for life î nnovation TNO-rapport TNO 2015 R10304 Leefomgeving Van Mourik Broekmanweg XE Delft Postbus M Delft

î nnovation

for life

Leefomgeving Van Mourik Broekmanweg 49 2628 XE Delft Postbus 49 2600 M Delft

TNO-rapport

www.tno.nl

TNO 2015 R10304

Meerjaren Speurwerkprogramma 2011-2014 Voortgangsrapportage 2014 Thema Duurzame Leefomgeving VP Stedelijke Ontwikkeling VP Duurzaam Bouwen

Datum

27 februari 2015

Auteur(s)

MA.]. Linde Y.J. van Straalen A.H.J.M. Vervuurt H.L.J. Keizers

Autorisatie

Ir. L.J.J. Kusters Managing Director Urbanisation

Aantal pagina’s

46

Regievoerende departementen

Ministerie van Infrastructuur en Milieu Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkijksrelaties

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan. © 2015 TNO

T +31 888663000 F +31 888663010

TNO-rapport TNO 2015 Ri 0304

concept

2146

TNO-rapport TNO 2015 R103041

3146

Inhoudsopgave 1

Inleiding

4

2 2.1 2.2 2.3 2.4

Vraaggestuurd Programma Stedelijke ontwikkeling Inleiding Deelprogramma Urbane leefomgevingskwaliteit (Leefbare stad) Deelprogramma Stad en Klimaat (Duurzame Stad) Deelprogramma Maatschappelijke Innovatie en Economie (stad in transitie)

5 5 12 18

3 3.1 3.2 3.3 3.4

Vraaggestuurd Programma Duurzaam Bouwen Inleiding Deelprogramma Woning- en Utiliteitsbouw Deelprogramma Infrastructuur Deelprogramma Energie in de Gebouwde Omgeving

21 21 22 26 36

4

Ondertekening

46

5


4/46

Inleiding

2014. Het maatschappelijke thema Duurzame Leefomgeving is in 2014 onderdeel geworden van het nieuwe TNO thema Leefomgeving, een samenvoeging van de bestaande TNO thema’s Gebouwde Omgeving en Mobiliteft. Het TNO thema Leefomgeving richt zich op het versnellen van de mogelijkheden die innovatie biedt aan bedrijven en overheden om stedelijke regio’s te versterken. Het jaar 2014 is het vierde jaar van de TNO Strategieperiode 2011

—

In het in 2011 gestarte samenhangende maatschappelijke thema Duurzame Leefomgeving vervullen zowel maatschappelijke vraagstukken als de economische concurrentiekracht een belangrijke rol en is belangrijk voor de kennisbasis van TNO. Het programma Duurzame Leefomgeving richt zich op kennis- en beleidsdossiers bij de ministeries Infrastructuur en Milieu (DC Milieu, DC Ruimte en Water, Rijkswaterstaat) en het ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrjksrelaties (DG Wonen en Bouwen). Daarnaast spelen andere belanghebbenden uit het bedrijfsleven, het maatschappelijk veld en de kennisinfrastructuur (inclusief RIVM en PEL) een belangrijke rol. In lijn met het ontwikkelde topsectorenbeleid van de overheid zijn ook in 2014 separate onderzoeksprogramma’s, die een op een gekoppeld zijn aan individuele topsectoren, op integrale wijze en in goede afstemming met Duurzame Leefomgeving uitgevoerd. Het betreft hier de topsectoren: Energie (energie gebouwde omgeving), Water (water- en deltatechnologie), Logistiek (stedelijke ontwikkeling en logistiek), Tuinbouw en Uitgangsmaterialen. Op de samenhang tussen de topsectorprogramma’s en het meer maatschappelijk en beleidsgerichte programma Duurzame Leefomgeving wordt actief gestuurd om de integraliteit van het denken overeind te houden. Het voorliggende verslag geeft inzicht in de voortgang op de onderwerpen, die binnen het programma op de agenda staan.


5 1 46

2

Vraaggestuurd Programma Stedelijke Ontwikkeling

2.1

Inleiding In dit hoofdstuk wordt verslag gedaan van de werkzaamheden die in 2014 in het kader van het programma “Vraaggestuurd Programma Vitale stedelijke omgeving” zijn uitgevoerd. Het betreft het laatste jaar van het Meerjarenprogramma 2011-2014 van het programma Duurzame Leefomgeving. Het vraaggestuurd programma “Vitale stedelijke omgeving” is ingedeeld in drie deelprogramma’s. De resultaten van de werkzaamheden worden per deelprogramma gepresenteerd. In deze inleiding worden de drie deelprogramma’s kort geïntroduceerd. Het eerste deelprogramma “Urbane leefomgevingskwaliteit (Leefbare stad)” bevat onderzoek gericht op traditionele milieuthema’s zoals luchtkwaliteit, geluid en externe veiligheid. Het gaat om onderzoek op het gebied van meten, monitoren en modelleren van stoffen, geluid en risico’s ten einde de milieu- en gezondheidseffecten van bestaande en nieuwe activiteiten zo goed mogelijk in beeld te brengen. Deze kennis is relevant voor de modernisering van het milieubeleid en de herziening van het omgevingsrecht. Het tweede deelprogramma Stad en klimaat (Duurzame stad) ontwikkelt kennis en instrumenten die nodig zijn voor duurzaamheidsvraagstukken: klimaatveranderingen grootschalige luchtverontreiniging en kringloopsluiting in stedelijke gebieden. Dit is gekoppeld aan de Klimaatagenda, het Energie Akkoord en de Nota Van Afvalstof naar Grondstof. Voor deze vraagstukken is het belangrijk dat overheden op verschillende schaalniveaus beschikken over een betrouwbaar monitoringsysteem van processen in de atmosfeer, bodem en watersysteem en daarbij behorende modellen die deze complexe werkelijkheid kunnen simuleren. Het derde deelprogramma Maatschappelijk innovatie en economie (Stad in transitie) legt de nadruk op het verbinden van vraagstukken en kijkt naar processen in onze samenleving. In dit programma staat de relatie tussen duurzaamheid, de economie en governance centraal. Via een systeembenadering en participatief onderzoek wordt geprobeerd maatschappelijke vraagstukken die gerelateerd zijn aan de ruimtelijke inrichting van een gebied, beter te begrijpen en van empirische inhoud te voorzîen.

