Ontwikkelingen nieuwe generatie duurzame mobility oplossingen

Terwijl consumenten en zakelijke rijders nog maar net bezig zijn om over te stappen naar elektrische auto’s wordt ook al de volgende generatie mobility oplossingen ontwikkeld. Over enkele jaren kunnen vliegende auto’s files passeren en pakketten bezorgen, terwijl ook de lucht- en scheepvaart aanzienlijk duurzamer worden. Welke innovaties komen wanneer op ons af?  

Duurzamere mobiliteit

Om de CO2-uitstoot te verminderen is het belangrijk dat meer mensen elektrisch gaan rijden en ook andere moblititeitsoplossingen duurzamer worden. Behalve alle grote autofabrikanten gaan een aantal innovatieve startups bijdragen aan die duurzamere mobiliteit. In het Brabantse Helmond is het bedrijf Lightyear druk bezig om vanaf eind dit jaar hun Lightyear One zonne-auto’s aan de eerste klanten te gaan leveren. Deze auto wordt duurzamer dan andere elektrische auto’s omdat een groot deel van de benodigde energie door de zon wordt geleverd. Wie afgelopen Koningsdag goed heeft opgelet zag Koningin Maxima al in deze nieuwe generatie elektrische auto rijden. De Lightyear One is ontworpen en grotendeels ontwikkeld met het 3DEXPERIENCE platform van Dassault Systèmes.

Een andere innovatieve mobility oplossing is de PAL-V, uit het eveneens Brabantse Raamsdonksveer. Deze behoort tot een nieuwe categorie elektrische auto’s die ook kunnen vliegen. Volgens diverse media zijn er al zo’n 50 exemplaren van verkocht en aanbetaald, zowel door vermogende particulieren als overheidsorganisaties die verantwoordelijk zijn voor calamiteitendiensten. Dit nieuwe type auto en vliegtuig mag sinds vorig najaar op de openbare weg rijden, terwijl de luchtvaartcertificering en eerste klantleveringen in 2022 worden verwacht. Hiermee behoort Nederland tot de kopgroep in de wereld. De PAL-V eVTOL is mede ontwikkeld met behulp van de SOLIDWORKS-applicaties voor ontwerp en engineering van eveneens Dassault Systèmes.

Integratie van auto en vliegtuig

eVTOL is de afkorting van electric Vertical Take-Off & Landing, oftewel het uit stilstand opstijgen met behulp van een elektrische motor. Helikopters en meerdere vliegtuigtypes kunnen al tientallen jaren verticaal opstijgen, alleen niet elektrisch. De combinatie van elektrisch rijden en vliegen is een nieuwe generatie mobility oplossing, waarvoor wereldwijd al tientallen fabrikanten oplossingen ontwikkelen. Sommige met de focus op luchttaxi’s en voer-/vliegtuigen voor goederentransport. Tijdens de virtuele CES 2021 beurs presenteerde ook General Motors onder de merknaam Cadillac een eVTOL luchttaxi. Voor het grootschalig gebruiken van deze categorie mobiliteitsoplossingen zijn echter ook nog wel enkele infrastructuuraanpassingen nodig.

Bij het ontwikkelen van eVTOL’s moeten ontwerpers en engineers rekening houden met een mix van alle wettelijke en technische eisen voor auto’s, helikopters en vliegtuigen en de wensen van klanten. Auto’s en hun bestuurders ervaren tijdens bochten vooral centrifugale krachten, terwijl een eVTOL en zijn piloot tijdens het vliegen ook met G-krachten te maken krijgen. Verder is het belangrijk om behalve de aerodynamische prestaties ook de geluidsproductie en trillingen tijdens het rijden, opstijgen, vliegen en landen te optimaliseren en alle structurele eigenschappen. Veel eVTOL-concepten worden ontwikkeld met het al eerder genoemde 3DEXPERIENCE-platform vanwege de volledig geïntegreerde functionaliteit voor het ontwerpen, simuleren en optimaliseren van zowel auto’s als vliegtuigen.

Elektrische schepen

Net als voor weg- en luchtvervoer zijn er ook nieuwe generatie duurzame mobility oplossingen in ontwikkeling voor vervoer over water. Ook daarbij zijn Nederlandse bedrijven betrokken, zoals de coördinerende rol die Damen Shipyards Group heeft binnen het Europese NAVAIS-project voor de ontwikkeling van duurzamere werkschepen. NAVAIS staat voor New Advanced and Value Added Innovative Ships, een project waarin de volgende generatie modulair samen te stellen elektrische vaartuigen worden ontwikkeld. Dit gebeurt door alle betrokken partijen volgens de Model Based Systems Engineering aanpak te laten samenwerken op het cloud-gebaseerde 3DEXPERIENCE platform. Bureau Veritas is bij dit innovatieproject betrokken voor het vereiste certificeringsproces.

Bij Damen Yachting ervaren ze ook een toenemende vraag naar duurzame en stille superjachten. Zowel vanwege principiële voorkeuren van klanten als het mogen aanmeren in havens waar de emissie-eisen strenger worden. Hybride aandrijfsystemen worden al langere tijd toegepast voor het ontwerpen en bouwen van superjachten, maar voor volledig elektrisch lange afstanden varen moet het batterijpakket nog worden verbeterd. Eind september 2020 maakte Damen Yachting bekend voortaan één digitaal model per schip te ontwikkelen dat de ‘single source of truth’ vormt voor alle betrokkenen. Dankzij deze aanpak en multidisciplinair locatie-onafhankelijk samenwerken op het 3DEXPERIENCE- platform zijn complexe jachtprojecten in kortere tijd uit te voeren.

Duurzamer vliegen

Hoewel de luchtvaartsector het afgelopen anderhalf jaar hard is geraakt door de COVID-19 pandemie, wordt ook in die markt al volop gewerkt aan mobility oplossingen voor duurzamer vliegen. Na een periode van  herstel verwacht men dat het vervoeren van mensen en vracht per vliegtuig weer gestaag zal groeien. Vergelijkbaar met de ontwikkelingen in de auto- en scheepvaartwereld wordt er al elektrisch gevlogen met kleine vliegtuigen over korte afstanden. De elektrificering van vliegtuigen is uitdagender dan auto’s en schepen, omdat de energiedichtheid van kerosine vrij hoog is en makkelijk op te slaan. Volgens Shell kunnen grote vliegtuigen pas elektrisch vliegen wanneer accu’s zo’n twintig keer zoveel energie per kilo kunnen bevatten als nu, wat chemisch gezien een enorme uitdaging is.

Alternatieven die worden onderzocht zijn vliegen op waterstof en op zonne-energie. Waterstof is een alternatieve energiedrager voor accu’s waaraan onder andere het Delftse AeroDelft studententeam werkt. Het 2-persoons Phoenix-vliegtuig dat zij ontwikkelen moet op 10 kg vloeibare waterstof zo’n 2.000 kilometer kunnen vliegen. Een 1:3 schaalmodel daarvan krijgt deze zomer z’n eerste luchtdoop. In 2035 verwachten zij dat commerciële vliegtuigen op waterstof als energiedrager kunnen vliegen. Vijf jaar geleden hebben Bertrand Piccard en André Borschberg, de kartrekkers van het Solar Impulse project al laten zien dat vliegen op zonne-energie eveneens mogelijk is. Welke technologie uiteindelijk gaat doorbreken is nog niet duidelijk, wel dat we in de de toekomst veel duurzamer gaan vliegen.

Lees ook:

• De toekomst van het vliegen
• Eerste vliegende waterstofboot ter wereld
• Industriele robots krijgen beter bereik en mobiliteit