een zijromp zijn bevestigd, wordt het zeewater opgepompt en onze boot rond gepompt om hem te koelen. We hebben in totaal vier loops om de warmte laag te houden. De eerste is de open loop die het zeewater oppompt. Deze open loop koelt drie gesloten loops. Een loop voor de brandstofcel. Eén loop voor de accu, en de derde loop voor alle andere elektronica in onze boot. De warmtewisselaars dragen de warmte over tussen al deze loops.
60 liter per minuut
We hebben een brandstofcel, een motor, een batterij, andere elektronica en, niet te vergeten, de mediterrane zon, die fel op onze boot schijnt. Dit alles genereert warmte, en niet zo’n klein beetje ook. De brandstofcel alleen genereert al meer warmte dan de hele 2020 boot. Onze onderdelen kunnen al die hitte niet aan, daarom moeten we ze koelen.
We hebben een koelsysteem dat elke minuut 60 liter water oppompt. Via de L-foils, die elk aan een zijromp zijn bevestigd, wordt het zeewater opgepompt en onze boot rond gepompt om hem te koelen. We hebben in totaal vier loops om de warmte laag te houden. De eerste is de open loop die het zeewater oppompt. Deze open loop koelt drie gesloten loops. Een loop voor de brandstofcel. Eén loop voor de accu, en de derde loop voor alle andere elektronica in onze boot. De warmtewisselaars dragen de warmte over tussen al deze loops.