2.2

Deelprogramma Urbane leefomgevingskwaliteit (Leefbare stad)

2.2.1

Inleiding

Het deelprogramma omvat de volgende onderzoekslijnen: Integrale afweginginstmmenten 1 smart city modeling platform Fijnstof 2.0 Fysieke inrichting en Gezondheid Geluid in de urbane leefomgeving Externe veiligheid Meet- en analysetechnieken milieu en leefomgevingskwaliteit -

-

-

-

-

-


6/46

2.2.2

Relatie met kennisagenda ‘S Naast bijdragen aan de kennisbasis van DG Milieu (aanpassen van milieumodellen aan nieuwe inzichten en regelgeving), wordt ingegaan op specifieke vragen uit de SKIA van DG Milieu. Dit betreft “omgaan met risico’s” en “chemische stoffen”. Voor het onderwerp chemische stoffen maken we gebruik van het Gemeenschappelijk Milieu Laboratorium (GML), een nieuwe faciliteit die in 2014 is geopend. Via deelname aan de Coöperatie GEN en IABR zijn kennisvragen op het gebied van de “de Energieke samenleving” (thema A van het ministerie van Infrastructuur en Milieu) en het thema “Gebiedsontwikkeling” (thema D van het ministerie van Infrastructuur en Milieu (lenM) aan de orde gekomen.

2.2.3

Uitvoering in 2014 Per onderzoekslijn en per project worden in deze paragraaf de belangrijkste resultaten beschreven. Integrale afweginginstrumenten 1 smart city modeling plafform Het integrale afwegingsinstrument dat TNO heeft ontwikkeld, is Urban Strategy (US). De software omvat een communicatieplatform, een set van modellen, stekkers voor verschillende databases en devices en een presentatiemodule. Deze software is een belangrijk onderdeel in de roadmap van het innovatiegebied “Stedelijke Ontwikkeling”. De ambitie is dat het een belangrijke schakel wordt in de Laan van de Leefomgeving, die voor de nieuwe omgevingswet wordt ingericht. Dit betekent dat de modellen steeds moeten worden aangepast aan de eisen die door beleidspraktijk gesteld worden aan milieumodellen. De GCN achtergrondkaart en de voertuigemissiegegevens zijn aangepast. Verder zijn er nieuwe functionaliteiten toegepast, zoals het berekenen van milieuzones en het berekenen van de totale emissies per locatie. Samen met DCMR is verkend welke functionaliteiten nodig zijn. De conclusie is dat US voor de taken van Regionale Uitvoeringsdiensten in kader van nieuwe omgevingswet van grote waarde kan zijn. Belangrijk om deze kennis te delen met het RIVM (eigenaar van het informatiehuis milieu) en het projectteam van lenM dat werkt aan de Laanstructuur. Hier is een eerste stap gemaakt. Belangrijk is dat in de nieuwe strategieperiode deze verbinding met de ontwikkelingen op het gebied van de Laan voor de Leefomgeving en de ontwikkelingen bij de RUD’s en inspectie worden behouden. Een andere belangrijke ontwikkeling betreft de relatie met gezonde verstedelijking. In de verkeersmodule is nu ook de fiets als vervoermiddel opgenomen. Qua technologie kan het model nu vanaf elke locatie worden gebruikt: er is een versie in de Amazon Cloud geplaatst. De koppeling met de basisregistraties is aangepast, zodat deze rechtstreeks kunnen worden gebruikt. Fijn stof 2.0 In 2014 is het onderzoek naar fijn stof bijgesteld door meer aandacht te besteden aan hotspots rond transport (wegverkeer, binnenvaart en industrie), aan sensorontwikkeling (o.a. URBMOBI: urban mobile instruments for environments for environmental monitoring). In samenwerking met de BAM is de effectiviteit van het wegvangen van fijn stof (met name roet) op zwaar belaste locaties onderzocht. Met Desso is de reductie van stofconcentraties door resuspensie in vloerbedekking onderzocht. Op een aantal locaties zijn aanvullende metingen verricht, vooral bedoeld op inzichten te valideren (bijvoorbeeld ultrafijnstof in Rijnmond en Schipholregio. Verder is in 2014 is in het kader van het EU ACTRlSproject gewerkt aan data interpretatie van diverse metingen van regionale concentraties van fijn stof (aantal deeltjes en gehalte EC) op Cabauw. Op het gebied van

TNO-rapport TNO 2015 R1 03041

7 146

sensormogeljkheden is een literatuuronderzoek uitgevoerd en is een beperkte pilot uitgevoerd met CC gemeten met low-cos sensoren. De kennis over sensoren is ingebracht in verschillende trajecten. Zo participeert TNO in het lenM Smart City & Open Data programma, het initiatief Making Sense for Society en het Eindhovens programma AiREAS. De huidige luchtkwaliteit App is door het RIVM met hulp van TNO aangepast. De ruimtelijke en temporele resolutie is verbeterd zodat de gebruiker een meer nauwkeurig beeld van de luchtkwaliteit situatie op een bepaalde locatie kan krijgen. Net zoals voorgaande jaren is gewerkt aan het in stand houden van de internationale kennispositie van TNO door publicaties. Zeventien publicaties zijn in 2014 verschenen (zie het projectverslag en website van TNO). Fysieke inrichting en gezondheid De werkzaamheden op het gebied van gezonde leefomgeving zijn voor een deel in het kader van het nieuwe Utrechtse Kenniscentrum Healthy Urban Living (KC HUL) uitgevoerd. Dit kenniscentrum betreft een samenwerking tussen RIVM, Deltares, Universiteit Utrecht, KNMI en TNO met als doel de Triple Helix in de Utrechtse regio! Noordvleugel te versterken. In 2014 is een inspiratiedocument Gezonde Verstedelijking in het kader van de Jaarbeursontwikkeling gepubliceerd. Verder is de begeleiding van promovendus en postdoc bij Universiteit Utrecht (UU) Sociale geografie (teidend tot congres bijdragen en publicaties) uit dit project bekostigd. Het project Schoolzones (in samenwerking met Royal HaskoningDHV, Jantje Beton, Nederlands Instituut voor Sport en Bewegen NISB, Stadsregio Amsterdam, VUmc) heeft geleid tot inzicht in relatie verkeersveiligheid en langzaam transport. Het ZonMw project Kwetsbare ouderen is afgerond. De valorisatiedoelen hebben geleid tot diverse disseminatie activiteiten voor wetenschap en praktijk (congres bijdragen, webinar, publicaties, ZonMw rapportages, live demo’s, zitting in expertgroep NISB, wetenschappelijke raad Janije Beton). Daarnaast wordt de kennis ingezet in tools (Urban Strategy) bij advisering ten aanzien van gezonde inrichting. Een tweede activiteit betreft het beschikbaar stellen van data ten behoeve van apps en wearables gericht op een efficiënt ruimtegebruik en gezonde leefstijl Er zijn initiatieven gestart om met bedrijven (senso-os, prime data, human.co) en gemeente Zwolle deze wearables en apps toe te passen. De methoden zijn ook toegepast in het EU Heals project (RG Rapid). Aanvullend aan de geplande werkzaamheden is naast valorisatie in apps, gewerkt aan valorisatie in de Urban Strategy tool, gekoppeld aan de pilots Gezonde Verstedelijking (GV) van Rijkswaterstaat. Dit heeft geresulteerd in een wensenlijst van indicatoren GV bij gemeenten en Rijkswaterstaat, implementatie van een aantal van deze indicatoren in Urban Strategy (bereikbaarheid van voorzieningen voor ouderen, kinderen, volwassenen; zon en schaduw; aanwezigheid groen en water, gebruikte openbare ruimte op basis van GPS). Deze indicatoren lijken goede toepassingsmogelijkheden te bieden in 2015 voor onder andere gemeenten en bedrijven (stedenbouwkundig bureau Posad, Rijkwaterstaat Zuid, Gemeente Schiedam). Geluid in de Urbane leefomgeving Een belangrijk milieuprobleem in de stedelijke leefomgeving is het omgevingsgeluid. Geluid van verkeer en industrie veroorzaken hinder, slaapverstoring en gezondheidsproblemen, vooral in stedelijke omgeving.

