Onderzoeksverslag CKV

Gemaakt door: Madelief Visch, Elvira Knoeff & Barber Siegert Docent: Mevrouw Mollema

Inhoudsopgave

Inhoudsopgave2Inleiding3Ons werkplan3Deelvraag 1: Wat is het Solar Sinter Project?4Deelvraag 2: Welke projecten zijn er in de woestijn met water en hoe lost dit problemen op?6Deelvraag 3: Welke projecten zijn er in de woestijn met licht en zon? Hoe lost dit problemen op?8Conclusie10Reflectie12Bronnen13

Inleiding

Voor ons onderzoek hebben wij het Solar Sinter project gekregen als onderwerp. Als eerste waren we benieuwd naar wat dit was. Als snel kwamen we erachter dat dit een project in de woestijn is die op unieke manier energie opwekt en gebruikt. We vroegen ons af of er nog meer leuke projecten zoals het Solar Sinter project bestaan in de woestijn. Daaruit kwam ook onze hoofdvraag: wat voor een technische projecten kun je uitvoeren in de woestijn zoals het Solar Sinter Project en wat heb je aan die projecten?

Om deze hoofdvraag zo goed mogelijk te beantwoorden hebben we de volgende deelvragen bedacht:

1. Wat is het Solar Sinter Project?

2. Welke projecten zijn er in de woestijn met water en hoe lost dit problemen op?

3. Welke projecten zijn er in de woestijn met licht en de zon en hoe lost dit problemen op?

Ons werkplan

Dit is een foto van onze planning:

Deelvraag 1: Wat is het Solar Sinter Project?

Waarschijnlijk als je een woestijn voor je ziet, dan je zie je een warme plek met héél veel zand. Hierdoor denken mensen bij projecten in de woestijn vooral aan gebruik maken van de zon die al die hitte veroorzaakt, maar Markus Kayser die dacht anders na dan alle anderen en bedacht een manier om zand en zon samen te combineren voor een project.

In een wereld waar er veel bezorgde vragen zijn over energieverbruik en een tekort aan materialen heeft Markus Kayser onderzoek gedaan over de potentie van woestijn productie, een plek waar bepaalde energie en materiaal aan overvloed is. In Markus zijn project worden zonnestralen en zand als energie en materiaal gebruikt om hiermee glasobjecten te kunnen maken door middel van een 3D-printer, die natuurlijke energie en materiaal combineert met allerlei hightech technologie. Het doel van het solar sinter project is om de maximale productiecapaciteit van ’s werelds meest efficiënte energiebron, de zon, te behalen. Hoewel dit geen definitieve antwoorden op de bezorgde vragen heeft, wil dit experiment een vertrekpunt zijn voor nieuw denken.

Kayser zijn idee

In woestijnen over de hele wereld zijn er dus twee elementen die domineren: zon, een grote energiebron en zand, een bijna onbeperkte toevoer van silica in de vorm van kwarts. Als je dit Silicium-zand smelt en laat afkoelen zal het stollen tot glas, dit heet ook wel sinteren en is de afgelopen jaren een centraal proces geworden in prototypen van ontwerpen die bekend staan als 3D-printing of SLS (Selective Laser Sintering). Deze ontwerpen maken gebruik van lasertechnologie om 3D-objecten te maken uit verschillende materialen. Deze objecten zijn de precieze fysieke van door de computer getrokken 3D-ontwerpen, die de ontwerper had ingevoerd. Door zonnestralen en zand in plaats van een laser en andere materialen te gebruiken, had Kayser de basis van een geheel nieuwe machine op zonne-energie en ook een nieuw productieproces voor het maken van glazen voorwerpen die gebruikmaken van het overtollige zand en zon die te vinden is de woestijnen. Dus het Solar-Sinter machine is gebaseerd op de mechanische principes van een 3D-printer

