ESP Lab Delft

Het Electrical Sustainable Power Lab van de TU Delft

Project ingediend door HP Architecten

Het ESP-lab is het resultaat van de transformatie van het oude hoogspanningslab van de TUDelft. Het onderzoeksveld van het lab is verbreed, zodat deze de aanstaande energietransitie kan onderzoeken. Een essentieel onderzoeksveld voor de komende jaren. Hiervoor moesten drie tot voor kort losstaande onderzoeksteams geïntegreerd worden in het hoogspanningslab.

Bij de bouw van dit laboratorium stond het gebruik van staal centraal. Niet alleen als constructiemateriaal, maar vooral als het materiaal dat ervoor moet gaan zorgen dat er straks veilig gewerkt kan worden en elektromagnetische interferentie wordt voorkomen. De TU Delft werkt in het ESP-Lab aan één van de belangrijkste maatschappelijke vraagstukken van onze tijd; de transitie naar duurzame energie en wat dat betekent voor ons energienetwerk.

De nieuw ontstane combinatie van hoogspanning, laagspanning, zonne-opwekking en netwerk simulatie is uniek in de wereld. Onder normale omstandigheden is dat met goede reden. Elke werkgroep kan namelijk de gevoelige metingen van de andere werkgroepen verstoren of zelfs de apparatuur compleet vernielen. In het opgeleverde lab staat de impulsgenerator die met anderhalf miljoen volt een blikseminslag nabootst nog geen 5 meter van een zeer gevoelige supercomputer. Technische kennis is leidend voor het slagen van dit project. Nergens ter wereld bestaat deze combinatie van testruimtes in één hal. Achteraf niet verrassend: de hoofdaannemer van het project is een installatiebedrijf. De onderaannemer voor de “shielding” is geselecteerd door de wetenschappelijk medewerkers van de TU Delft zelf.

Gebruik van staal

Het gebruik van staal is essentieel voor de bouw en het gebruik van het lab. Het bestaande gebouw was al voor het grootste deel uit staal opgebouwd. Voor de constructie en ten behoeve van het beoogde gebruik, zijn er veel nieuwe stalen onderdelen toegevoegd.

Een van deze onderdelen is het hekwerk dat buitenlangs om de twee vleugels loopt. Dit hekwerk beschermd het gebouw tegen eventuele blikseminslag. Daarnaast zorgt het voor een min of meer gelijkmatige verdeling van het elektrisch magnetisch veld dat wordt opgewekt bij de hoogspanningsproeven. Als je goed kijkt, zal je ook zien dat alle metalen onderdelen zijn geaard, zodat er geen spanning kan opbouwen tijdens de proeven.

De stalen wanden, vloeren en plafonds zijn nodig voor een minimale elektromagnetische interferentie (EMI) tussen de verschillende testruimten (shielding). De nieuwe ruimtes bevinden zich in een soort grote stalen doos, welke werkt als een kooi van Faraday. In de wanden zijn nieuwe ramen gemaakt. Ook deze zijn gedetailleerd met behulp van staal. Tussen het glas is een rooster geplaatst dat een vergelijkbare bescherming biedt tegen de elektromagnetische velden.

Wat je niet ziet, maar je wel kunt voorstellen, is dat ook alle leidingen die in en uit een testruimte komen (door de stalen shielding heen) voor verstoring van meetresultaten kunnen zorgen. Dit wordt voorkomen door slimme technische oplossingen.

Bijzondere aspecten

Ons sterk bewust van de bijzondere uitdaging om te ontwerpen met allerlei vormen van “bescherming” begonnen wij het ontwerpproces. We stelden ons de lagen van bescherming tegen geluid, licht, elektromagnetische velden en elektrische inslag voor als de ringen van een ui. Elke ring heeft een specifieke uitstraling en functie. Door iedere gebruikerszone alleen de benodigde lagen te geven ontstond een ruimtelijk systeem met contrasten in vormgeving. Duidelijk herkenbaar zijn bijvoorbeeld de publieke gangruimtes die zich tussen verschillende lagen bevinden.

De metafoor van de ringen van de ui en het daaruit voortkomende ruimtelijke systeem maakte het mogelijk om aan de benodigde techniek een esthetische component toe te voegen. Het betekende alleen wel dat waar normaliter een installatie geen zichtwerk is of een stalen shielding vooral zorgt voor goede testomstandigheden, wij nu als architect veel aandacht vroegen voor de esthetische kant van deze onderdelen. Het bijzondere is dat de bouwers hier ook steeds meer de vruchten van gingen plukken. Zelden hebben wij zoveel enthousiaste installateurs en bouwers horen vertellen over hun eigen werk. De esthetische kant van hun werk werd meer en meer omarmd. Hierdoor zijn de installaties kunstwerken geworden. De shielding met de verzinkt stalen huid is nog nooit zo architectonisch uitgevoerd.

Motivatie thermisch verzinkt staal

Tijdens het ontwerpproces van het ESP lab werd duidelijk dat een aantal elementen, waaronder de kooien van Faraday, uitgevoerd zouden worden in verzinkt staal. Vaak worden dit soort elementen weggewerkt achter andere afwerkingen, maar wij hebben ervoor gekozen om het verzinkte oppervlak als beeldbepalende element te gebruiken.

Vanaf dat moment werd de stapeling van verschillende grijze en zilvere elementen een centraal thema in het ontwerp van de centrale hal. Het natuurlijke kleurverschil in tal van verzinkte oppervlakten helpt daarin mee. Het resultaat is een subtiel spel tussen thermisch verzinkt, sendzimir verzinkt, aluminum, RVS en gekleurde oppervlaktes.

Dat wil niet zeggen dat de keuze voor verzinkt staal puur esthetisch is. Het heeft ons ook voordelen gebracht in de elektrotechnische werking van het lab. Met het zink als geleidend oppervlak was het makkelijker om de elementen op de juiste manier geleidend te verbinden, zodat de eventuele stroom, bijvoorbeeld opgebouwde statische elektriciteit of een blikseminslag, gecontroleerd weggevoerd kan worden."