TNO-rapport TNO 2015 RI 03041

,Ø

geluid

8 /46

20% van de Europese bevolking staat bloot aan omgevingsgeluid met onacceptabel hoge niveaus (EU Graan papet Future Noise Policy)

.

—t.

hinder slaapverstoring

Euros

DALYs

In 2014 is de kennis op het gebied van classificatie en lokalisatie van geluidbtonnen toegenomen. Het is gelukt om een classificatiemodule te maken en te installeren op de geavanceerde monitoring posten in stedelijke gebieden. De module kan realtime worden toegepast op de gemeten data. Deze module is getest door te zoeken naar verschillende klassen van verkeersgeluid (claxons, scooters, middel/zwaar en licht verkeer). De combinatie van classificatie en lokalisatie is een zeer krachtige toevoeging op het akoestisch sensornetwerk voor het beter in beeld brengen van een lokale geluidsituatie. Vanuit de maatschappij en vanuit infrabeheerders en lokale overheden wordt in toenemende mate gevraagd om geluidmonitoring. De TNO aanpak waarbij monitoring en geluidberekeningen worden gecombineerd in een groot gebied (ten opzichte van alleen monitoring) kan tevens de dynamiek van het geluid bepalen, zoals het aantal evenementen. Er is een trend om meer inzicht in aantallen geluidevents te krijgen, waardoor gericht real time maatregelen kunnen worden genomen. In het praktijkexperiment in Vught is kennis opgedaan over diverse aspecten die naast de geluidbelasting een rol spelen bij lokale geluidhinder (zoals trillingen/piekgeluid, uitzicht op groen, bezorgdheid/verwachting over de toekomst en persoonlijke kenmerken) alsmede afwijkingen van de voorspellingen van gemiddelde geluidhinder op basis van de standaard dosis-effect relaties voor geluidhinder. De presentatie van deze kennis op congressen, bijeenkomsten en in wetenschappelijke papers (zie publiciteit) draagt bij aan de omvangrijke technologiepositie van TNO op het gebied van (verkeers)geluid en dosis-effect relaties voor geluidhinder en slaapverstoring. Het EU geluidmodel CNOSSOS is beschikbaar in Urban Strategy, met behoud van de hoge rekensnelheid. De positie van TNO op het gebied van geluidmodellering is dit jaar vooral versterkt door externe presentatie van de hoge rekensnelheid, met name een presentatie op het geluidcongres Internoise. Dit werk is deels uitgevoerd in het Europese project MACH. Een deel van de middelen is besteed aan de invulling van het teamvoorzitterschap en secretarisschap van ICBEN (International Commission for the Biological Effects of Noise) Daarnaast participeert TNO in de WHO Guideline Development Group. Op nationaal niveau participeert TNO in de Werkgroep Geluidmodellering onder coördinatie van het RIVM. Ook is geparticipeerd in een ad-hoc werkgroep over de invoering van CNOSSOS, ook onder coördinatie van RIVM.

TNO-rapport TNO 2015 R10304l

9146

Kennisinvesteringsproject Externe veiligheid In samenwerking met DCMR is gewerkt aan de integratie van externe veiligheidsmodeflen in het Urban Strategy framework. Er is een user interface voor de EFFECT ontwikkeld waarmee berekeningen ook via de (multi touch) interactieve tafel aangestuurd en gevisualiseerd kunnen worden. Deze module is eind december afgerond. Daarnaast is door DCMR aangegeven dat er behoefte bestaat aan weergave van specifieke veiligheidsindicatoren op een kaart. De verschillende mogelijke indicatoren zijn geïnventariseerd en er is een begin gemaakt met de visualisatie van twee indicatoren in Urban Strategy. Eén indicator betreft de weergave van gecombineerde risicoruimte (verschil tussen oppervlakte omhullende PR contouren en gecombineerde oppervlak) en de andere indicator moet zeer kwetsbare, kwetsbare en beperkt kwetsbare objecten binnen verschillende PR contouren doen oplichten”. Deze US module is nog niet gereed en volledig gebruiksklaar omdat er en uitbreiding van de ugebouwen database” nodig is waarbij een kwetsbaarheidsindîcator moet worden toegevoegd. Er dient daarbij nog te worden bepaald op basis van welke criteria (SBI codering) gebouwen een geautomatiseerde indeling in “niet-, beperkt-, kwetsbaar en zeer kwetsbaar” mogelijk is. In 2014 zijn er in bestaande modellen aanpassingen verricht: • Er is een methodiek ontwikkeld waarmee ook effecten van ongevallen chemische mengsels kunnen worden berekend. Voorheen werden bij uitstromings-, brand-, explosie- of dispersieberekeningen altijd “representatieve” pure stoffen gebruik,t terwijl in werkelijkheid de aanwezigheid van andere componenten het gedrag sterk kan beïnvloeden. Er zijn voor verschillende thermodynamische eigenschappen verschillende mengregels opgesteld en geïmplementeerd in EFFECTS, waarmee een belangrijke uitbreiding aan de stoffendatabase is verwezenlijkt. • Daarnaast is ook een methode ontwikkeld om schade-effecten aan ontvangende objecten te kunnen berekenen. Hiertoe kunnen nu, naast ongevalscenario’s, ook ontvangers gedefinieerd worden in EFFECTS, waarbij specifieke kwetsbaarheids-criteria kunnen worden opgegeven. Daardoor is het mogelijk voor een bepaald gebouw (of gebied) te evalueren hoeveel slachtoffers er kunnen optreden, en in welke mate deze ontvangers schade hebben ondervonden door warmtestraling, overdruk of toxische blootstelling. Op het gebied van zelfredzaamheid en letselmodellering is gewerkt aan het modelleren van zelfredzaam gedrag in geval van scenario’s met brandbare wolken, te weten wolkbranden en gaswolkexplosies. Tot op heden wordt in risicoanalyses aangenomen dat alle personen die zich binnen de brandbare wolk bevinden ten tijde van een wolkbrand op gaswolkexplosie zullen overlijden, waarbij het letsel van personen die zich in gebouwen bevinden zelfs groter wordt verondersteld dan het letsel van personen die zich buiten bevinden. Op basis van een uitgevoerde literatuurstudie directe effecten en het effect van secundaire branden aan gebouwen, kan een betere inschatting gemaakt worden van het letsel van personen in gebouwen. De eerste resultaten tonen aan dat de oorspronkelijke aannames veel te conservatief zijn. De modellen voor brandbare wolken zijn geïmplementeerd in EFFECTS SeReMo. Daarnaast zijn de eerder ontwikkelde modellen voor scenario’s met toxische wolken geïmplementeerd en uitgebreid gedocumenteerd, deze modellen zijn onder meer gebruikt tijdens oefeningen van de Poolse hulpverlening. Tenslotte is een aanvullend model ontwikkeld voor de effectiviteit van een (natte) doek voor de mond tijdens het vluchten. —


