Middenin de actuele energievraagstukken

Prof.dr.ir. David Smeulders – Energy Technology

We hebben geen energieprobleem, we hebben een opslagprobleem. Aan het woord is David Smeulders, hoogleraar Energy Technology. Er is dus dringend behoefte aan nieuwe manieren om energie tijdelijk te parkeren voor later gebruik. Met zijn groep zoekt hij naar nieuwe materialen met dit doel. Daarnaast rekent hij aan een ander actueel onderwerp binnen het energievraagstuk: moeilijk bereikbare gas- en olievoorraden, zoals schaliegas. Zo staat deze jong ogende, bevlogen onderzoeker middenin de maatschappelijke problematiek, helemaal omdat hij naast zijn leerstoel lid is van GroenLinks.

Veel urgenter kan een vakgebied niet zijn als dat van David Smeulders (1961). Energie en milieu staan wereldwijd hoog op de politieke agenda’s en als maatschappij zitten we middenin de transitie naar een toekomst met duurzame energie. Het onderzoek van Smeulders aan de faculteit Werktuigbouwkunde speelt daarin een relevante rol. Een van zijn thema’s is de zoektocht naar nieuwe manieren warmte- en energieopslag. Feitelijk de échte uitdaging, vindt hij. 

Darcy Lab

"Energie is voldoende voorhanden met zon en wind", zegt Smeulders. "De zon geeft bijvoorbeeld per uur tien keer zoveel energie als de mensheid in een heel jaar nodig heeft." Het probleem is dat deze energie op het verkeerde moment beschikbaar komt. Zo kampen centrales in Duitsland vaak met een overschot aan zonnestroom dat ze niet kwijt kunnen. Kortom: er zijn buffers nodig om die overtollige energie tijdelijk op te slaan voor het moment dat het wél nodig is.

Smeulders ziet dit probleem ook specifiek ontstaan in de bebouwde omgeving. "We hebben ongeveer zeven miljoen woningen. Om deze zuiniger met energie om te laten gaan, wordt de vraag steeds relevanter hoe mensen met een overschot aan elektriciteit en warmte omgaan die men zelf opwekt. Nu kun je als particulier met zonnepanelen nog een teveel aan stroom teruggeven aan het net, wat weer van je energierekening wordt afgetrokken. Feitelijk parasiteer je dan op de samenleving, want wij betalen met zijn allen het net waar jij misbruik van maakt."

Volgens Smeulders zal dit in de toekomst dan ook gaan veranderen. "Straks moet je gaan betalen voor wat je terug levert aan het net. Dat maakt zonnepanelen wellicht onrendabel. Je moet dus eigenlijk als particulier geen zonnepanelen nemen omdat je er geld mee wilt verdienen. Dat er nu zoveel reclame voor wordt gemaakt zou je al argwanend moeten maken." Los daarvan is de vraag dus relevant: wat kun je doen met je overtollige energie?

Een batterij misschien? "Een batterij heeft zijn beperkingen", zegt Smeulders. "Dus dan kom je al snel op dit." Hij legt een zak op tafel met daarin kleine, witte korreltjes. "Warmteopslag. Vergelijk het met de bekende warmtepads die je in warm water kunt leggen en dan urenlang warmte leveren. Zulke korrels kun je bijvoorbeeld in een spouwmuur stoppen."

Het is een voorbeeld van de zouthydraten of andere chemische verbindingen die Smeulders en zijn groep onderzoekt op eigenschappen van warmteopslag. Voor onder meer dit doel is vorig jaar het zogenoemde Darcy Lab geopend. Met geavanceerde ziekenhuisapparatuur kijkt men hoe water en de erin opgeloste zouten zich verplaatsen in poreuze materialen, om zo de ultieme warmtebatterij te vinden. Je kunt er een overschot aan energie mee opslaan, en je hebt geen gas of elektriciteit meer nodig om je huis mee op te warmen. 

Schaliegas

Naast de warmteopslag is Smeulders met een ander zeer actueel thema bezig: moeilijk bereikbare gas- en olievoorraden, zoals schaliegas. Hierbij wordt diep in de ondergrond onder hoge druk water geïnjecteerd in een boorgat om het gas te bereiken, een proces bekend als fraccing. Smeulders berekent met computermodellen hoe hierbij de scheuren in de ondergrond ontstaan en in welke richting ze bewegen.

Dat doet hij samen met onderzoekers van TU Delft, die een experimentele opstelling hebben om de situatie ondergronds mee na te kunnen bootsen. "Veel van onze modellen zijn gebaseerd op aannames, maar met de Delftse experimenten kunnen we controleren of die kloppen. Vervolgens kunnen we met onze modellen voor allerlei soorten ondergronden voorspellingen doen, veel beter dan de industrie kan." Volgens Smeulders is die kennis niet alleen relevant voor gaswinning, maar ook voor bijvoorbeeld Groningse aardbevingen of bij het winnen van aardwarmte (geothermie).

