Dream Team: FORZE
De elektrische auto op waterstof
Een jaar lang werken binnen een Dreamteam
Forze ontwikkelt waterstof elektrische raceauto’s en racet deze tegen conventionele, professionele raceauto’s. Het team van studenten achter deze auto, een van de Dreamteams van TU Delft, laat zo de potentie zien van waterstof als duurzaam alternatief voor conventionele brandstoffen in de mobiliteit. Als een studententeam een raceauto op waterstof kan ontwikkelen die harder gaat dan door benzine aangedreven raceauto’s, dan geeft dit een duidelijk aan dat waterstof een energiedrager is waar ontzettend veel mee kan. Student Technische Bestuurskunde Anna Noteboom werkt een jaar binnen dit team aan de ontwikkeling van deze auto.
Anna: “Ik ben 3,5 jaar geleden begonnen aan mijn bachelor Technische Bestuurskunde (TB). Ik heb dit met ontzettend veel plezier gedaan en veel geleerd. Bij TB leer je veel over hoe Nederland “werkt” en hoe techniek en beleid hierin verweven zijn. Ik heb als technologiespecialisatie Energie en Industrie gedaan, hier heb ik veel geleerd over het energienet van Nederland en wat er voor nodig zou zijn om de energievoorziening van Nederland te verduurzamen. Waterstof werd hier meerdere keren aangedragen als een mogelijk belangrijk onderdeel van de transitie. Waterstof is namelijk een medium waar je energie redelijk efficiënt en voor lange tijd in kan opslaan, daarnaast komen er geen broeikasgassen vrij wanneer je de energie weer uit waterstof haalt. Na drie jaar theoretisch leren over de mogelijkheden om Nederland (en de wereld) te verduurzamen, brandden mijn handen om de kennis die ik had opgedaan in praktijk te brengen. Toen ben ik gaan kijken wat je allemaal kan doen aan de TU naast meteen doorstromen naar een master. Zo ben ik bij Forze terecht gekomen. Forze is een Dreamteam dat waterstof elektrisch aangedreven raceauto’s ontwikkelt.
Als stichting zijn we onafhankelijk van de universiteit en dus ook zelf verantwoordelijk voor de kosten die gemaakt moeten worden om onze raceauto te bouwen. Bedrijven helpen ons door onderdelen te sponsoren, geld te geven of door ons te ondersteunen met inhoudelijke kennis.”
Hoe is het om deel uit te maken van een Dreamteam?
“Deel uitmaken van een Dreamteam is een ervaring zoals ik nog nooit heb meegemaakt in mijn leven. Als Forze teamlid wordt je niet betaald en je krijgt geen studiepunten, dit zorgt ervoor dat de mensen die in het team zitten het doen vanuit een passie voor de visie van Forze en omdat ze het zelf ontwikkelen van een raceauto op waterstof ontzettend gaaf vinden. Per week steekt elk teamlid zo’n 60 tot 80 uur in het team, puur vrijwillig, omdat we ons verantwoordelijk voelen voor ons deel van het project. Het is onwerkelijk om aan een jaar te beginnen als student, met vrijwel geen voorkennis en meteen verantwoordelijk te zijn voor een eigen deel van zo’n immens en ambitieus project. Dit is spannend en geweldig en zorgt ervoor dat je ontzettend veel bijleert in een hele korte tijd. Het team is heel snel ook heel hecht geworden. Dat kan ook haast niet anders als je zo allemaal met zoveel inzet eenzelfde doel nastreeft.”
Hoe werkt de Forze?
“De energie die onze auto vooruitbrengt komt uit waterstof. Deze slaan we op in grote tanks in de auto onder een druk van wel 700 bar. Deze waterstof wordt gebruikt in onze brandstofcel. Dit is een apparaat waarin membranen waterstof uit de tanks en zuurstof uit de lucht omzetten in water. Bij dit proces komt stroom vrij, deze gebruiken wij om elektromotoren aan te drijven die vervolgens de wielen laten draaien.
Een brandstofcel werkt het meest efficiënt op een bepaald vermogen, daarnaast kan het niet zo snel het proces op- en afschakelen zoals een benzinemotor kan. Hierom slaan we alle energie die uit de brandstofcel komt en niet direct gebruikt wordt door de elektromotoren op in onze energiebuffer. Deze buffer bestaat uit supercondensatoren. Wanneer de auto remt, kan deze ook remenergie opslaan in deze buffer, de opgeslagen energie wordt vervolgens weer gebruikt om heel snel te kunnen accelereren. De auto van het vorige team kan binnen 4 seconden optrekken van 0 tot 100 km/h.”
Wat is er bijzonder/anders aan deze versie van Forze t.o.v. de vorige versies?
“De auto die we dit jaar bouwen, de Forze IX, zal meer dan twee keer het vermogen hebben ten opzichte van de vorige auto. Dit betekent dat hij veel harder zal kunnen rijden en dus ook in een hogere raceklasse zal mogen meeracen.”