10146

Verder is tijd besteed aan participatie in EU kennisnetwerken en in EU projecten (Metalert). In het Safera consortium is gewerkt aan de gezamenlijke onderzoeksagenda van de Europese kennisinstituten op het gebied van industriële veiligheid. En door aanwezig te zijn in de board meetings en het meeschrijven aan de 2nd call tekst. levens zijn presentaties gegevens op de annual Safera meeting. In het 2e deel van 2014, is met EU partners gewerkt aan twee Safera proposals die in 2015-2017 gepland staan te worden uitgevoerd.

Meet en analysetechnieken Om tot een gezondere en duurzame leefomgeving te komen, is het essentieel om op een effectieve wijze nieuwe en opkomende potentiële milieugevaarlijke stoffen te kunnen signaleren en in kaart te brengen. Inzicht in emissies, verspreiding en risico’s van deze stoffen tijdens de gehele levenscyclus is daarbij cruciaal voor het beheersen van risico’s en het bieden van oplossingen. Dit vraagt om innovatieve meetmethoden en sensoren, die eenvoudig en goedkoop ingezet kunnen worden voor monitoring en meetnetten. Om in deze behoefte te kunnen voorzien, ligt de focus binnen dit project bij het ontwikkelen en inzetten van slimme meetmethoden en sensor(netwerken) voor monitoring risicostoffen in de leefomgeving. De voortgang wordt kort samengevat per onderwerp. Emissie en verspreiding nanodeelties (NP) Er zijn analyses uitgevoerd om antwoord te krijgen op de vraag in hoeverre en in welke hoedanigheid deze deeljes vrijkomen in het wegverkeer. In 2014 is een inventarisatie uitgevoerd naar de toepassing van NP’s in autobanden, remvoeringen, katalysatoren en motorolie. Op basis van literatuurgegevens zijn schattingen gemaakt van uitlaat- en slijtage emissies van NP’s door wegverkeer. Bij Vredestein zijn eind 2013 simulatie slijtageproeven uitgevoerd van autobanden. In januari en maart 2014 is een uitgebreide meetcampagne uitgevoerd in de Maastunnel. Er zijn in samenwerking met andere delen van TNO en andere instituten (IRAS, Triskelion en Rikilt) diverse meettechnieken verbeterd. Vooral de FEG-SEM/EDX met beeldanalyse versterkt de posities van TNO. De resultaten zijn gepresenteerd op NanoCity 2014 (poster) en hierover zijn publicaties ingediend bij verschillende tijdschriften (bijv. ES&T). Veel werkzaamheden maken deel uit van het NanoNextNl project. Risico’s door nieuwe- en hergebruik van man made chemicals (SVOC’s en MMF’s) Steeds meer materialen worden hergebruikt. Vaak zitten hier man made chemicaliën in. Het is onduidelijk of tijdens hergebruik en recycling risico’s voor de leefomgeving optreden. In het vierjarig programma is intensief met andere instituten samengewerkt om via inventarisatie van stoffen in productieprocessen, literatuurstudies, het standaardiseren van meetmethoden, tot een beeld te komen van de mogelijke risico’s. Zo is in een elektronica-bedrijf en een aantal woningen de aanwezigheid van SVOC’s in de binnenlucht en huisstof onderzocht. De volgende stofgroepen zijn in huisstof onderzocht: • Ftalaten • Organofosfaatesters • diisocyanaten • (s)VOC’s • carbonylen De methode voor de ftalaten en organofosfaatesters is gevalideerd volgens NEN7777, ‘milieu-Prestatiekenmerken van meetmethoden’. Daarnaast is de

TNO-rapportTNO 2015 R103041

11146

herhaalbaarheid en juistheid van de methode is bepaald voor de stofgroepen. De drie woning en utiliteitsbouwruimten zijn geëvalueerd. In 2014 is gewerkt aan het meten van asbest in de lucht. Zo is er een begin gemaakt met de herziening van de NEN 2939 (bepaling van de asbestconcentratie op de werkplek), deze moet in 2015 worden voltooid. De ontwikkeling en aanpassing van NEN-normen zijn van groot belang voor het “TNO Deltaplan Asbest 2015”. Door zitting in de o.a. Duitse normcommissies is de TNO-expertise in zowel VDI als 150-normen terechtgekomen (bijv. VDI 3877-1 de bepaling van asbest in gesedimenteerd stof met behulp van kleefmonsters met SEM/RMA en VDI 3877-2 onderdeel meetstrategie voor toepassing van VDI 3877-1 Aan het onderzoek asbest in lucht met SEM/RMA wordt inmiddels wereldwijd (ISO) deelgenomen. Hierdoor wint de SEM nu ook in de VS steeds meer terrein, waardoor er wereldwijd meer uniform gewerkt wordt. De belangrijkste vorderingen van SC3IWG1 (Pretoria, September 2014) zijn verwoord mde de samenvatting van de Resolutions. Ook is gewerkt in kader van SC6IWG4. Ook op het gebied van organische componenten, anionen/kationen en vele andere stoffen speelt TNO in EU-werkgroepen een rol. Bijvoorbeeld Werkgroep 21 heeft in juni 2014 een verzoek gedaan aan de EU commissie voor het verkrijgen van een mandaat voor het meten van arseen, cadmium, kwik, nikkel en PAK in de buitenluchtstoffractie PM 10 (zie document CENrrC264/wg2l N 341). TNO zal in de ontwikkeling van de nieuwe norm het standpunt vertegenwoordigen vanuit Nederland en de ontwikkeling hiervan experimenteel uitvoeren. Naar verwachting zal het mandaat in 2015 worden verstrekt. Deze werkgroep heeft in 2014 een technisch rapport over nitro-en oxy PAK in de buitenlucht opgeleverd. Het rapport zal besproken en becommentarieerd worden op 12 en 13januari 2015. Hierna zal het rapport worden verstuurd naar de EU commissie met het verzoek om mandaat voor het ontwikkelen en valideren van een EU referentie methode voor Oxy- en NitroPAK in buitenlucht. Voor risico’s door nieuwe en bestaande stoffen in de stedelijke leefomgeving is een literatuurstudie gedaan en er is een correlatiestudie uitgevoerd met analysedata van TNO. Deze kennis is toegepast in een beslissingstool dat als onderdeel van een calamiteitenplan kan worden gebruikt. Aan twee stoffen is specifiek aandacht besteed. Zo is er een inventarisatie gemaakt om voor te sorteren op een analysemethode die het mogelijk maakt om Chroom(VI) op een eenvoudige en betrouwbare manier te kunnen bepalen. Een andere risicoanalyse betreft houtverbranding. De Land use regression (LUR) modellen voor levoglucosan (houtverbranding marker) uit 2013 zijn uitgebreid met beschikbare data uit vier Europese studiegebieden. De LUR modellen van levoglucosan zijn hierdoor niet verbeterd. Resultaten zijn in verschillende wetenschappelijke tijdschriften gepubliceerd. Wat betreft sensing is TNO betrokken bij projecten waarin sensing wordt toegepast bij waterkwaliteitsmonitoring, luchtkwaliteit en asbestdetectie. • Waterkwaliteitsmonitoring: Een call uit 2013, voor een action group in het thema European Innovation Partnership on Water, heeft begin 2014 geleid tot de action EU Action Group (AGO17) Realtime Water Quality Monitoring. Met als belangrijkste doel de interactie te versterken tussen sensortechnologieën en data-analyse en monitoring tools. Trekker van dit


