Hoe kunnen we waterstofproductie slimmer en duurzamer maken?
Groene waterstof speelt een belangrijke rol in de overgang naar duurzame energie. Het grootschalig en betaalbaar produceren is een flinke uitdaging. Hoe produceer je efficiënt waterstof, ook als de zon niet schijnt of de wind niet waait? Die vraag staat centraal in het onderzoek van Sander Helmig.
Efficiënt waterstof maken uit zon en wind
Sander onderzoekt dit binnen zijn Professional Doctorate (PD): het eigen doctoraatstraject van hogescholen. De HAN neemt deel aan een landelijke pilot en is één van de aanjagers. Sanders onderzoek heeft de officiële naam Optimization of intermittency with CO₂-free hydrogen production in PEM and AEM electrolysis. Hij richt zich op het verbeteren van elektrolyseprocessen. Daarbij wordt elektriciteit gebruikt om water te splitsen in waterstof en zuurstof. “Waterstof is een veelbelovende schone energiedrager,” vertelt Sander. “Je hebt voor de productie hiervan schone stroom nodig, maar zonne- en windenergie leveren niet constant stroom. Door de wisselende aanvoer van stroom schakelt de elektrolyser aan- en uit. Dat heeft invloed op de prestaties en slijtage van de elektrolyser. Ik wil begrijpen wat er gebeurt en ontdekken hoe we de slijtage aan een elektrolyser kunnen verminderen, ondanks de onregelmatige toevoer van stroom door zonne- en windenergie.”
Met slimme regelstrategieën en technologische verbeteringen kunnen we de efficiëntie van groene waterstofproductie verhogen en de kosten verlagen. Sander: “Minder slijtage van een elektrolyser betekent goedkopere productie en een langere levensduur van de apparatuur. Zo helpt mijn onderzoek mee aan een betaalbare en duurzame energietransitie.”
Van praktijkman naar onderzoeker
Sander Helmig werkt als docent-onderzoeker bij HAN Engineering en Automotive. Zijn PD-traject loopt bij het lectoraat Balanced Energy Systems. Tijdens het volgen van zijn master hoorde Sander over de mogelijkheid van het volgen van een PD-traject. “Toen dacht ik meteen: dit past bij mij. Ik vind onderzoek doen interessant, maar ik ben ook echt een praktijkman. Daarom sluit dit beter aan op mijn wensen dan een PhD.” Met een achtergrond in het mbo en uiteindelijk een hbo-master, past de stap naar een PD bij zijn persoonlijke ontwikkeling. “Het is precies die combinatie van theorie en praktijk die me aanspreekt”, zegt Sander.
Net als het universitaire PhD-traject, neemt ook het PD-traject naar verwachting 4 jaar in beslag. Inmiddels draait de PEM (Proton Exchange Membrane) elektrolyzeropstelling van het H2lab - “inmiddels zelfs echt werkend!” — en begint het meten en analyseren. “Het vastleggen van alle data en stappen is nog nieuw voor mij,” zegt hij. “Gelukkig krijg ik daarbij goede begeleiding van ervaren collega’s.”
Onderzoek met en voor het werkveld
Binnen zijn PD werkt Sander ook aan activiteiten binnen het HyPRO-project, waarin meerdere partners samenwerken aan innovatieve oplossingen voor waterstofproductie. Dit zijn bijvoorbeeld bedrijven uit de regio, zoals Fluidwell Hydrogen Systems, dat sensoren en elektrolyse-installaties ontwikkelt. Ook HyET E-trol is partner en ontwikkelt AEM (Anion Exchange Membrane) Electrolyzer stacks. “Zij vormen mijn verbinding met de praktijk. Ik kan mijn metingen en analyses direct toepassen in hun omgeving. Zo komen onderzoek en praktijk echt samen.” Sander heeft een duidelijk doel: “Ik wil dat bedrijven en adviseurs straks echt iets kunnen met mijn onderzoeksresultaten. Dat ze de inzichten gebruiken om hun processen te verbeteren.”
Studenten leren in de praktijk
Naast onderzoeker is Sander ook docent Werktuigbouwkunde bij de HAN. Die combinatie zorgt voor een mooie verbinding tussen onderwijs en onderzoek. Hij legt uit hoe hij dit aanpakt: “Ik betrek studenten vanaf het begin bij mijn onderzoek. Op dit moment werkt al een masterstudent mee en dat wil ik verder uitbreiden.” Studenten maken bijvoorbeeld energieprofielen op basis van zon- en winddata, die Sander gebruikt om degradatiecomponenten te onderzoeken. Oftewel: waar komt de terugval in efficiëntie vandaan? Ook helpen studenten bij het bouwen van nieuwe elektrolyse-opstellingen. Zo leren ze niet alleen de theorie, maar dragen ze echt bij aan actuele vraagstukken in de energietransitie.
Die wisselwerking vindt hij belangrijk. “Je bouwt samen aan kennis én aan de mensen die straks het verschil maken. Dat is ook human capital: studenten die begrijpen wat er nodig is voor duurzame verandering.”
De PD: praktijkgericht doctoraat met impact
Kandidaten als Sander worden binnen het PD-traject opgeleid tot hooggekwalificeerde, onderzoekende professionals, die bijdragen aan grote maatschappelijke thema’s zoals de energietransitie, digitalisering, zorg en onderwijs.
Of er voor de kandidaten straks daadwerkelijk een titel uitkomt, is binnen de pilot nog niet gegarandeerd. “Maar dat maakt mij niks uit”, zegt Sander nuchter. “Ik vind het waardevol om dit te doen, juist omdat ik er zelf veel van leer en dankzij innovatie een verschil kan maken in de praktijk. Het gaat mij niet om de titel. De industrie moet mee veranderen, om de energietransitie te versnellen. Daaraan bijdragen, samen met studenten en partners uit de regio, dat is mijn streven.”