Doen jullie mee aan wedstrijden?
“Ons team is anders dan de meeste Dreamteams. Andere teams doen vaak mee aan een competitie tussen universiteiten wereldwijd. Helaas bestaat er geen wedstrijd voor waterstof elektrische raceauto’s. Sterker nog, onze auto is tot op de dag van vandaag de enige waterstof elektrische raceauto die ooit heeft meegedaan aan een officiële race. De Forze auto’s zijn dus niet alleen bijzonder binnen de studententeams, maar Forze is uniek in heel de wereld. Dit gegeven maakt ons heel vrij om te kiezen waar we ons tegen meten.
Met de Forze VIII heeft het vorige team meegedaan aan twee wedstrijden binnen de Supercar Challenge. De Supercar Challenge is een Europese competitie voor endurance raceauto’s. De competitie heeft vier klasses, waarvan de Sportklasse de laagste is en de Grand Tourer klasse de hoogte. De Forze VIII heeft meegedaan aan de Sportklasse. De Forze IX zal mee gaan
doen aan de Grand Tourer klasse, drie klasses omhoog dus! Op het moment meten we ons tegen endurance raceauto’s met een vergelijkbare ratio van gewicht over vermogen in de Supercar Challenge, maar wie weet staan we in de toekomst wel op Le Mans!”
Foto: Hexashots
Wat is de grootste uitdaging die jullie hebben als team?
“De auto die we dit jaar bouwen zal ruim dubbel het vermogen hebben ten opzichte van de auto die afgelopen zomer heeft geracet. Dubbel het vermogen betekent dat er meer waterstof verbruikt wordt binnen dezelfde tijd, ook betekent het dat er meer hitteproductie ontstaat binnen de auto dat weggekoeld moet worden. Ook zal er meer stroom door de auto gaan lopen om al dit vermogen over te kunnen brengen. Waterstofopslag en koeling zijn voor ons dus de twee grootste uitdagingen. We zijn aan het kijken of het mogelijk is om waterstof bij te tanken tijdens een pitstop, technisch is dit zeker mogelijk, maar gezien het nog nooit eerder is gedaan tijdens een race, moet er regeltechnisch nog veel gebeuren. Hierom zullen we meer waterstofcapaciteit inbouwen in de Forze IX, in de twee waterstoftanks van de Forze VIII kon samen zo’n 6 kilo, in de Forze IX willen we 8 tot 10 kilo mee gaan nemen. Dit zullen we doen door 4 tanks mee te nemen. Om deze vier tanks samen met alle andere componenten in de auto te kunnen passen op een compacte manier zonder dat de aerodynamica er onder lijdt en de auto niet ontzettend zwaar wordt, is een grote uitdaging.
Koeling is de tweede grote uitdaging, brandstofcellen, motors en vele andere componenten in de auto hebben een bepaalde efficiëntie, dit is de hoeveelheid nuttige energie die wordt geproduceerd ten opzichte van de geproduceerde hitte. Dit betekent dat wanneer er op hoger vermogen wordt gereden, er meer hitteproductie in de auto plaats vindt. Zou deze hitte niet worden weggekoeld, dan zouden verschillende onderdelen in de auto oververhitten en daardoor stukgaan. Het wegkoelen doen we door lucht van buiten de auto binnen te laten, de grote uitdaging voor dit jaar is om voldoende lucht door de auto te laten stromen om de koeling op peil te houden.”
Wat is jullie volgende doel/mijlpaal die jullie willen bereiken?
Eind Januari zijn onze eerste deadlines voor het ontwerp van de auto, hierna kunnen we gaan beginnen met de productie van de auto. Maandag 20 April zullen we het ontwerp van de auto gaan presenteren in de Aula op de campus. Het ultime doel dit jaar is om de auto zo ver te ontwikkelen voor het einde van de zomer dat hij mee kan doen aan een van de wedstrijden van de Supercar Challenge.
Hoe pas jij je TB-skills toe in het team?
“Als TB’er heb ik geleerd om de schakel te zijn tussen mensenwerk en techniek. Ik heb zowel kennis van de basis van de natuurkunde en wiskunde die nodig is om te begrijpen hoe onze auto werkt, als de kennis die nodig is om dit op een zinvolle manier over te brengen naar anderen. De technische basis heb ik geleerd vanuit vakken als Fysische Transportverschijnselen en Processen in de Energiesector. De maatschappelijke kant leerde ik door vakken als Organisatie & Management en Analyse van multi-actorsystemen.
Ik heb geleerd vanuit verschillende perspectieven te kijken naar een project als dit. Dit helpt me te begrijpen waarom bedrijven een team als Forze zouden willen steunen en waar we dan het best op zouden kunnen inspelen. Een mix van zowel technische capaciteiten als maatschappelijke en organisatorische kennis is ontzettend belangrijk. Daarnaast heeft het vele presenteren binnen de bachelor van TB me goed voorbereid op de vele presentaties die ik geef voor Forze.”