De machine

De eerste met de handwerkende ‘Solar-sintering’; machine was getest in februari 2011 in de Marokkaanse woestijn, de resultaten waren veelbelovend wat leidde tot een automatisch werkende machine: de Solar-Sinter. Deze was geplaatst in de Sahara. In de machine zit een speciale lens die beweegt zodat de hele machine gedurende de dag om zijn basis met de zon meedraait. De lens is geplaatst zodat zijn brandpunt gericht is op het midden van de machine en ter hoogte van de bovenkant van het zand waar de objecten laag voor laag gemaakt worden. Stappenmotoren rijden twee aluminium frames die de zandbak in de X- en Y-assen verplaatsen. In een doos bevindt zich een platform dat het vat met zand langs de verticale Z-as kan verplaatsen zodat vers zand kan worden geladen en geëgaliseerd in het brandpunt.

De elektriciteit om de batterij op te laden komt van twee ‘fotovoltaïsche panelen’. Deze panelen werken ook als een tegenwicht voor de lens geholpen door extra gewichten van zand.

Het proces

De machine maakt gebruik van een elektronisch bord, die kan worden bediend met behulp van een toetsenbord en een LCD-scherm. In de computer zet de bestuurder van de machine een code die de machine stuurt om de zandbak langs de X-, Y-coördinaten te bewegen, terwijl de lens het brandpunt focusseert die temperaturen produceert tussen 1400 en 1600 graden Celsius, wat meer dan voldoende is om zand te smelten. Na een paar uur is er laag voor laag, binnen de grenzen van de zandbak wordt er een object gebouwd waarbij alleen de bovenste laag zichtbaar is op elk willekeurig moment. Aan het eind van dit proces, als het object is afgekoeld, mag het object worden opgegraven. De objecten hebben een ruwe achterkant terwijl het bovenoppervlak van hard glas is. De kleur van het glas hangt af van de samenstelling van het zand, hierdoor geven verschillende woestijnen ook verschillende resultaten. Door zand te mengen, kunnen combinatorische kleuren en materiaalkwaliteiten worden bereikt

De machine in de gemeenschap

De Solar-Sinter-machine kan gebruikt worden om unieke en functionele objecten te maken maar ook om gebruikt te worden als katalysator voor innovatie van het gebruik van zonne-energie. Verdere ontwikkelingen zouden ook kunnen leiden tot extra processen van zonnepanelen zoals met zonne-energie lassen, snijden, smelten of buigen om een volledig op zonne-energie functionerende werkplaats op te bouwen. De Solar-Sinter kan het startpunt zijn voor een eindeloosheid aan verdere toepassingen.

Deelvraag 2: Welke projecten zijn er in de woestijn met water en hoe lost dit problemen op?

Water in de woestijn is er natuurlijk nauwelijks, dat is bij de meeste mensen wel bekend. Maar toch kun je met de juiste bronnen aardig wat vinden over projecten met water in de woestijn. De meeste projecten in de woestijn die met water te maken hebben gaan over de vraag: hoe kom je aan water in de woestijn? Water is natuurlijk essentieel als je wilt overleven in de woestijn. Er zijn dus heel veel projecten in de woestijn die met water te maken hebben, wij gaan er een aantal uitleggen.

Het probleem dat steeds terugkomt met water in de woestijn is simpelweg gewoon het tekort aan water. Niet alleen in de woestijn, maar ook op hele droge gebieden. Meer dan 750 miljoen mensen op onze aarde hebben geen toegang tot echt betrouwbaar drinkwater, dit zijn echt heel veel mensen. Wel 10 procent van de bevolking! Volgens het World Economic Forum zegt dat watercrisis in de komende decennia een van de grootste bedreigingen voor de mensheid gaat worden. Een ernstig probleem zou je dus wel kunnen zeggen, wij gaan daarom onderzoeken hoe dat probleem opgelost kan worden.

De DCO3

Het eerste project is van Ap Verheggen, hij komt uit Nederland en is een kunstenaar. Zijn project is de DCO3. Deze creatie werkt door middel van een klein plaatje, genaamd een Peltier-element. Dit plaatje wordt vaak gebruikt bij bijvoorbeeld het afkoelen van een chip van een computer. Het plaatje krijgt stroom, en wordt dan ijskoud aan de onderkant en bloedheet aan de bovenkant. Bij de DCO3 wordt er dus ook gebruikgemaakt van zo’n klein plaatje, de bedoeling is dat het plaatje de lucht zover afkoelt dat er condens druppels op het koude kegeltje ontstaan. Deze druppels worden dan vervolgens opgevangen in een glas. De stoom die de DCO3 gebruikt komt van zonne-energie. Zon is er natuurlijk wel genoeg in de woestijn en droge gebieden. De kunstenaar Ap heeft zijn creatie ook getest, voordat hij een vol glas water had moest hij wel 12 uur wachten. Dus erg snel gaat het nog niet, maar er is in ieder geval bewezen dat zijn manier om in de woestijn water te maken werkt. Op het plaatje hierboven is zijn creatie te zien en daarmee ook meteen een duidelijk beeld van de materialen die hij heeft gebruikt.

Warka Water

Een ander project is de constructie ‘Warka Water’ gebouwd door twee architecten Arturo Vittori en Andreas Vogler. Hoe de constructie werkt is als volgt. Door middel van 10 meter hoge torens met netten (zie het plaatje hiernaast) wordt er water dat in de lucht zit opgevangen. De constructie zorgt ervoor dat er waterdruppels van condens worden opgevangen uit de lucht, maar ook water van mist, neerslag en dauw blijven hangen in de netten van de toren, de netten zijn gemaakt van gerecycled plastic dus dat is ook nog een is goed voor het milieu. Deze druppels stromen langzaam naar beneden, worden vervolgens opgeslagen in grote watertanks. Er wordt hierdoor ongeveer 50 tot 100 liter schoon water verzameld per dag, dat is veel meer water dan de DCO3. De architecten hebben het systeem van de Warka Water geïnspireerd op de natuur, namelijk op de Namib kever die in de woestijn kan overleven door vocht uit de lucht op zijn schild te condenseren, maar ook keken ze naar de bladeren van een lotusbloem, spinnenwebben en andere water verzameling systemen die in de natuur plaatsvinden zoals een cactus. Het ontwerp zelf is gebaseerd op de weeftechnieken van manden die in Ethiopië zijn gemaakt. Deze techniek is vrij simpel waardoor de normale bevolking alles gemakkelijk kunnen onderhouden. Hieronder is een bak te zien waarin het water wordt opgevangen. Door het makkelijke onderhoud voor de bevolking die de torens gebruikt. De toren waar we het hier steeds over hebben en die op het plaatje te zien is, is een van de kleinere torens die is ontworpen. Over de jaren heen zijn er steeds grotere en grotere torens ontwikkeld die ook meer water kunnen opvangen.

Ook de ‘Creating Water Foundation’ heeft netten ontworpen die water verzamelen. Zij zetten zich in voor drinkwater projecten maar ook voor de grond van de woestijn weer productief te maken, of terwijl vruchtbaar. Zo zijn er nog veel meer projecten die water maken uit de condens die in de lucht zit.

The Salt Project

Een volgend project is The Salt Project. Door de uitbreiding van woestijnen ontstaat er een tekort aan zoet water op droge plekken in de wereld. Wel hebben we een overvloed aan zeewater maar dat is natuurlijk veel te zout om te drinken. Daarom wordt zeewater steeds meer ontzilt om er drinkwater van te maken. Het ontzilten van zeewater laat heel zout water achter, dat water wordt brijn genoemd. Wat er nu met dat water gebeurt is heel slecht voor het milieu, het wordt namelijk gewoon terug de zee in gegooid. The Salt Project heeft daar oplossingen voor bedacht. Zij pompen ook zeewater op, met het zoete water maken ze gewassen in droge gebieden en met het zoute water maken ze een nieuw type architectuur. Ze hebben namelijk een materiaal ontwikkeld dat voor 90 procent uit zout water bestaat, dit betekend dat er steden kunnen worden gebouwd van dit materiaal. Steden die vooral in droge en warme gebieden veel voordelen hebben. Het is namelijk zo dat het materiaal wit is en deze kleur reflecteert de zon waardoor het een prettig binnenklimaat achter laat. Het doel van The Salt Project is om steden te bouwen in warme en droge gebieden volledig vanuit zeewater, zowel de huizen als de gewassen (van het zoete water).

Deelvraag 3: Welke projecten zijn er in de woestijn met licht en zon? Hoe lost dit problemen op?

Er zijn veel manieren om energie op te wekken, maar de aarde raakt vervuild. Er lopen vele projecten om zogenaamde ‘groene’ energie op te wekken. Eén van de bekendste is zonne-energie, maar denk ook aan windenergie en energie van water. In deze deelvraag kijken wij naar het element de zon. Dat er veel mogelijk is met de zon weten we al, maar wat kun je nou uitvoeren in de woestijn?

Er is veel zon in de woestijn. Elke zes uur straalt de zon namelijk voldoende energie op de woestijn om de hele wereld een jaar van energie te voorzien. Om energie op te wekken uit de woestijn, zijn er zon- en lichtprojecten gemaakt. De strijd om de grootste zonne-energiecentrale van wereld te hebben is erg toegenomen. Californië India en Marokko lopen voorlopen met de eretitel. Egypte loopt ook tegen de eretitel aan met het Benban Solarpark en Saoedi-Arabië komt ook met een groot project aan.

Waarom is zonne-energie nodig? Tegenwoordig wordt de aarde steeds meer vervuild door bijvoorbeeld fossiele brandstoffen als steenkool en olie. Hierdoor is er een grotere vraag naar duurzame energie. Kerncentrales zijn ook geen optie, want die zijn totaal niet duurzaam. Zonne-energie is een duurzame energiebron. Als bedrijven en de overheden gebruik zouden maken van schone energie en werk zouden maken van energiebesparing, hebben we fossiele brandstoffen helemaal niet nodig en neemt de vervuiling van de aarde ook af.

Zonne-energiecentrale in Ivanpah

Eén van de grootste zonneprojecten ter wereld ligt in de woestijn van Californië in de verenigde staten. Het park neemt ongeveer 13 vierkante kilometer in beslag. De zonnepanelen die bij het zonneproject horen, zijn in totaal even groot als 200 voetbalvelden. Dit project wekt voor 140.000 gezinnen energie op. Het park bespaart per jaar ongeveer 400.000 ton aan CO2-uitstoot. Ivanpah bestaat uit ongeveer 350.000 spiegels die met de zon meedraaien. Deze spiegels worden aangestuurd door een computersysteem en staan gericht op torens. Deze torens zijn 140 meter hoog en hierin wordt water verwarmd. Het verwarmde water creëert stoom en daaruit wordt energie opgewekt.

Zonne-energiecentrale in de staat Gujarat

In de Indiase staat Gujarat is er een zonnepark met een capaciteit van 5 gigawatt. Met deze capaciteit wordt het zonnepark het grootste van het land. Het doel van India is om rond 2022 in totaal 175 gigawatt energie uit de duurzame bronnen te halen. De grootte van het park neemt 11.000 hectare in beslag.In de velden van het zonnepark worden zonnepanelen geplaatst die de zonne-energie opwekken. De investering voor dit zonnepark bedraagt 25,000 crore, 1 crore is gelijk aan 10 miljoen. Het park moet onderhouden worden door 20.000 mensen, dus het park zorgt ook voor werkgelegenheid.

Zonne-energiecentrale in de woestijn Sahara

Marokko heeft een gigantische zonne-energiecentrale in de Sahara in gebruik genomen. Er zijn verschillende fases voor dit project en de eerste fase is in Ouarzazate. Wanneer de andere centrales ook worden gebouwd in de andere fases, heeft Marokko de grootste zonne-energiecentrale van de hele wereld. In Ouarzazate staan duizenden spiegels in het zand. Deze staan allemaal gebogen. Hierin wordt vloeistof gedaan en door de zon wordt er van de vloeistof stoom gemaakt. Hierdoor ontstaat er dan energie. De zonnepanelen maken een zoemend geluid terwijl ze de zon volgen. In de woestijn schijnt de zon 3.600 uur per jaar. De zonne-energiecentrale heeft $ 9 miljard gekost. De verwachting is dat de centrale rond 2020 580 megawatt gaat produceren. Dit is dan genoeg elektriciteit om meer dan een miljoen huizen van stroom te voorzien.

Conclusie

In de conclusie geven we van alle deelvragen een korte conclusie en vervolgens beantwoorden we de hoofdvraag.

Wat is het Solar Sinter Project?

Even samengevat is het Solar Sinter Project, een project van Markus Kayser waarbij de potentie van de woestijn productie, met zand en zon aan overvloed, gebruik wordt gemaakt. Bij het project is er een machine die een lens boven een bak zand plaatst en deze lens staat precies zo in evenwicht met de zon dat het brandpunt op de zandbak valt. Dit brandpunt verhit het zand tot zo’n hoge temperatuur dat het zand begint te smelten en uiteindelijk stolt tot glas. Door laag voor laag zand te laten smelten kunnen er objecten gemaakt worden.

Wat voor een projecten zijn er in de woestijn met water en hoe lost dit problemen op?

Eigenlijk bestaat de vraag uit twee delen, welke projecten zijn er in de woestijn met water en hoe lost dit dan problemen op. Op het eerste deel van de vraag is het antwoord dat er heel veel projecten zijn, ze werken allemaal op een soort van gelijke manier. Vaak maken ze namelijk van condens in de lucht water. De DCO3 deed dat door middel van een klein plaatje dat met temperatuur speelde en het Warka water project maakt gebruik van netten die de condensatie opvangt. Verder vangt de Warka Water ook regenwater op, dit samen met het water van de condens zorgt voor veel meer water. Ook hebben we het Salt project bestudeerd, dit project zorgt ook voor meer water en ook nog eens als bonus een nieuwe bouwstof. Daarmee komen we ook op het tweede deel van de vraag, hoe lossen die projecten dan problemen op? Nou eerst herhalen we nog even het probleem bij water: er is te weinig water in de woestijn en vooral droge gebieden waar mensen wonen. Dus het is zo dat deze projecten problemen oplossen want ze zorgen voor meer drinkbaar water. Vooral van de het Warka Water project worden vele liters water opgehaald. Er is natuurlijk nog altijd een tekort aan drinkwater in droge gebieden. Maar deze projecten hebben bewezen dat er een goede mogelijkheid is om zelf water te creëren.

Wat voor een projecten zijn er in de woestijn met zon en licht en hoe lost dit problemen op?

Het antwoord op deze deelvraag is ook in twee delen te verdelen. Wat voor soort projecten zijn er en hoe lost dit problemen op. Er zijn heel veel verschillende projecten in de wereld die te maken hebben met zonne-energie opwekken. Elk project probeert zo groot mogelijk te worden en daarmee de beste van de wereld te worden. Elk project gaat op verschillende manier te werk. Het ene project werkt met zonnepanelen en de ander werkt met gebogen of normale spiegels. Dankzij deze projecten ontstaat er zonne-energie. Als bedrijven en overheden deze en andere duurzame energie gaan gebruiken, neemt de vervuiling van de verkeerde brandstoffen ook af. Dus de projecten hebben uiteindelijk als doel om duurzame energie te leveren en hiermee problemen op te lossen.

De hoofdvraag: wat voor een technische projecten kun je uitvoeren in de woestijn zoals het Solar Sinter project en wat heb je aan die projecten?

We hebben in dit onderzoeksverslag heel wat projecten besproken die je kunt uitvoeren in de woestijn. Het Solar Sinter Project ,de DCO3, Warka Water, het Salt Project en zonne-energiecentrales in Ivanpah, Gujarat en de Sahara. Elke project lost eigenlijk een probleem op, daarvoor zijn ze ontworpen en bedacht. Zo worden er nieuwe materialen gemaakt met de projecten, zie het Solar Sinter Project en het Salt Project. Maar ook worden er problemen met watertekort opgelost met een aantal projecten en er wordt meer schone energie opgewekt ook door middel van projecten in de woestijn.

Reflectie

Ons onderzoek is goed verlopen, zowel de uitkomst als het werkproces. We wisten van te voren helemaal niet dat er zo veel projecten in de woestijn uitvoerbaar zijn, dat hebben we dus geleerd. Ook hebben we geleerd hoe die projecten dan werken en hoe ze als oplossing dienen voor problemen.

De samenwerking is ook goed verlopen. We hebben elkaar geholpen en veel samen dingen onderzocht. We liepen ook goed op schema door het werkplan te volgen. We hebben de deelvragen verdeeld, maar toch zijn we allemaal overal mee bezig geweest.

Het onderwerp was voor ons vrij onbekend, daar is nu verandering in gekomen. We vinden het bijzonder dat al die projecten er zijn. Het is heel knap dat mensen zoiets kunnen bedenken en ontwerpen.

Hier hebben we nog ons werkproces beschreven in stappen:

· We zijn begonnen met het kijken van filmpjes over het Solar Sinter project.

· Daarna hebben we met z’n allen de hoofdvraag en passende deelvragen bedacht.

· Vervolgens verdeelden we de deeltaken als volgt:

Deelvraag 1 → Barber

Deelvraag 2 → Elvira

Deelvraag 3 → Madelief

Om onze deelvragen te beantwoorden hebben we allemaal individueel onderzoek gedaan met de hulp van bronnen. Wel hebben we elkaar af en toe geholpen.

· Daarna hebben we elkaar ingelicht over onze deelvragen.

· Vervolgens hebben we samen de hoofdvraag beantwoord en een conclusie getrokken.

· Tot slot gingen we reflecteren over de werkwijze en het resultaat.

Bronnen

· https://kayserworks.com

· https://vimeo.com/25401444

· https://www.dezeen.com/2011/06/28/the-solar-sinter-by-markus-kayser/

· https://motherboard.vice.com/en_us/article/wnxpe9/this-3d-printer-runs-on-sand-and-sun

· https://www.npr.org/sections/thetwo-way/2016/02/04/465568055/morocco-unveils-a-massive-solar-power-plant-in-the-sahara?t=1542783405637

· //economictimes.indiatimes.com/articleshow/63702087.cms?utm_source=contentofinterest&utm_medium=text&utm_campaign=cppst

· https://www.trouw.nl/groen/wie-heeft-de-grootste-saoedische-woestijn-wint-met-glans-de-zonnerace~a7d2f8c9/

· https://myprivacy.persgroep.net/?siteKey=Uqxf9TXhjmaG4pbQ&callbackUrl=https%3a%2f%2fwww.hln.be%2fprivacy-wall%2faccept%3fredirectUri%3d%2fnieuws%2fbuitenland%2findia-start-bouw-gigantisch-zonnepark-11-000-hectare-en-werk-voor-20-000-mensen%7ea9a31df7%2f

· https://www.oneworld.nl/powerswitch/een-droom-in-de-woestijn/

· https://en.wikipedia.org/wiki/Gujarat_Solar_Park·

· https://www.ad.nl/wetenschap/enorme-doorbraak-nederlander-maakt-water-in-de-woestijn~aa4d2183/

http://www.paradijsvogelsmagazine.nl/zo-haal-100-liter-water-per-dag-woestijn/

· http://www.documentairenet.nl/review/water-de-woestijn/· https://www.hetkanwel.net/2016/07/04/the-salt-project-vergroent-de-woestijn-met-zeewater/

13