De luchtvaartindustrie heeft nog een grote duurzaamheidsslag te maken. In 2020 stootte de Nederlandse luchtvaartsector 7,6 miljard kilo CO₂ uit. Hoe meer kilo’s er de lucht ingaan, hoe hoger de CO₂-uitstoot. Dus: hoe lichter het vliegtuig, hoe lager de uitstoot. Het Enschedese ThermoPlastic composites Research Center (TPRC) doet onderzoek naar het toepassen van thermoplastische composieten voor de vliegtuigbouw.
De nieuwste vliegtuigen van Boeing en Airbus bestaan al voor de helft van het gewicht uit composieten. Thermoplastische composieten – met vezels versterkte kunststoffen – zijn licht, sterk, makkelijk te verwerken en recyclebaar. In de transitie naar een duurzamere industrie, klinkt dat veelbelovend. Toch is er ook nog veel onbekend over de fysische mechanismen, met name op het gebied van verbindingen tussen verschillende materialen zoals metaal en thermoplastische composieten.
Lichtgewicht ontwerp voor duurzamer vervoer
Toen technisch directeur Sebastiaan Wijskamp in 2015 bij TPRC begon, zat het onderzoek in een verkennende fase. “Toen keken we hoe we het materiaal konden verwerken in minder belaste onderdelen van een vliegtuig. Nu is onze focus verschoven naar toepassing in de primaire structuur in zwaar belaste onderdelen. De laatste jaren is er een soort verschuiving van acceptatie gaande. Een vliegtuig moet recyclebaar zijn en op een zo duurzame manier geproduceerd worden. ‘Wat doen we met productieafval?’ is nu een veel belangrijkere vraag voor vliegtuigfabrikanten dan tien jaar geleden.” Het is inmiddels bekend dat thermoplasten energiezuiniger te verwerken zijn tot een eindproduct.
Inmiddels bestaat het TPRC-consortium uit 21 partners, afkomstig uit binnen- en buitenland. Aan de tweejaarlijkse Technical Advisory Board (TAB) conferentie nemen zo’n zeventig à tachtig man deel. “Je ziet dat de kennis steeds meer voet aan de grond krijgt. We werken met concurrenten van elkaar. Dat kan, omdat we een onafhankelijk onderzoekscentrum zijn dat fundamentele problemen oplost.”
“De laatste jaren is er een soort verschuiving van acceptatie gaande. Een vliegtuig moet recyclebaar zijn en op een zo duurzame manier geproduceerd worden. ‘Wat doen we met productieafval?’ is nu een veel belangrijkere vraag voor vliegtuigfabrikanten dan tien jaar geleden.”
Sebastiaan Wijskamp, TPRC
Toenemende interesse
TPRC is ontstaan vanuit de vakgroep Productie Technologie van de Universiteit Twente die actief was in kunststoffen en in het bijzonder thermoplasten. Fabrikant van vliegtuigonderdelen Fokker en Toray Advanced Composites financierden het onderzoek op de universiteit. “Zo zijn thermoplasten een speerpunt van Twente geworden en hebben we in de regio een schat aan specifieke kennis en bedrijven opgebouwd”, legt Wijskamp uit.
Als ook lucht- en ruimtevaarbedrijf Boeing zich meldt, besluiten ze gezamenlijk een onderzoekscentrum op te richten. Partners investeren samen in onderzoek dat ze anders onafhankelijk van elkaar moeten uitvoeren.
Er is steeds meer aandacht voor duurzaamheid. Toch merkt Wijskamp dat er een gat zit tussen het fundamentele onderzoek en de toepassing. Het vergt tijd om alle kennis die TPRC vergaart ook echt om te zetten in applicaties op grote schaal. “Dat lukt het beste op plekken waar de vliegtuigen ook echt gebouwd worden. Maar, met bedrijven als Fokker, de expertise van de Universiteit Twente en Twente Airport hebben we een heel solide ecosysteem. Zowel landelijk als internationaal gezien. Ook Kennispark Twente, waar ons onderzoekscentrum een onderdeel van is, straalt dat uit. Daar profiteren we allemaal van. We gunnen elkaar kennis en vooruitgang.”