•

•

12146

initiatief is Adasa Sistemas in Spanje. TNO participeert in deze groep. Er is aansluiting gevonden bij een initiatief voor een project van VSL in Delft voor een vervolg op het bestaande E-Nose project in Rotterdam, onder de naam Zero emissions. Wegens gebrek aan financiering is dit project niet verder ontwikkeld. Verder participeert TNO in een DCMR project op het gebied van grondwaterbeheer waarbij de E-Nose van Common lnvent ingezet wordt als headspace analyse van grondwater in peilbuizen op vervuilde terreinen in het havengebied Rotterdam. TNO neemt met specifiek probes voor BTEX verbindingen deel in dit project. Een ander belangrijk initiatief dat in 2014 is gestart, betreft het overleg met RIVM en Deltares over innovaties in de meetnetten dat in komend jaar voortgezet zal worden. Belangrijkste deliverables binnen dit verslag jaar zijn een strategienota (white paper) over de wenselijkheid en de contouren van deze innovaties en een inventarisatie van innovaties die op korte termijn te implementeren zijn (zogenaamd laag hangend fruit). Sensoren luchtkwaliteit: Doelstelling was om de mogelijkheden na te gaan voor goedkope sensoren voor ongewenste gassen, met name in het binnenmilieu. Hiervoor zijn twee doelstoffen genomen; formaldehyde en benzeen. o Voor formaldehyde zijn verschillende routes voor een colorimetrische detectie op basis van een teststrip onderzocht. De optie met Purpald, een amino triazol, aangebracht op een glasvezelfilter bleek als enige geschikt. o Voor een goedkope, robuuste detectie van benzeen is de optie van een SPE coating in combinatie met een NIR analyse (evanescent field) onderzocht. Na spectrale analyse van BTEX componenten in dit gebied is een schatting van de gevoeligheid om de vereiste detectiegrens van 20 ppb te halen en van benodigde analysetijd gemaakt. Asbest. Er is een inventarisatie gemaakt van mogelijk bruikbare detectie echnologie voor on-site detectie van asbest in bouwmaterialen. Als meest kansrijk worden op dit moment beoordeeld; THz, LIBS en NIR spectroscopie. Experimentele verificatie van de kansrijke technologie heeft nog maar deels plaatsgevonden, alleen van LIBS, en zal in het volgende verslagjaar worden afgerond.

2.3

Deelprogramma Stad en Klimaat (Duurzame Stad)

2.3.1

Inleiding Het deelprogramma omvat de volgende onderzoekslijnen: Emissies en mitigatie Luchtkwaliteit en klimaat Stedelijk metabolisme Optimaliseren vraag en aanbod van energie in de gebouwde omgeving door gebruik te maken van demand-side management en energieopslag Integrale kansenkaart voor duurzame energie -

-

-

-

-

2.3.2

Relatie met kennisagenda ‘S Dit deelprogramma is gekoppeld aan de kennisvragen die gerelateerd zijn aan de thema’s klimaat, energie, circulaire economie en grootschalige luchtverontreiniging. Deze kennis draagt direct bij aan de beantwoording van de kennisvragen in de


13 146

SKIA Milieu van het ministerie lenM over de rol van aersolen en de interactie tussen klimaat en luchtkwaliteit (SKIA Milieu kennisvragen 10 rondom het klimaatsysteem) alsmede stikstofdepositie naar natuurgebieden. Tevens levert dit onderzoek nieuwe kennis rondom de relatie klimaat-luchtkwaliteit op, die ingezet kan worden ten behoeve van de Climate and Clean Air Coalition, een partnerschap van meer dan 60 landen en organisaties waarvan ook Nederland deel uitmaakt. 2.3.3

Uitvoering in 2014 Per onderzoekslijn en per project worden in deze paragraaf de belangrijkste resultaten beschreven. Emissies en mitigatie Op verzoek van het ministerie lenM is afgeweken van het oorspronkelijke plan. Focus is komen te liggen bij kostenverevening in de gebouwde omgeving, casestudies voor broeikasgasemissies in een aantal productieketens en verkenning naar beleid gericht op C02-footprintreductie in bedrijven en bij overheden. Kostenverevening in de gebouwde omgeving. In 2014 is een literatuurstudie op dit terrein uitgevoerd. De belangrijkste uitkomsten zijn als volgt. In de glastuinbouw is het kostenvereveningssysteem vanaf 2011 operationeel. De ervaringen zijn goed, hoewel kwantitatieve informatie over de effectiviteit van de maatregel (nog) niet beschikbaar is. Tot op heden is het gestelde sectorbrede emissieplafond niet overschreden. Voor de gebouwde omgeving is het invoeren van een dergelijk systeem ingewikkelder is, omdat de sector als geheel meer en meet diverse spelers kent. De energieleveranciers of netbeheerders worden veelal gezien als de aangewezen partij om verantwoordelijk te zijn voor een afrekenbare energiebesparfngsdoelstelling. In Europa zijn verschillende landen met een op kostenverevening gelijkend white certificate-systeem, waarbij ook energieleveranciers en -distributeurs een besparingsdoelstelling opgelegd hebben gekregen. De verantwoordelijke partijen kunnen investeren in energiebesparing bij de door hen bediende eindgebruikers en zo ‘besparingscertificaten’ verkrijgen, of deze certificaten kopen van een andere partij met een overschot (vergelijkbaar aan de werking van het EU-ETS). Hoewel de ervaringen in het buitenland met dit beleidsinstrument overwegend positief zijn en het ook in de Nederlandse situatie effectief zou kunnen zijn, is er weinig draagvlak voor. Dit is gebleken uit de interviews met diverse belanghebbenden in het energiebesparingsdossier voor de gebouwde omgeving. Gegeven dit gebrek aan draagvlak en de voorkeur van de Nederlandse regering voor vrijwillige maatregelen om energiebesparing te bewerkstelligen, concluderen wij dat invoering van een kostenvereveningssysteem in de gebouwde omgeving op dit moment geen grote succeskans heeft. Ketenanalyse (chemische sector en vleesverwerkende industrie. Voor de chemische industrie en de roodvleessector is bekeken welke productiestappen de meeste broeikasgasemissies met zich meebrengen, en in hoeverre dit directe’ emissies (bij het bedrijf zelf, of binnen de Nederlandse grenzen) betreft, en in hoeverre deze emissies indirect zijn. Voor de chemische industrie is vooral raffinage een belangrijk proces in termen van C02-emissies. De raffinage van in Nederland gebruikte grondstoffen vindt grotendeels in Nederland plaats. Voor de roodvleessector zijn de productie van veevoer (lachgas, C02) en de opfok van de dieren (methaan) belangrijk voor de totale broeikasgasemissies. Voor de chemische industrie is een aantal opties voor broeikasgasreductie al redelijk goed bekend (inzet biomassa, CCS, verbetering efficiëntie van processen), hoewel er nog vragen bestaan over bijvoorbeeld de C02-reductie die de inzet van biomassa


