‘Over tien jaar vliegen we in toestellen die worden voortgestuwd door waterstof’

By Aafke Eppinga

Terwijl zijn medeleerlingen een spreekbeurt geven over hun cavia of zeehondjes, kiest de twaalfjarige Roel van Benthem kernenergie als onderwerp. “Zo lang ik me kan herinneren, wil ik weten hoe dingen in elkaar zitten. Ik ben altijd met techniek bezig geweest.”

Echt een verrassende keuze is het dus niet, als hij van Lelystad naar Enschede verhuist om toegepaste natuurkunde te studeren in de jaren 80. Hij studeert af op de fysica van lage temperaturen aan de Universiteit Twente. Na zijn studie gaat Roel aan de slag op de afdeling ruimtevaart van vliegtuigfabrikant Fokker, waar hij onderzoek doet naar thermische regelsystemen voor één- en tweefasen koeling. Oftewel: hoe zorg je ervoor dat je de warmtehuishouding in een ruimtevaarttuig kunt regelen onder de extreme omstandigheden die in de ruimte heersen.

Pionieren met waterstofonderzoek

Inmiddels werkt Roel 25 jaar bij NLR, waar hij senior R&D Engineer is. Sinds 2014 is hij als hoofdingenieur verantwoordelijk voor het onderzoek dat naar waterstof wordt gedaan. Dat begint in 2016, wanneer hij samen met een groep collega’s aan de bel trekt. De verduurzaming van de luchtvaart wordt steeds belangrijker en ze vinden dat NLR moet beginnen met onderzoek naar waterstof. “We kwamen er al heel snel achter dat met batterijen vliegen geen optie is. Batterijen zijn te zwaar en je kunt in verhouding per kilogram maar weinig energie – de brandstof in dit geval – meenemen. Toen kwamen we uit bij waterstof. NLR was één van de eerste instanties in de luchtvaartsector die hier onderzoek naar deed.”

In 2019 lukt het NLR als eerste in Nederland om een op waterstof aangedreven drone – de HYDRA-1 – te laten vliegen. “Voor het testplatform hebben we voor een drone gekozen, om het onderzoek vanuit daar op te schalen naar grotere toestellen”, aldus Roel. De tank van de HYDRA-1 staat in verbinding met een brandstofcel die een elektrochemisch proces op gang brengt. In dat proces wordt waterstof, met zuurstof uit de lucht, omgezet in elektrische energie. Zo kan de drone CO2-neutraal vliegen; het enige restproduct is waterdamp, een onschadelijk gas.

Als Roel terugkijkt op zijn carrière, is hij op de HYDRA-1 misschien wel het meest trots. Niet zozeer op het bouwen van de drone zelf, maar op de hele organisatie die erbij kwam kijken om expertise op te bouwen om op een veilige manier met waterstof om te gaan. “De drone was het topje van de ijsberg. In het lab had nog niemand ooit met waterstof gewerkt. Het is een brandbaar en explosief gas, dus we moesten allerlei nieuwe veiligheidsmaatregelen nemen. Ook hebben we een testfaciliteit gebouwd om de systemen te testen. Met deze drone hebben we NLR klaargestoomd voor de toekomst van waterstof. Daar zat een risico in, want het was toen nog niet duidelijk zoals nu, dat waterstof zo’n enorme vlucht zou nemen.”

Met data geluidshinder in kaart brengen

In de serie ‘De mensen van NLR’ (NLR People) laten we zien wie de experts zijn van het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum. Wat drijft hen en waar werken ze aan achter de schermen. In deze tweede aflevering: Ellen van Leeuwen, principal engineer.

Vloeibare waterstof voor een duurzame luchtvaart

Dat waterstof een cruciale rol gaat spelen binnen een duurzame luchtvaart, is inmiddels een gegeven. Waterstoftechnologie lijkt op dit moment vooral geschikt voor de middellange afstand. Maar Roel ziet nog veel ruimte voor verbeteringen. “We staan echt pas aan het begin. Ik zie het gebeuren dat waterstof ook voor de lange vluchten een optie wordt. Of dat we voorlopig nog met een tussenlandingen gaan werken.”

Het vervangen van gasvormige waterstof voor vloeibare waterstof (LH2) is zo’n verbetering. Dit vergroot het bereik en de duur van de vlucht, waardoor het ook voor de commerciële luchtvaart een optie wordt. Roel is projectleider van het Hydra-2 project, waarin NLR een vloeibare waterstoftank van dubbelwandig aluminium heeft ontworpen voor de HYDRA 2. Deze lichtgewicht tank is bestand tegen de lage temperatuur van LH2. “Voor toepassingen in de ruimtevaart zijn voor eenmalig gebruik tijdens de lancering extreem grote tanks ontwikkeld die vloeibare waterstof kunnen opslaan. Voor de luchtvaart is deze technologie echter niet mogelijk vanwege het optreden van metaalmoeheid bij langdurig opslag. Bij NLR werken we onder andere aan een composieten tank die daar wél bestand tegen is.”

Een passie voor waterstof

Het pionieren in waterstofonderzoek heeft leuke, maar ook zeker lastige kanten. Want waterstof verandert niet alleen het vliegtuig, maar vraagt ook verandering van de organisatie en de luchtvaartsector. “Waterstof als aandrijflijn betekent dat het hele vliegtuig omgebouwd moet worden. Dus nagenoeg iedereen binnen de organisatie en onze partners krijgen ermee te maken en moeten samenwerken. Ik zie het als mijn taak om mensen daar enthousiast voor te maken.

Al had Roel graag gezien dat alles sneller was gegaan, de ingenieur omschrijft zichzelf als “van nature ongeduldig.” Hij vindt het erg leuk wanneer hij collega’s op de gang of bij de koffieautomaat hoort praten over waterstof of brandstofcellen. “Het is geweldig om te zien hoe een onderwerp dat tien jaar geleden nog niets voorstelde, nu bijna vanzelfsprekend onderdeel is van ons werk.”

Aan alles is te merken dat Roel een passie heeft voor wat hij doet. Voordat waterstof het onderwerp van zijn carrière werd, speelde hij een grote rol in de voorhoede van thermische modellering en het testen van elektrische bekabeling voor de lucht- en ruimtevaartindustrie. Dit leidde uiteindelijk tot een aanpassing van de wereldwijde standaarden. Ook is hij vice voorzitter van een Europese werkgroep (de EUROCAE Working Group 80) waar hij zich met experts buigt over nieuwe normen voor waterstofaandrijving in de luchtvaart.

“Het is geweldig om te zien hoe een onderwerp dat tien jaar geleden nog niets voorstelde, nu bijna vanzelfsprekend onderdeel is van ons werk.”

Roel van Benthem

In zijn vrije tijd is hij sinds een jaar of twee fervent wandelaar. Samen met zijn vrouw legt hij het vijfhonderd kilometer lange Pieterpad af, dwars het land door van noord naar zuid. “Het is een hele leuke en ontspannen manier om Nederland te leren kennen. Je komt langs plaatsen waar je nog nooit van gehoord hebt. We zijn nu met de tweede helft bezig. Nog zo’n 180 km te gaan”.

‘Durf je nek uit te steken’

Dat hij zijn steentje kan bijdragen aan een betere wereld, is iets waar hij lang naar op zoek is geweest. “Alles valt nu op z’n plek. Dertig jaar geleden was het moeilijk om daar je baan van te maken. Nu is verduurzaming een van de belangrijkste thema’s in onze sector en vliegen we over tien jaar op waterstof. Dat weet ik zeker.” Als hij een advies zou moeten geven aan jongeren die nog aan het begin van hun carrière staan, dan is dat dat ze zich niet moeten inhouden. “Ik heb lang het gevoel gehad dat ik in een soort wachtstand zat. Als je ervan overtuigd bent dat je ideeën goed zijn, durf dan je nek uit te steken en samenwerking met collega’s te zoeken die er nét zo over denken. Daarmee breng je niet alleen jezelf, maar ook de wereld verder.”

Een brug slaan tussen technologie en tactiek bij Defensie

Carlina Grispen groeit op onder de rook van de militaire vliegbasis Volkel. Dat ze al op vierjarige leeftijd geïnteresseerd is in F16’s, is geen toeval.