H2 Hub Twente
Brandstof is een ander belangrijk aandachtspunt bij de omslag naar een duurzamere luchtvaart. H2Hub Twente is een fysieke plek waar ondernemers en onderwijs samenwerken aan onderzoek, ontwikkeling en toepassing van waterstoftechnologie. Ook hier is het doel dat de 25 partners hun krachten bundelen wat betreft technische ontwikkelingen in de waterstof, zodat niet ieder voor zich het wiel hoeft uit te vinden. Er lopen nu een vijftal projecten, waar het H2 Big Drone-project er een van is.
Start-up Drone4, onderdeel van Machinefabriek Boessenkool, trekt de kar. De naam zegt het al: bij Boessenkool ontwikkelen ze hoofdzakelijk machines. “Drone4 is inderdaad een buitenbeentje”, bekent Eelco Osse, eigenaar en CEO van het bedrijf. “We werken veel samen met boeren, voor het ontwikkelen van een elektrische tractor bijvoorbeeld. Zij willen liefst dat er zo min mogelijk bodemverrichting op hun akkers plaatsvindt. Dan is er maar een oplossing: de tractor moet de lucht in.”
Waterstof: cryogeen of ‘onder druk’
De drone moet vliegen op waterstof. Fossiele brandstof is in dit tijdperk eigenlijk “geen optie meer”, aldus Osse en de ontwikkeling van de batterij gaat te langzaam. Waterstof heeft bovendien een hoge energiedichtheid, dus het is niet zwaar om veel energie te vervoeren.
En dus ontwikkelt de start-up samen met hogeschool Saxion een drone met een grote actieradius voor agrarische toepassingen, defensie, transport en logistiek. Daarbij ligt de focus op het vergroten van de actieradius.
Het bedrijf is er nog niet over uit of ze waterstof onder druk gaan gebruiken of cryogeen (hele koude, vloeibare waterstof). Onder druk zijn de volumes nog redelijk groot. Ter illustratie: een drone heeft nu ongeveer een diameter van vier meter, om genoeg brandstof te vervoeren moet er dan een tank onder de drone hangen die twee keer zo groot is. Maar ook cryogeen heeft nadelen. Het is duurder en risicovoller.
Wet- en regelgeving als groot obstakel
Een van de grootste uitdagingen waar Osse tegenaan loopt is de wet- en regelgeving. “Een elektrische variant van de agrodrone is technisch gezien al twee jaar klaar. Maar commercieel mag er niks. Aan de ene kant lopen we voorop in de ontwikkeling, maar tegelijkertijd lopen we ook achteraan vanwege de regelgeving.”
Volgens Europese wet- en regelgeving kunnen alleen drones tot 25 kilo een certificaat ontvangen, terwijl de drones van Boessenkool zonder lading al zwaarder zijn dan dat. Dus is het bedrijf overgeleverd aan use-case certificeringen. “We moeten voor het RDW tot in detail beschrijven wat we met de drone willen doen. En dan hebben we waterstof als brandstof qua regelgeving nog niet eens getackeld, die fase moet nog komen. De waterstofhub speelt een belangrijke rol, omdat de instanties die de regels bepalen daar ook aan tafel zitten.”
Twente Airport wil proeftuin zijn voor innovaties in de luchtvaart
Op het vliegveld van Twente werd de basis gelegd voor de sterke propositie van de regio omtrent luchtvaart. Tussen WOII en 2008 was de luchthaven in gebruik als militaire luchthaven. Nadat het terrein gesloten werd, is het in 2010 gekocht door de provincie Overijssel en gemeente Enschede. Tegenwoordig heeft het de naam Technology Base. Het is niet gelukt om de luchthaven in gebruik te nemen als commerciële luchthaven voor vakantievluchten, maar in 2015 viel wel het besluit de luchthaven open te houden als kleinschalige luchthaven voor onder andere zakenjets, de vlieg- en zweefclub en vliegtuigontmanteling. In 2017 is de luchthaven Twente Airport geopend als burgerluchthaven.
Technology Base
Op het naastgelegen bedrijvenpark biedt Technology Base ondernemers de ruimte en mogelijkheid voor de ontwikkeling van innovaties, industrieel onderzoek, het testen van bemande – en onbemande luchtvaartsystemen en de vestiging van bedrijven op het gebied van advanced materials & manufacturing en safety & security.
