Waterstof in het onderwijs
De beloofde energiebron
Het doel van de Nederlandse overheid is om in 2050 alleen nog duurzame energie te gebruiken. Daarbij spelen de bekende energiebronnen als windenergie en zonne-energie een belangrijke rol. Maar dit lijkt niet voldoende, omdat niet alles geëlektrificeerd kan worden. Hierbij komt ook het groeiende probleem met de opslag, waar batterijen nog niet de gewenste capaciteit hebben. Vandaar dat de schreeuw om een duurzaam gas alleen maar groter wordt de laatste jaren: waterstof.
Waterstof is het meest voorkomende element in het universum, met het symbool H. Het is een belangrijk onderdeel van de moleculaire formule van water (H2O), waardoor het bij de verbranding enkel water produceert en verder geen schadelijke stoffen. Dit maakt dat waterstof een duurzaam gas is en een ideaal hulpmiddel kan zijn om de energietransitie te versnellen. We maken hier nog wel onderscheid tussen groene en grijze waterstof, waar laatstgenoemde waterstof nog wordt opgewekt met elektriciteit afkomstig van niet-duurzame bronnen, zoals fossiele brandstoffen.
Wat zijn de risico’s?
Elektrolyse is het proces waarbij waterstof geproduceerd wordt. Hierbij wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof met behulp van elektriciteit. Het waterstofgas wordt in een brandstofcel geleid waar het gas een elektrochemische reactie aangaat met zuurstof door middel van twee elektroden en een elektrolyt. Chemische reacties zoals deze kunnen gevaarlijk zijn wanneer ze niet goed gecontroleerd zijn. Waterstof is namelijk zeer brandbaar en kan exploderen wanneer het zich “per ongeluk” mengt met zuurstof in de juiste verhoudingen.
Om deze risico’s te vermijden zal er aan strikte Europese ADR regels moeten worden voldaan. Dit betekent dat waterstof alleen in goedgekeurde containers en voertuigen mag worden vervoerd door ADR gecertificeerde personen met beschermingskleding. Daarnaast zal de opslag alleen mogelijk zijn in speciale tanks en op plaatsen met specifieke veiligheidseisen, die regelmatig onderhevig zijn aan inspecties.
Waterstof in het onderwijs
Door de risico’s en veiligheidseisen die gesteld worden aan waterstof is het lastig om dit onderwerp in het onderwijs te integreren. In ieder geval, voor studenten om er zelf mee te experimenteren. Om ervoor te zorgen dat studenten veilig met deze materie kunnen werken, heeft Lucas-Nülle een leerlijn ontwikkeld, specifiek voor waterstof.
Deze leerlijn start met het UniTrain systeem EHY1, dat de fundamentele begrippen van waterstof behandelt en het werkingsprincipe van een brandstofcel demonstreert. Hierbij leert de student de wetten en elektrochemische processen achter een brandstofcel en een elektrolytische cel. De student is in staat om verschillende schakelingen te maken en verschillende verbruikers aan te sturen, waaronder een motortje en een lampje. Hiermee kan de student verschillende overwegingen maken wat betreft vermogen. Ook doet hij verschillende metingen zoals het opnemen van karakteristieken en bepaling van de efficiëntie. Deze module is in het specifiek ook voor automotive verkrijgbaar, waar brandstofcellen in voertuigen centraal staan. Meer info? Bekijk dan het volgende filmpje:
De geavanceerdere module EHY2 gaat een stap verder door de student met hogere vermogens te laten werken. Hier kan de student zijn opgedane kennis namelijk inzetten op een brandstofcel van 300 W. Door middel van een elektrolyser kan de student zijn eigen waterstof opwekken, waardoor risico’s en veiligheidsnormen met betrekking tot opslag niet meer van toepassing zijn. In deze cursus gaat de student dieper in op de werking van de brandstofcel, elektrolyser en opslagcel. Hij leert hier alles over de vermogenselektronica en de spanningsomzetting ervan. Ook doet de student verschillende oefeningen om vermogenskromme en het rendement te bepalen. Ondanks de eerder genoemde gevaren, is het mogelijk voor de student om compleet veilige omgeving te experimenteren en zelfs fouten te maken. Dat komt omdat het systeem volledig gericht is op het onderwijs en voldoet aan alle Europese veiligheidsnormen.
Benieuwd wat deze opstellingen in jouw onderwijs kunnen betekenen? Neem gerust contact op met stijn@new-age-learning.
Samenwerking HAN en Lucas-Nülle
De HAN in Arnhem is een van de voorlopers op het gebied van energietransitie en werkt nauw samen met partijen in de regio, zoals TenneT. De HAN gebruikt dan ook al sinds 2018 het complete Lucas-Nülle Smart Grid om het elektriciteitsnet te kunnen simuleren. Dit systeem koppelt meerdere individuele leersystemen aan elkaar, zodat een volledig intelligent elektriciteitsnet kan worden gesimuleerd. Dit zorgt ervoor dat opwekkers zoals windenergie en zonne-energie preciezer kunnen worden gebalanceerd met verbruikers, zoals huishoudens en industrie.
Naast batterijen, ziet de HAN ook dat waterstof een razendsnelle opkomst maakt als opslag of als brandstof voor voertuigen. Vandaar dat zij een dergelijk systeem graag in hun Smart Grid geïntegreerd zien. Enkel is het trainingssysteem -EHY2- alleen in 300 W beschikbaar, en daarom niet geschikt om te integreren in het 1 kW Smart Grid. Omdat de HAN de noodzaak van een 1 kW versie wel degelijk ziet, zijn zij het gesprek aan gegaan met Lucas-Nülle. Hier is een samenwerking tot stand gekomen waar een eerste prototype deze week getest wordt in Arnhem. Wij als New age learning zijn trots op deze mooie samenwerking, net zoals Ballard Asare-Bediako.
De HAN & Lucas-Nülle
Ballard Asare-Bediako, onderzoeker bij het HAN’s Sustainable Electrical Energy Center of Expertise, zegt hierover het volgende:
“Het systeem dat wij samen met Lucas-Nülle hebben ontwikkeld is een opslagsysteem voor waterstofenergie. Het is meer dan alleen een brandstofcel, aangezien het bestaat uit een brandstofcel, een elektrolyser, waterstof opslagtanks en vermogenselektronica. Het systeem gebruikt (groene) elektriciteit om waterstof te produceren en op te slaan. Later zet het de waterstof weer om in elektriciteit – vergelijkbaar met energieopslag in batterijen.
Het systeem van 1kW maakt het mogelijk om het gemakkelijk te integreren in het Lucas-Nülle Smart Grid systeem. Het feit dat wij een goede werkrelatie hebben met Lucas-Nülle heeft het mogelijk gemaakt dat we samen na hebben kunnen denken over een systeem dat we kunnen koppelen met het bestaande Smart Grid systeem dat we al hebben.
Bij de HAN hebben we momenteel een onderzoeksgroep die zich richt op waterstofsystemen, een “themaroute” over waterstof en een masterprogramma over waterstoftechnologie. Dit systeem zou dus uiterst cruciaal zijn omdat dit het leren en opleiden over waterstof als energiedrager voor de energietransitie vergemakkelijkt.”
Op maat gemaakte trainingssystemen
Naast de verschillende energie modules biedt New Age Learning je tal van andere op maat gemaakte trainingssystemen van Lucas-Nülle binnen de volgende gebieden:
ONZE MISSIE
Het technisch onderwijs in Nederland ondersteunen bij het op een eigentijdse manier vormgeven van haar onderwijs, waarbij opleidingen kunnen blijven aansluiten op actuele technologische ontwikkelingen, passend bij de nieuwe generaties scholieren en studenten (doelgroep) en de vraag vanuit het bedrijfsleven.
Wij denken graag met je mee in een passende oplossing voor jouw onderwijs. In onze volgende nieuwsbrief besteden we aandacht aan onze Labsoft Leeromgeving.