Van de vaak genoemde bezwaren rond schaliegas en het fraccen, zoals het risico op aardbevingen of grondwatervervuiling, moet Smeulders niets hebben. "Totale onzin. We fraccen al vijftig jaar en heb je er ooit iets over gehoord? Volgens mij wordt het gebruikt als stok om de hond mee te slaan. De eerste vraag is natuurlijk óf je schaliegas moet winnen, daar heb ik zelf ook reserves over. Maar áls het dan gebeurt moet je wel weten waar we het over hebben – technisch gezien is het gewoon mogelijk. Typisch een voorbeeld waarbij onbekendheid en onzekerheid angst veroorzaken."

Nierdialyse

Een derde pijler van zijn onderzoek is het zogeheten microfluidics, de stroming van vloeistoffen door piepkleine kanaaltjes. Denk daarbij bijvoorbeeld aan nieuwe koelingstechnieken voor microchips. "Normaal bevat een computer een kleine ventilator die de opwarmende microchips moet koelen", zegt Smeulders. "Maar zo’n ventilator kan niet alsmaar kleiner worden gemaakt, parallel aan de steeds kleinere afmetingen van microchips. Dan moet je dus naar alternatieven gaan kijken, zoals het op zeer kleine schaal gebruik van faseovergangen tussen vloeistof en gas."

Een ander interessant project binnen deze onderzoekslijn betreft nierdialyse. Hierbij wordt de filterende functie van de nieren voor een deel door een apparaat overgenomen. Vaak moeten patiënten hiervoor regelmatig naar het ziekenhuis, waar ze lange tijd moeten doorbrengen. "We ontwikkelen een microsensor die meet in hoeverre het nodig is weer naar het ziekenhuis te moeten. Nu wordt zoiets niet gemeten en wordt elke patiënt met dezelfde regelmaat gevraagd terug te komen, terwijl het per patiënt veel kan verschillen. Met zo’n sensor zouden we de dialysetijd met ongeveer de helft kunnen verminderen. Tijd die zowel voor patiënten als ziekenhuizen gewonnen wordt."

Politiek en wetenschap

Naast wetenschapper is hij tegelijkertijd actief in de politiek als bestuurslid van GroenLinks in Nuenen, Geldrop en Son en Breugel. Bijt dat elkaar niet? Zeker niet, benadrukt Smeulders. Sterker nog, hij vindt het juist leuk om in dat spanningsveld te opereren. En hij maakt zich hard om eerst alle relevante punten aan te voeren om tot een goede beslissing te komen, iets wat bijvoorbeeld in het schaliegasdebat onvoldoende gebeurt.

Maar ook bij andere politieke beslissingen op het gebied van energie heeft Smeulders zijn twijfels. "Waarom investeren we bijvoorbeeld twintig miljard in windmolenparken, terwijl er net een gascentrale gesloten wordt die net zoveel energie kan genereren? Dan zijn we echt geld aan het weggooien." De oorzaak zit volgens Smeulders deels in het gebrek aan gedegen achtergrondkennis bij de politici. "Kijk bijvoorbeeld hoe weinig mensen in de Tweede Kamer zitten met een technische achtergrond."   

Dat er te weinig naar de wetenschap zou worden geluisterd, wuift Smeulders weg. Maar hij erkent wel dat de wetenschap ook naar zichzelf moet kijken. "Blijkbaar zijn we onvoldoende in staat om een eenduidig beeld over het voetlicht te brengen." Hij is van plan op regelmatige basis Kamerleden uit te nodigen vanuit het Eindhoven Energy Institute, onderdeel van de Strategic Area Energy binnen de TU/e. "Ik ben echt voorstander van een Energy Academy, waarin decision makers structureel de basics van energie krijgen uitgelegd."

Korte bio

1961: Geboren in Nuenen
1987: Afgestudeerd Lucht- en Ruimtevaarttechniek aan TU Delft
1992: Gepromoveerd aan TU Eindhoven
1992 – 2010: Onderzoeker aan faculteit Mijnbouw en Petroleumwinning TU Delft (later de faculteit Technische Aardwetenschappen die tegenwoordig is samengevoegd met Civiele Techniek)
2010 – heden: Hoogleraar Engineering Thermodynamics  bij faculteit Werktuigbouwkunde TU Eindhoven
2012 – heden: Hoogleraar Energy Technology bij faculteit Werktuigbouwkunde TU Eindhoven

Terug naar het overzicht