Het grote voordeel is dat het terrein volledig is afgesloten, je komt alleen binnen op kenteken of met een QR-code. “Laatst testen een aantal studenten van Droneteam Twente van de UT er hun drone. Dat ging fout, de drone crashte op de landingsbaan. Het mooie is dat dat gewoon kan, zonder dat er onveilige situaties ontstaan voor omstanders. Het vliegverkeer meldt zich minimaal 24 uur van tevoren aan, dus ook na een onverhoopte crash is er alle tijd om de baan weer vrij te maken. Er is hier letterlijk en figuurlijk alle ruimte om te kunnen testen en experimenteren”, aldus Marieke Vizée, communicatieadviseur bij Technology Base.
Technology Base heeft drieduizend zonnepanelen op de hangars geïnstalleerd. Omdat het vliegveld jarenlang onderdeel was van de Koninklijke Luchtmacht, beschikt het over een onafhankelijk energienetwerk met veel capaciteit. Voor een pilot installeerde de E-Flight Academy, waar piloten leren elektrisch te vliegen, er onlangs een mobiel oplaadstation. Vizée: “Elektrische voertuigen kunnen nu bij ons landen en snel volledig volladen.”
“Laatst testen een aantal studenten van Droneteam Twente van de UT hun drone. Dat ging fout, de drone crashte op de landingsbaan. Het mooie is dat dat gewoon kan… Er is hier letterlijk en figuurlijk alle ruimte om te kunnen testen en experimenteren.”
Marieke Vizée, Technology Base
‘Er vliegt hier regelmatig iets in de fik’
Ook Space53 – de eerste test- train- en ontwikkellocatie voor onbemande vliegtuigen in Nederland – vestigde zich op het terrein. Het cluster van bedrijven, overheid en kennisinstellingen, waar de drone van Machinefabriek Boessenkool ook onderdeel van is, werkt veel samen met de brandweer.
“Twente is een van de eerste corpsen die drones inzet bij het blussen van een brand, als ogen in de lucht. Deze extra informatie gebruiken ze om hun inzet effectiever en efficiënter te laten verlopen. Helaas staat de wet- en regelgeving nog niet toe dat drones uit het zicht van de piloot mogen vliegen, maar op Technology Base wordt door experts van de brandweer, Hogeschool Saxion en de Universiteit Twente al uitvoerig getest met het onbemand vliegen met een snuffeldrone. Zodra de wetgeving het toelaat kan de brandweer de drone alvast vooruitsturen, zodat deze kan ‘ruiken’ of er bijvoorbeeld gevaarlijke stoffen vrijkomen, zonder dat brandweerlieden hieraan blootgesteld hoeven worden”, legt Vizée uit.
Het Battery Safety Lab test batterijen en batterijopslagsystemen op Technology Base. “Het opslaan van energie is nog riskant en moet heel veilig gebeuren. Daarom zitten ze ook bij ons op het terrein. Er vliegt hier regelmatig iets in de fik, maar daar zijn we helemaal aan gewend”, glimlacht Vizée.
Stroeve wet- en regelgeving
Maar ondanks dat Twente Airport helemaal afgesloten is, mag het H2 Big Drone-project ook daar geen testvluchten maken met drones die zwaarder zijn dan 25 kilo. Osse: “Als het daar al niet mag, waar dan wel? Je moet toch ergens beginnen en ervaring opdoen.” Hij ziet dat bedrijven in landen met flexibelere wet- en regelgeving veel sneller gaan. “Het zou zo zonde zijn als we de boot missen. In Twente zijn alle faciliteiten aanwezig om in ieder geval meer testvluchten te maken. De enige oplossing is een flexibelere wet- en regelgeving.”
“Als het daar [Twente Airport, red.] al niet mag, waar dan wel? Je moet toch ergens beginnen en ervaring opdoen.”
Eelco Osse, Machinefabriek Boessenkool
Daar sluit Vizée zich bij aan. “Onze locatie leent zich perfect voor dit soort experimenten en zou juist een bijdrage kunnen leveren aan een versoepeling van de wet- en regelgeving. Bij ons is er alle ruimte om testvluchten met de H2 Big Drone uit te voeren. Er kan hier net zo lang getest worden onder realistische omstandigheden totdat bewezen is dat er veilig mee gevlogen kan worden. Als er in die testfase iets misgaat, is er ook geen nood aan de man. Twente Safety Campus is op ons terrein gevestigd. Zij zijn gespecialiseerd in brandveiligheid, ook als het gaat om het blussen van het relatief nieuwe waterstof.”
