Technologiestichting STW en het bedrijfsleven stellen in totaal 6,2 miljoen euro beschikbaar voor de onderzoeksprogramma’s UPON (Understanding Processes Using Operando Nanoscopy) en EUROS (Excellence in Uncertainty Reduction of Offshore wind Systems). Het eerste programma richt zich op het nauwkeuriger bestuderen van materiaaleigenschappen op atomair niveau via elektronenmicroscopie; het tweede op kostenreductie bij de inzet van offshore windturbines. UPON en EUROS worden geleid door de TU Delft; prof. Henny Zandbergen en prof. Gijs van Kuik zijn de respectievelijke programmaleiders. 

UPON

De eigenschappen van bijvoorbeeld hogesterkte-legeringen, nano- en hybride materialen en biologische ‘systemen’ worden bepaald door processen die op zeer kleine schaal plaatsvinden, in de nanostructuur. Het is daarom zeer gebruikelijk in onderzoekskringen om materialen te bestuderen op nanoschaal, vooral door de inzet van elektronenmicroscopie (EM).
Maar elektronenmicroscopie is helaas niet zo maar onder alle omstandigheden toepasbaar. Om via EM goede afbeeldingen te kunnen maken, is bijvoorbeeld in principe een vacuüm nodig. De meeste materialen worden echter toegepast en gevormd onder hele andere omstandigheden. Een grote uitdaging voor onderzoekers is derhalve het ontwikkelen van een manier om materialen met EM te kunnen bestuderen onder realistische omstandigheden: in een gas of vloeistof, bij verwarming, onder (veranderende) druk of in een elektrisch veld. Dit heet Operando Nanoscopy (ON).   

Nanoreactoren

ON kan worden gerealiseerd via zogenoemde nanoreactoren. In deze uiterst kleine reactoren bevindt zich een sample van het te bestuderen materiaal tussen twee membranen. Het materiaal kan daarin gemanipuleerd worden waarbij er toch EM-beelden zijn te maken. Het doel van het UPON-programma is de ontwikkeling van betere nanoreactoren met nieuwe functionaliteiten, zoals elektrische velden. Daarmee kunnen onderzoekers nanoscopische experimenten uitvoeren om de relaties tussen de nanostructuur en de eigenschappen van materialen veel gecontroleerder en dus veel efficiënter te bepalen. Ook de ontwikkeling van betere membranen voor de nanoreactoren krijgt speciale aandacht. Het materiaal grafeen is een mogelijk kandidaat als ultradun membraan. 

Wereldtop

Operando Nanoscopy word gezien als dé volgende stap in de microscopie. Het kan naar verwachting waardevolle informatie verschaffen op tal van terreinen, zoals het effect van medicijnen op celniveau, het tegengaan van corrosie, nieuwe batterijmaterialen en luchtverontreiniging met nanodeeltjes.   
Het onderzoek van de TU Delft op het gebied van ON behoort tot de absolute wereldtop. De TU Delft leidt dan ook het vijfjarige onderzoeksprogramma (budget 2,8 miljoen euro). Samenwerking vindt plaats met de universiteiten van Utrecht en Maastricht, TNO en met het bedrijfsleven: Phenom-World, DENSsolution, AkzoNobel, DSM, Everest Coatings, Maastricht Instruments en Leiden Probe Microscopy.

EUROS

Het andere door STW gehonoreerde voorstel is EUROS (Excellence in Uncertainty Reduction of Offshore wind Systems) en heeft een budget van 3,4 miljoen euro. De huidige, relatief hoge kosten van offshore windenergie belemmeren nog de grootschalige toepassing ervan. EUROS richt zich daarom op de belangrijkste kostenfactoren: ontwerp, constructie en de logistiek van installatie en onderhoud – met een besparingspotentieel van 10%. In EUROS worden tools en modellen ontwikkeld die makkelijk kunnen worden ingepast in bestaande ontwerp- en planningssoftware.

Onzekerheid

De sleutel bij EUROS is het reduceren van de onzekerheden bij ontwerp, constructie en logistiek. De belangrijkste onzekerheden – die zorgen voor te conservatief ontwerpen en voor inefficiëntie in de logistiek – worden beter bepaald; fysische en wiskundige modellen worden ontwikkeld om de gevolgen van deze onzekerheden in kaart te brengen.
EUROS bestaat uit drie nauw verbonden projecten. Ten eerste is dat een project over external conditions. Dat moet resulteren in geavanceerde kansmodellen voor wind en golven (en hun samenhang), in betere weersvoorspellingen die meer vrijheid creëren in de  logistieke planning en in efficiënte numerieke technieken om de onzekerheden in externe omstandigheden te vertalen in belastingen op de windturbines.
Het tweede project gaat over loads and damage: dit moet leiden tot een protocol voor smart monitoring, tot modellen om de verbinding te leggen tussen monitoring-resultaten en de ontwikkeling van schade en tot geavanceerde fysische modellen voor het ontstaan van scheuren en erosie; ten derde richt men zich op wind farm design optimisation, resulterend in integrale uncertainty maps op windparkniveau.
Het EUROS-programma wordt geleid door de TU Delft; verder zijn de universiteiten van Wageningen en Eindhoven betrokken, alsmede  ECN, KNMI, TNO, CWI, Deltares, Fugro, DNV-GL, Van Oord, Ballast Nedam, IHC, Hydrohammer, Eneco en Heerema.

Smart Energy Systems in the Built Environment

Naast penvoerderschap van bovenstaande programma's is de TU Delft maakt de TU Delft ook deel uit van het Perspectiefprogramma Smart Energy Systems in the Built Environment (programmaleider prof.ir Wil Kling, TU/e). Dit onderzoeksprogramma richt zich op de ontwikkeling van een aantal nieuwe technologieën die mogelijk moeten maken dat gebouwen slimmer omgaan met de vraag naar energie en het aanbod daarvan. Ongeveer een derde van ons energieverbruik vindt plaats in gebouwen, zodat een forse energiebesparing kan worden gerealiseerd, maar ook flexibiliteit aan het totale energiesysteem.

Perspectief

UPON en EUROS werden door Technologiestichting STW gehonoreerd in het kader van de zogenoemde Perspectiefprogramma’s. Hierin werken wetenschappers met een consortium van bedrijven aan specifieke wetenschappelijke thema’s waarbij een technologie verder kan worden ontwikkeld. STW ontving in totaal 41 onderzoeksinitiatieven waarvan er zes zijn toegekend.

 

Zie voor meer informatie het persbericht van STW hierover.