14146

daadwerkelijk met zich meebrengt. Voor de roodvleessector staan broeikasgas reducerende maatregelen nog in de kinderschoenen en de verwachte te behalen reductie is beperkter (maximaal 20%). Verkenning naar beleid gericht op C07-footprintreductie in bedriiven en bii overheden. Via een literatuurstudie is verkend welke beleidsinstrumenten al gebruikt worden, welke monitoring nodig is en welke kennislacunes bestaan. Het huidige (inter)nationale beleid voor broeikasgasreductie richt zich op de directe emissies van een bedrijf, sector of land. Grote bedrijven rapporteren vaak al de zogenaamde Scope 3 emissies, waarbij ook emissies in de supply chain worden verdisconteerd en waarvoor een gestandaardiseerde methodologie beschikbaar is. In de MJNMEE-afspraken van de Nederlandse overheid met de industrie is ook een mogelijkheid opgenomen om de gestelde doelen te behalen door energie efficiëntie in de supply chain te vergroten. Dergelijke afspraken zouden ook voor C02-reductie gemaakt kunnen worden, hoewel ketenemissies (nog) niet verdisconteerd kunnen worden in het EU-ETS en het dus voor bedrijven die onder het ETS vallen, meer prioriteit heeft om de eigen, directe emissies te reduceren. In termen van C02-footprint en het eerlijk’ verrekenen van ketenemissies zou een uitbreiding van het emissiehandels-systeem een goede ontwikkeling zijn. Dit zou ook problemen rondom carbon leakage (het ‘weglekken’ van C02-emissies doordat bedrijven hun activiteiten verplaatsen naar landen zonder actief klimaatbeleid) kunnen verkleinen of voorkomen. Luchtkwaliteit en klimaat In 2014 is gewerkt aan de volgende onderwerpen: 1. De integratie LOTOS-EUROS en OPS (LEO); 2. Emissiemodellering, 3. Impact van concentraties op klimaat en luchtkwaliteit en 4 Een showcase voor landbouw. De belangrijkste bevindingen in 2014, zijn: Door de integratie van LOTOS-EUROS en OPS in LEO wordt een koppeling gemaakt tussen de modellering op regionale en lokale schaal. Deze combinatie vergroot het toepassingsgebied van de modellering op TNO en RIVM. Toepassingen liggen in de GCN-GDN praktijk in Nederland en in soortgelijke activiteiten in het buitenland. De koppeling maakt het eenvoudig de ontwikkelde kennis op TNO in te brengen in de beleidsondersteuning voor lenM, uitgevoerd door RIVM. De ontwikkeling van LEO vormt een belangrijke bijdrage aan de wens van lenM dat de Nederlandse modellen in de komende jaren door de EU worden geaccepteerd voor rapportage onder de luchtkwaliteitsrichtlijn. Ontwikkeling en onderhouden van de TNO_MACC-ll emissiedatabase, internationaal zeer veel gebruikt, als input voor luchtkwaliteitsmodellering. Ontwikkeling van een meetreeks en -systematiek voor het vaststellen van broeikasgasemissies uit steden en urbane regio’s. Dit draagt bij aan de steeds sterkere rol die steden willen vervullen in het verminderen van de broeikasgasemissies, en aan de potentiële rol van steden en urbane regio’s in een nieuw internationaal klimaatverdrag. Het emissiemodel verbindt de emissiekennis en technologie optimaal met de modelpraktijk. De detaillering van de temporele variatie van emissies is cruciaal voor het beoordelen van a) maatregelen, b) transitiescenario’s, c) brontoewijzing en d) inverse modellering vanuit metingen naar emissies. Voor lenM is dit van belang om zo goed mogelijk zicht te krijgen op de impact van bepaalde veranderingen en maatregelen zowel op het gebied van luchtverontreinigende stoffen en luchtkwaliteit alsook van klimaat (CO2, CH4 emissies: hoeveel, wanneer en waar). Voor klimaatmaatregelen is het van -

-

-

-


-

-

15 /46

belang beter inzicht te krijgen in de co-benefits om afwenteling zoveel mogelijk te voorkomen. De showcase voor de emissies en impact van de agrarische sector is zeer relevant voor de huidige discussie over de PAS en bouwt een nieuwe technologie op die complementair is aan de bestaande kennis op ALTERRA en RIVM. Samenwerking met deze instituten is gezocht op dit punt. De impactindicatoren maken het mogelijk integrale assessments uit te voeren zodat het takenpakket breder wordt en ook beter en meer volledig de vraag van beleidsmakers te kunnen beantwoorden. Deze beleidsvragen richten zich vooral op de rol van aerosolen aan zowel aan de klïmaatkant als aan de luchtkant. Maar ook stikstof vormt een probleem in Nederland. Omdat veel uitvoeringstaken rondom lucht belegd zijn bij het RIVM is in 2014 de samenwerking ook op dit punt verder versterkt.. In 2014 zijn 19 artikelen voor tijdschriften geschreven. De meeste artikelen zijn inmiddels gepubliceerd en daarnaast zijn veel lezingen gegeven. —

-

—

Stedelijk metabolisme In dit project is onderzoek verricht naar de stromen door de stad. Er zijn verschillende activiteiten verricht: literatuuronderzoek, ontwikkeling van een methodiek, het operationaliseren van de methodiek voor de gemeente Rotterdam in het kader van de Internationale Architectuur Biënnale (IABR) 2015. Voor het uitwerken van de methodiek is gebruik gemaakt van het Ellen Mac Arthur foundation model. Deze kan voor een specifiek gebied of een specifieke vraag van stakeholders worden gevuld. Veel tijd is besteed aan het in beeld brengen van de negen stofstromen voor Rotterdam. Dit betrof: goederen, mensen, afval, biota, energie, voedsel, zoet water, zand en klei en lucht. In aansprekende figuren is de impact in termen van C02 in beeld gebracht. De werkzaamheden betroffen vooral het verkennen van de mogelijkheden van bestaande statistische bronnen. Het bleek niet gemakkelijk om op een dergelijke gedetailleerde schaal de stromen in beeld te brengen. Het onderzoek is niet alleen gepresenteerd tijdens de Biënnale. Na de Biënnale is een rapport in samenwerking met de gemeente, Fabric, JCFO en de IABR gepubliceerd. De database bevat waardevolle gegevens en biedt een basis voor beleidsdiscussies over hoe de stromen in een stedelijk systeem beter kunnen worden georganiseerd. Er is een nieuwe bril aangereikt om naar de stad te kijken. In een tweede case studie is de C02 footprint van ProRail en de aan ProRail gerelateerde waardeketen in beeld gebracht. Optimaliseren vraag en aanbod van energie in de gebouwde omgeving door gebruik te maken van demand-side management en energieopslag. Dit onderzoek is in 2014 gestart om meer inzicht te krijgen om te komen tot een meer gedecentraliseerd energiesysteem. Specifiek gaat het om het verkrijgen van meer inzicht in de rol van opslagsystemen en van vraagsturing binnen de gebouwde omgeving. Gebiedskenmerken spelen een belangrijke rol als het gaat om het bepalen van de schaal waarop vraagsturing nog efficiënt is en de schaal waarop energieopslag toepasbaar is. Het onderzoek in 2014 bestond uit een literatuurstudie, een marktonderzoek en een modelverkenning. Aan de hand van de uitgevoerde literatuurstudie is een uitgebreid overzicht opgesteld van de technische specificaties en toepassingsgebieden van verschillende opslagtechnieken, zoals aangegeven in het werkplan. Vraagsturing is in deze literatuurstudie beperkt aan de orde gekomen.


16146

Uit het marktonderzoek en gesprekken rond een aantal initiatieven volgt dat energieopslag steeds meer aandacht krijgt in de energiewereld. Voorbeelden zijn: 1. TKI Systeemintegratie: PLATO Samen met een aantal netbeheerders is er in de zomer van 2014 toegewerkt naar een voorstel TKI Systeemintegratie in september 2014. In dit voorstel staat de ontwikkeling van een planningstool voor netbeheerders beschreven, waarin toekomstige knelpunten door een toename van decentrale energieopwerk en —verbruik geduid kunnen worden, evenals het oplossend vermogen van opslag en vraagsturing. 2. TKI EnerGO OLEC. OLEC beoogt de ontwikkeling van laag temperatuur warmtenetten voor de gebouwde omgeving. Deze netten zullen een zo groot mogelijk aandeel in duurzame warmte moeten krijgen door aansluiting op duurzame warmtebronnen (geothermie) en restwarmtebronnen (datacenters etc.) en anderzijds door gebruik te maken van warmteopslag in de bodem of bovengronds in buffervaten en warmtepompen. Boven deze netwerkstructuur en bronnen zal een regelsysteem verder bijdragen aan de match tussen warmtevraag en aanbod. 3. Tdasa veroudering netwerkkabels Algoritmeontwikkeling waarmee op basis van kansberekening de kans op doorslag van een elektriciteitskabel is bepaald. Parallel wordt een sensor ontwikkeld die deze kans op doorslag kan meten. Met deze sensorinformatie kan een netwerkmodule ook voor asset analyse doeleinden worden ingezet. Voor de toepassing van deze netwerkberekening en visualisatie zijn de volgende toepassingsmogeljkheden geïdentificeerd: o Ten behoeve van netplanning bij netbeheerders en warmtebedrijven o In smart-city projecten waar netwerken een rol spelen o In het visualiseren van het DIDO energietransitiemodel o Ten aanzien van het verwerken van operationele data voor asset management (in combinatie met netplanning in de energietransitie) o Bij de analyse van regelingen voor energieopslag en vraagsturen zoals de implementatie van vereenvoudigde algoritmen uit de PowerMatcher en de HeatMatcher. o Als hulpmiddel bij modelleren van hybrid energy systems. Er is een demoversie van een netwerkmodule in Urban Strategy ontwikkeld, waarin elektriciteitsstromen (per uur) over netwerken voor een ruimtelijke configuratie van een wijk gesimuleerd kunnen worden. Naast opslag kunnen de volgende vraag/aanbod elementen gesimuleerd worden: elektriciteitsgebruik van de warmtepomp, zon-PV, elektriciteitsvraag van huishoudelijke apparaten, elektriciteitsproductie door gas/kolencentrale, elektriciteitsprod uctie door wind. Daarbij is onderzoek gedaan naar de tijdgebonden energievraagprofielen van diverse gebruikers uit de gebouwde omgeving. Daarnaast is gekeken naar (uitbreiding van) de functionaliteiten van het opslag element in de netwerkmodule, in MATLAB. Een (nieuw) algoritme voor vraagsturing is functioneel beschreven, en kan uitgewerkt worden in een vervolgproject. Tenslotte is de koppeling met bestaande ruimtelijke energiemodellen (zoals Vesta) verkend. In deze modellen is al veel informatie beschikbaar over de geografische kenmerken van de vraag naar warmte en elektriciteit. De netwerkmodule kan hier een tijdsprofiel aan toevoegen en de verschillende assets met elkaar verbinden door energienetwerken. Deze koppeling is functioneel beschreven, Integrale kansenkaart voor duurzame energie —


17146

Er is behoefte aan een nieuw instrument, dat de nationale duurzame energiedoelstelling regiospecifiek (top-Uown) uitwerkt en de koppeling legt met ontwikkelingen op lokaal niveau (bottom-up) om zo concrete win-wins te kunnen aanwijzen. Het doel van dit project is om stappen richting een instrument (de integrale kansenkaart ofwel Duurzame Energie Ruimtescanner) te maken, dat opties voor het realiseren van de nationale duurzame energiedoelstellingen in ruimtelijke beelden vertaalt, teneinde de dialoog tussen stakeholders te bevorderen. Door te kiezen voor een integrale benadering en het afstemmen van de concrete uitwerking van initiatieven op verschillende schalen wordt noodzakelijke informatie bij elkaar gebracht om inzichtelijk te maken wat er op een gebied af komt. Dit ter ondersteuning van de dialoog tussen de stakeholders. Het eindproduct, de integrale kansenkaart, is een ruimtescanner voor duurzame energie en koppelt de doelstellingen op nationaal niveau aan ontwikkelingen in de regio, zodat duidelijk wordt hoe lokaal gestuurd kan worden op de energietransitie. De kansenkaart geeft inzicht in: de energievraag van huishoudens, utiliteit en industrie de opwekking potentilen van duurzame warmte (restwarmte, geothermie), koude (WKO), elektriciteit (wind, zon). de sociaal-economische ontwikkeling van de vraag (gebiedsdynamiek): denk aan lopende ontwikkelingen in het gebied op het gebied van energie, maar ook aan vergrijzing, groei/krimp, kennisclusters, grootschalige renovatie van infrastructuur, rol van beleid etc. om de kansen voor meekoppeling beter in beeld te krijgen.

