Energie halen uit beton genomineerd als beste Tech-idee

Golven die tegen de kust aan beuken generen energie. Onderzoekers Branko Šavija en Yading Xu van de TU Delft willen die energie door middel van een speciaal soort beton opvangen en zo een alternatieve energiebron creëren, zo meldt de universiteit in een persbericht.

KIJK-magazine heeft dit idee geselecteerd voor hun competitie Beste Tech-idee 2021. De winnaar wordt bepaald door het publiek. Stemmen kan van 14 september tot 15 oktober 2021. Stemmen kan hier tot 15 oktober.

Bij groene energie denken mensen vaak aan windmolens of zonnepanelen. Onderzoeker Branko Šavija zou daar graag beton aan toe willen voegen. Of dat mogelijk is, daar doet hij met een collega onderzoek naar.

Auxetic concrete

Šavija werkte de afgelopen jaren op de afdeling materiaalkunde van zijn universiteit aan materialen die zich ‘onverwachts’ gedragen. Daaronder valt Auxetic concrete. Dit is een flexibel beton dat een speciale eigenschap heeft. Bij drukbelasting trekt het samen, maar verdwijnt die belasting, dan zet het uit als een soort spons. Het omgekeerde effect treedt op bij trekspanning. ‘Ook normaal beton beweegt, maar niet zoveel. Dit nieuwe beton bevat gaten, waardoor het minder sterk, maar veel flexibeler is.’

‘Dat we door beweging energie kunnen opwekken is bekend’, zegt Šavija. ‘Denk aan de dynamo op een fiets. Deze betonsoort beweegt ook, dus kun je daar iets mee. Uit ons onderzoek blijkt bovendien dat het veel cycli van beweging kan doorstaan. Dat is nodig om er energie mee op te kunnen wekken.’

Golven gebruiken voor energie

Bij beton denken mensen eerder aan milieuvervuilende eigenschappen, niet aan een mogelijkheid om energie op te wekken. ‘Mensen zeggen juist dat beton vervuilend is vanwege de CO₂-uitstoot. Maar andersom gedacht kun je het ook benutten. Het is een voordeel dat het op grote schaal gebruikt wordt.’

Een mogelijke toepassing die de onderzoekers zien is het gebruik van het beton bij kustbescherming. Golfbrekers bestaan uit grote stukken beton. Wanneer de golven die raken, ontstaan vibraties die omgezet kunnen worden in stroom. Vanwege de 450 kilometer lange kustlijn in ons land zien de onderzoekers veel potentie in dit plan: ‘Het zou kunnen gaan om blokken van enkele meters lang. We denken dat dit idee kan werken, maar we hebben alleen de mogelijkheid nodig om dit uit te proberen.’

‘Volstrekt origineel idee’

Šavija diende samen met collega-onderzoeker Yading Xu vorig jaar een aanvraag in bij NWO-financieringsinstrument Open Mind. In november 2020 kregen ze op de online editie van innovatiefestival TEKNOWLOGY een financiering van 50.000 euro toegekend. Daarmee kunnen ze een jaar lang aan de slag om hun plan te testen. Volgens de jury ging het om een ‘volstrekt origineel idee om een interessante nieuwe energiebron te verkennen’.

Ook collega’s noemen hun idee verrassend, op fundamenteel niveau zijn zij vaak juist met het tegenovergestelde bezig. Šavija: ‘Als ingenieur probeer je constructies zo sterk mogelijk te maken, zodat deze weerstand kunnen bieden tegen wind, golven of vibraties. Wij proberen die beweging juist te gebruiken.’ Het beton kan dan gebruikt worden op plekken waar die sterkte niet nodig is, maar die flexibiliteit gebruikt kan worden.

Financiering onderzoek

Open Mind is volgens Šavija ideaal om dit soort onderzoek te kunnen financieren. ‘Ik zou niet weten waar ik met dit soort ideeën een aanvraag zou kunnen indienen. Het is een onconventioneel idee en we weten nog niet of het werkt. Er zijn binnen de engineering niet zoveel manieren om voor zo’n plan financiering te vinden. Pas als we een hoger technology readiness level hebben bereikt, ontstaan er meer mogelijkheden.’ Voor hemzelf betekent het een kans om een nieuwe weg als onderzoeker in te slaan. ‘Ik was hiervoor niet bezig met energie. Ik heb nu de mogelijkheid dit idee uit te werken.’

Inmiddels zijn ze in hun lab bezig om zogenoemde piëzo-elektrische polymeerfilms te koppelen aan het beton. Dit zachte en flexibele folie is in staat om de beweging uit het beton om te zetten in een elektronische weerstand. ‘We verbinden het vervolgens aan meetapparatuur en gaan testen of dit lukt’, zegt Šavija. ‘Vervolgens gaan we bestuderen wat de factoren zijn die invloed hebben op hoe goed het werkt en hoe efficiënt het is. Uiteindelijk willen we op labschaal een proof of concept ontwikkelen.’

Partners uit energiewereld

Hoe pril het ook nog is, het onderzoek heeft al enkele deuren geopend. ‘Niemand gelooft iets totdat ze wat zien. We hebben inmiddels een aanvraag voor een Europese subsidie (EIC Pathfinder, red.) ingediend. Dat heeft een aantal contacten voor de toekomst opgeleverd, ook als de aanvraag afgewezen wordt. We hebben met een aantal partijen gesproken die we nog niet kenden. Zo hebben we nu een partner uit Italië, een universiteit die aan energieopwekking door menselijke bewegingen werkt, bijvoorbeeld door sensoren in schoenen. Ook voor hen is ons idee out-of-the-box.’

Als ze aan het einde van het huidige onderzoek een proof of concept kunnen tonen, denkt Šavija dat ze meer mogelijkheden hebben om met andere partijen te praten. ‘Dan kunnen we makkelijker bij commerciële partijen aankloppen om dit soort onderzoek mede te ondersteunen.’ Want behoefte aan alternatieven op het gebied van groene stroom, die ziet hij volop.