Fedor Boendermaker wint prestigieuze prijs met afstudeeropdracht

Waardevol innovatief onderzoek in het DC Power Laboratory 

Een halfjaar werkt hij nu bij HTM als rail engineer. Over een master heeft hij wel nagedacht, maar voorlopig houdt hij zich als afgestudeerd elektrotechnicus liever bezig met de onderstations en de bovenleidingen van de Haagse Tram Maatschappij. Fedor Boendermaker won een paar weken geleden de 3E Royal Smit BSc-prijs met zijn afstudeeropdracht aan De Haagse Hogeschool over het veiliger maken van gelijkspanning. Een opdracht die relevant is voor de energietransitie waarin Nederland zich bevindt. 

Als je de stekker van je smartphone in een stopcontact steekt om die op te laden, verwacht je dat de accu na een half uur vol is. Of dat nu gebeurt met wisselspanning of gelijkspanning, zal je waarschijnlijk koud laten. Toch ligt juist in dat verschil een wereld aan mogelijkheden.  

Twee soorten elektriciteit 

Fedor: “De elektriciteit die uit het stopcontact richting je smartphone stroomt, is altijd wisselspanning. Maar je smartphone en steeds meer andere gebruiksapparaten werken op gelijkspanning. Het zijn twee soorten elektriciteit die naast elkaar worden gebruikt. Zonder dat je het merkt, vormt je smartphonelader de wisselspanning om in gelijkspanning. Dat merk je alleen aan het warm worden van de lader Omgekeerd gebeurt het ook: zonnepanelen leveren gelijkspanning. Om die energie kwijt te kunnen aan het elektriciteitsnet, is een omvorming naar wisselspanning nodig.”  

Wil je meer weten over gelijkspanning en wisselspanning, lees dan het kader over de War of Currents uit de 19e eeuw en waarom die relevant is voor de energietransitie van nu. 

Transitie naar gelijkspanning 

Het lectoraat Energy in Transitions heeft een DC-lab of voluit DC Power Laboratory. DC staat voor ‘direct current’, gelijkstroom. Het DC-lab stelt stagiairs en afstudeerders daar in de gelegenheid om aan de slag te gaan met uitdagende projecten, met als doel de transitie van wisselspanning naar gelijkspanning zo vloeiend mogelijk te laten verlopen. Fedor: “In de laatste fase van mijn opleiding Elektrotechniek werkte ik zeventien maanden lang in dit lab aan de beveiliging van een gelijkspanningssysteem.” 

Beveiliging 

Fedor: “In ons huidige elektriciteitsnet (wisselspanning) hebben we ervoor gezorgd dat je niet gauw een elektrische schok krijgt of dat er overbelasting plaatsvindt. Over de beveiliging van een elektriciteitsnet op gelijkspanning is nog weinig bekend. En dat terwijl we steeds meer hernieuwbare energiebronnen gebruiken (zon en wind bijvoorbeeld) die gelijkspanning leveren. Ik heb een prototype van zo’n beveiligingssysteem gebouwd en in kaart gebracht wat daarvoor nodig is en wat daar dan weer de limitaties aan zijn. Met mijn thesis heb ik het voorwerk geleverd voor verder onderzoek, om op nog meer plekken gelijkspanning toe te kunnen passen.”  

Genomineerd 

Fedor deed zijn onderzoekswerk in opdracht van Atag. “Dat bedrijf maakt heel veel inductiekookplaten. Die werken nu nog op wisselspanning. Het is voor hen interessant om te kijken of zij goed beveiligde inductiekookplaten kunnen bouwen die werken op gelijkspanning.” Fedor weet dat meer bedrijven en instellingen interesse hebben in zijn afstudeeropdracht. Ook zijn begeleiders zagen het belang ervan in. Zij honoreerden zijn thesis niet alleen met een 9,5, ze nomineerden Fedor óók voor de 3 E-Royal SMIT BSc prijzen 2023. Die worden jaarlijks uitgereikt aan afstudeerders met de beste Bachelor of Science-thesis aan Nederlandse hogescholen en universiteiten in het 3 E-vakgebied (elektrische energietechniek en de techniek van de elektriciteitsvoorziening). De prijzen worden beschikbaar gesteld door Royal SMIT Transformatoren B.V. 

Innovatief 

Fedor: “Ik had gehoord dat de hogeschool mij voor die prijs had opgegeven. Een week voor de finale hoorde ik ook dat ik finalist was. Het was voor mij een grote verrassing dat ik de eerste prijs heb gekregen voor de beste hbo-BSc-thesis. Dat staat niet alleen mooi op mijn cv, het voelt als een erkenning voor het werk dat ik heb geleverd. Mijn afstudeeronderzoek is dus best speciaal geweest. Een van de opmerkingen van de jury was, dat zij de inhoud van mijn thesis innovatief vonden.” 

Leukste was afstuderen zelf 

“Het leukste aan afstuderen vond ik zelf het doen van onderzoek binnen de faculteit Technologie, Innovatie & Samenleving en het DC-lab. De leerstijl daar is gelukkig weinig schools. Je krijgt veel vrijheid om allerlei dingen te doen. Je doet niet alleen literatuuronderzoek doen, nee, je gaat iets maken, iets proberen. Dat heeft bij mij bijgedragen aan mijn afstudeeropdracht. Het winnen van de prijs is dan de kers op de taart.” 

War of Currents en de energietransitie 

Ze werden aan het begin van de 19e eeuw ongeveer gelijktijdig ontdekt. Gelijkspanning en wisselspanning, de twee soorten elektriciteit die we naast elkaar gebruiken. Het leverde twee kampen op die met elkaar een felle concurrentiestrijd uitvochten, de War of Currents. Uiteindelijk werd wisselspanning de meest gangbare vorm van elektriciteit, vooral omdat – met de toenmalige technische kennis – het transport van gelijkspanning over grote afstanden te veel verliezen gaf.   

Er gaat te veel energie verloren 

Van begin 19e eeuw naar begin 21e eeuw. Steeds meer elektrische apparaten werken nu intern op gelijkspanning. Er is altijd een omzetter nodig om de wisselspanning uit het stopcontact om te zetten naar gelijkspanning. Deze omzetting kost energie.  

Als we wat groter denken, zien we windparken op zee en daken vol zonnepanelen. Fedor: “Zonnepanelen leveren gelijkspanning, windmolens wisselspanning. Bij windparken op zee wordt soms gelijkspanning gebruikt om de energie naar land te transporteren (meer vermogen over minder koper) of om die energie tijdelijk op te slaan. Gelijkspanning heeft bij hernieuwbare energie vooral een rol bij de opslag van elektrische energie en zonneparken. Eigenlijk alles met een batterij werkt op gelijkspanning; onze laptops, elektrische tandenborstel en de elektrische auto. Maar ook ledverlichting en trams werken op gelijkspanning.” 

Om opgewekte elektriciteit in de vorm van gelijkspanning te leveren aan het wisselspanningsnet, is ook weer een omvormer nodig. Daarbij gaat 5 tot 10 procent van de energie op in warmte. Bovendien is het wisselspanningsnet bijna vol. Om helemaal over te stappen van elektriciteit op basis van fossiele energie naar elektriciteit op basis van hernieuwbare energiebronnen, is een veilig gelijkspanningsnet absoluut een voorwaarde. Fedor Boendermaker heeft met zijn thesis een klein stapje in dat proces gezet.