-

-

-

In figuur 1 a en b zijn de uitkomsten van dit project geïllustreerd. Het besparingspotentieel correleert sterk met het gasverbruik: zowel per woning als voor gemeentetotalen is het besparingspotentieel hoog bij een relatief hoog gasverbruik. Het gasverbruik en besparingspotentieel per woning zijn in landelijke gemeenten hoger dan in stedelijke gemeenten, omdat woningen hier over het algemeen groter zijn: meer vrijstaande woningen en minder gestapelde bouw. Omgekeerd is in steden meet kleinere gestapelde bouw (flats en appartementen) te vinden en er zijn ook relatief meer kleine huishoudens. De totale reductie in gasverbruik voor woningen in Nederland bij een stap naar label B is 135 PJ, ofwel 45% reductie ten opzichte van het totale huidige verbruik van 300 PJ. Discussiepunt: Er is in deze analyse enkel gekeken naar het technisch potentieel van warmtebesparing, de rentabiliteit van maatregelen is niet in ogenschouw genomen. In de huidige praktijk is besparing voor laagbouw over het algemeen rendabeler dan voor gestapelde bouw.


18146

Aaxdew.qqa(ai’ p,tup.tw’I.a1 ,,a. , ucQ• C U0. IQ

r.a — —

Figuur la. Gemiddeld gasverbruik per woning in een gemeente (CBS). Lb.l

— —

1 wo,dne,,m’

pu b.p.tng perwaiaJ

•9.T

Figuur lb. Besparing gasverbruik per woning bij een B label (Vesta).

2.4

Deelprogramma Maatschappelijke Innovatie en Economie (stad in transitie) 2.4.1 Inleiding deelprogramma In dit deelprogramma wordt onderscheid gemaakt in drie onderzoekslijnen: Innovatie heel Nederland een topgebied Ruimte enabling deltalife Economie van regio’s. —

—

In 2014 is dit programma voor een deel ondergebracht in de voorgaande programmalijn en is alleen een aantal lopende EU programma’s op het gebied van innovaties en transities in deze programmalijn opgenomen. In deze rapportage


19 /46

wordt kort per EU-project de belangrijkste voortgang samengevat. De reden van deze aanpassing in het Vraaggestuurde programma kwam voort uit de wens om de indeling van het vraaggestuurde programma meer te laten aansluiten op de organisatie van het ministerie. Het programma maatschappelijke innovaties had geen duidelijk ankerpunt bij het ministerie IenM nadat circulaire economie bij de vorige programmalijn (onderwerpen van de Directie Duurzaamheid) was ondergebracht. 2.4.2 Uitvoering in 2074 TNO participeert in 2014 in een aantal grote EU projecten op het gebied van stedelijke ontwikkeling, duurzaamheid en innovatiebeleid. Deze worden in deze paragraaf kort toegelicht. Per EU project wordt het project kort toegelicht en de voortgang in 2014 beschreven. BRAINPOOL (bringing alternative indicators into policy) Op de website van BRAIN POOL is een gedetailleerd overzicht van alle producten beschikbaar. Het project is in 2014 afgesloten en de resultaten zijn op een grote slotconferentie gepubliceerd. Het biedt een goed overzicht van de verschillende typen indîcatorensets (duurzaamheid, welzijn en geluk) en beschrijft op een heldere wijze waarom de indicatoren wel of niet toegepast worden in beleidsprocessen. De kennis wordt door TNO verder toegepast in het DESIRE project DESIRE (DEvelopment of a System of Indicators for a Resource efficient Europe). Op de website van DESIRE (Wuppertal Institut) is een uitgebreide projectbeschrjving beschikbaar. Het project wordt in 2016 afgerond. Belangrijkste mijlpalen zijn de input-output modellen voor materiaalstromen en economische waarden voor EU. Op basis van deze tabellen worden beleidsanalyses uitgevoerd. In 2014 is er binnen TNO een discussie gevoerd over de toepassingsmogelijkheden van de databases en modellen die op het gebied van RE in de afgelopen jaren zijn ontwikkeld. Deze discussie zal in 2015 worden afgerond. De te ontwikkelen indicatorenset zal uiteindelijk door EEA, Eurostat en OECD moeten worden gebruikt. ARCH (Architecture and roadmap to manage multiple pressures on lagoons). In dit onderzoek staat de complexiteit van beleid voor Europese delta’s centraal. Tien gebieden zijn onderzocht. In Nederland gaat het om de zuidwestelijke delta. Het onderzoek geeft inzichten in de wijze waarop besluitvorming op verschillende beleidsterreinen wordt gemaakt en hoe integrate afwegingen plaatshebben. In Nederland heeft het inzicht bijgedragen aan de complexe besluitvorming rond het omgaan met de zoetwatervoorziening in de delta. Het onderzoek zal in boekvorm worden gepubliceerd. Met het ministerie van IenM wordt overlegd hoe de kennis verder zal worden gebruikt. Mogelijk kan het in 2015 een vervolg krijgen in een 1 nterreg project. Flagship (Forward Looking Analysis of Grand Societal cHallenges and Innovative Policies) In dit project worden mogelijke toekomstscenario’s op wereldschaal in beeld gebracht en de mogelijke effecten die EU beleid op verschillende terreinen op deze mogelijke toekomsten kan hebben. In 2014 was er een workshop in Bilbao. In het project worden kwantitatieve modellen ontwikkeld voor deze globale ontwikkelingen. Hierbij worden agent based methoden toegepast. Interessant is of


20146

deze technieken geschikt zijn voor het ontwikkelen van scenario’s voor economische ontwikkelingen op wereldschaal. GLOBAQUA (Managing the effects of multiple stressors on aquatic ecosystems under water scarcity). Dit project naar de schaarste in zoet water is in 2014 gestart. Aan de hand van een aantal cases studie (stroomgebieden) wordt kennis verzameld over werkbare beleidsstrategieën. TNO’s betrokkenheid betreft vooral de wijze beleidsstrategieën worden beschreven en beoordeeld. Hiertoe worden workshops georganiseerd en vragenlijsten opgesteld. Betrokkenheid versterkt de kennispositie van TNO op het gebied van beleidsanalyse- en beleidsevaluatiemethoden voorduurzaamheidsvraagstukken. En het versterkt ons netwerk in het waterbeleid. CRISP (Creating Innovative Sustainability Pathways) Dit project is in 2014 afgerond. Centraal stond het ontwikkelen van nieuwe methoden en technieken op het gebied van innovatiesysteemanalyse, toekomstverkenningen en visie- ontwikkeling, en aanpakken om deze nieuwe benaderingen te implementeren. