NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/nr-145-i32-computational-sciences-voor-energieonderzoek/

Geprint op :
11 december 2018
16:59:56

Het grootschalig publiek-private samenwerkingsinitiatief 'Computational sciences for energy research' (CSER) van Shell, FOM en NWO draaide eind 2015 op volle toeren. Er liepen meer dan vijftig projecten. Hieronder bijdragen uit twee van deze projecten.

Efficiëntere zonnecellen
Organische en hybride zonnecellen zijn alternatieven voor de bestaande anorganische zonnecellen, maar ze zijn momenteel nog minder efficient in het omzetten van vermogen. Dat komt door energieverlies als gevolg van het recombineren van tegengestelde ladingsdragers (elektronen en gaten) in de interface tussen de verschillende materialen waaruit zonnecellen zijn opgebouwd. Daardoor bereikt een aantal ladingsdragers de extractie-elektrodes niet. Om dit te voorkomen moet de verhouding tussen de dielektrische constantes, aangegeven met epsilon, aan weerszijden van de interface zo dicht mogelijk bij 1 zitten. Is dat niet het geval, zoals in figuur 1 weergegeven, dan worden de ladingsdragers naar elkaar toegetrokken en annihileren ze. Van elang is ook de waarde van sigma, een maat voor de ladingsdichtheid of -verdeling op het interfaceoppervlak. Hoe dichter sigma bij nul zit - door een gelijke verhouding van de dielektrische constantes en een grote kromming van het interfaceoppervlak - hoe minder lading er naar de interface getrokken wordt en hoe meer ladingsdragers de zonnecel oplevert. In zijn promotieproject onderzoekt Tejas Sherkar in Groningen hoe deze parameters zo te manipuleren dat ze de opbrengst van de beoogde zonnecel vergroten.

Stukbreken van gesteente door modelleren hydrofracturing
Bij het winnen van schaliegas is het stukbreken van het reservoirgesteente met behulp van een vloeistof onder druk van cruciaal belang. Recent onderzoek laat zien dat complexe breukpatronen in drie dimensies robuust gemodelleerd kunnen worden met zogeheten phase field models. Daarin volgt de voortplanting van breuken direct uit principes van minimale energie. Dit project van Nitish Singh in Eindhoven moet leiden tot een numerieke tool om het breekproces op realistische schaal efficient te simuleren. Figuur 2 toont een numerieke simulatie in een bros materiaal. De simulatie laat het begin zien van het ontstaan, groeien, vertakken en ook weer samenvloeien van breuken door toepassing van minimale energie-principes. Al deze effecten samen bepalen hoe het gesteente breekt.