Het TU Delft Solar Boat Team werd eerder dit jaar tweede in de Solar Sport One Competitie voor boten op zonne-energie. Hun boot is ontwikkeld in nauwe samenwerking met partners, die het team toegang geven tot de nieuwste materialen en productietechnologieën. ‘Zonder hen hadden we deze boot niet kunnen bouwen’, aldus Paul Schellekens van het Delftse studententeam.
Paul Schellekens: ‘We willen de potentie van zonne-energie laten zien..
‘Hoogvlieger’ op het water
‘Met onze zonneboot willen we de potentie van zonne-energie demonstreren en laten zien dat je met maar weinig duurzame energie veel kunt bereiken’, vertelt Paul Schellekens. ‘Om ermee te kunnen racen én in een competitie de top te bereiken, is het noodzakelijk de beschikbare energie heel efficiënt te gebruiken. Een van de manieren waarop wij dat doen is de weerstand in het water zo veel mogelijk beperken.’
Amper weerstand
Zo maakt het team gebruik van draagvleugels, die de romp van de boot vanaf een snelheid van twintig kilometer per uur volledig uit het water tillen. Alleen de draagvleugels en de struts – de verticale verbindingen tussen vleugels en boot – raken dan het water, waardoor de boot nagenoeg geen weerstand heeft. ‘Dat maakt het mogelijk om, ondanks de beperkte hoeveelheid energie die onze boot verbruikt, snelheden van 55 kilometer per uur te realiseren.’
De draagvleugels zijn verstelbaar: worden zij onder een bepaalde hoek ten opzichte van de vaarrichting geplaatst, dan wordt de boot uit het water getild, legt Schellekens uit. De draagvleugels worden aangestuurd met behulp van een actief systeem, dat de stand continu aanpast om de gewenste vaarhoogte te creëren. ‘Je wilt in principe altijd zo hoog mogelijk uit het water komen om de weerstand te verlagen. Soms is het echter handiger om lager in het water te liggen, zodat je snel weer op de romp kunt komen voor bijvoorbeeld scherpe bochten. Bij golven is de golfhoogte bepalend voor de vlieghoogte.’
Scherpere bochten
De boot wordt bestuurd met behulp van de struts, die de boot stabiliteit geven. Eerdere zonneboten van het Delftse studententeam werden bestuurd met één enkele strut die kon draaien om de vaarrichting van de boot te veranderen. De huidige boot stuurt met twee struts, één aan de voorzijde en één aan de achterzijde. Dit nieuwe stuursysteem maakt het mogelijk bij hogere snelheden scherpere bochten te maken.
Zowel de draagvleugels als de struts heeft het team zelf ontworpen. Schellekens: ‘Onze partner, scheepsbouwer Damen, analyseert deze technieken op de mogelijkheid ze in te zetten om transport op hoge snelheid over water comfortabeler en efficiënter te maken.’ Deze componenten bouwen vereist zeer nauwkeurige freesmachines. Omdat het team daar zelf niet over beschikt, is samenwerking aangegaan met partner Bayards, gespecialiseerd in het ontwerpen en produceren van complexe aluminium structuren.
Flinterdunne panelen
De zonne-energie waarmee de boot wordt aangedreven, wordt opgewekt via zonnepanelen. ‘We maken gebruik van siliciumcellen, die een efficiëntie van zo’n 22 procent bieden. Ter vergelijking: zonnepanelen die in Nederland op bijvoorbeeld woningdaken liggen, bieden doorgaans een efficiëntie van 13 tot 16 procent. De siliciumcellen zijn gelamineerd met een zeer dun laagje plastic, waardoor de panelen in totaal zo dun zijn als een muntje van vijf eurocent. De panelen produceren wij niet zelf: onze partner Solbian maakt ze voor ons op maat.’ Dit Italiaans bedrijf is gespecialiseerd in het lamineren van zonnepanelen en richt zich hiermee onder andere op de maritieme sector.
Lichte, sterke koolstofvezel
Om het gewicht van de boot laag te houden is de zonneboot in hoge mate uit koolstofvezel gemaakt. De romp is opgebouwd uit drie lagen materiaal, die in een sandwichstructuur zijn aangebracht. De buitenste twee lagen zijn van koolstofvezel, de binnenzijde bestaat uit een honingraatstructuur, genaamd Nomex. ‘Dat materiaal is zeer licht en sterk, maar kan ook op allerlei manieren vervormen. Deze eigenschappen maken Nomex zeer geschikt voor onze zonneboot’, aldus Schellekens.
Het team bouwt de romp in samenwerking met jachtwerf Royal Huisman en Rondal, producent van onder meer composiet en aluminium componenten voor superjachten. ‘Onze boot is zo’n zeven meter lang en twee meter breed. De werkplaats van Rondal – een dochteronderneming van Royal Huisman, red. – biedt ruimte voor de bouw. En daar staat een speciale oven voor het afbakken van koolstofvezel. Dit proces is nodig aangezien de verschillende lagen koolstofvezels aan elkaar worden geplakt met epoxy. De oven zorgt dat deze vezels en epoxy verharden, waardoor een sterke en stijve structuur ontstaat.’
Sponsors zijn partners
In totaal werkt het TU Delft Solar Boat Team samen met liefst zo’n 75 partners. Zowel het team als de partners profiteren van deze samenwerking. ‘Onze partners geven ons toegang tot technologieën en componenten die anders onbereikbaar zouden zijn. Daarnaast komen onze teamleden bij deze bedrijven in aanraking met allerlei nieuwe materialen en productieprocessen, waardoor zij praktijkervaring opdoen. Deze samenwerkingen zijn voor ons dan ook erg waardevol. Maar ook onze partners halen voordeel uit de samenwerking. Zo denken wij mee en kijken we met een andere achtergrond naar uitdagingen waar het bedrijf tegenaan loopt, wat interessante inzichten kan opleveren. We helpen partners nieuwe kansen te identificeren en innovaties te realiseren. Het gaat dan ook echt om partners, en niet zo zeer om sponsors.’
Nieuwe uitdaging
Het TU Delft Solar Boat Team heeft als doel innovaties te realiseren in het gebruik van zonne-energie. De wedstrijden dagen de teamleden uit hun kennis en werkwijze continu te verbeteren. Zo heeft het team dit jaar deelgenomen aan de Solar Sport One Competition. Volgend jaar gaan ze een nieuwe uitdaging aan: deelname aan de Monaco Offshore Solar Race op open zee. Het is de eerste keer ooit dat een studententeam met een boot op zonne-energie deelneemt aan deze wedstrijd.
Schellekens: ‘Ons team is sinds augustus bezig met het ontwerp van onze nieuwe zonneboot. Dit wordt een heel andere dan ons huidige exemplaar. Niet alleen moet de nieuwe boot geschikt zijn voor de zwaardere omstandigheden waarmee we op open zee geconfronteerd zullen worden, ook moet de boot ruimte bieden aan drie passagiers in plaats van slechts één. Daarnaast gaan we komend jaar alsnog met een zonneboot het Kanaal tussen Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk oversteken. Deze tocht stond al twee jaar geleden op de planning, maar moest toen helaas door technische problemen worden afgeblazen. De nieuwe boot ontwerpen we speciaal voor deze omstandigheden, waardoor die de oversteek zeker aan moet kunnen.’
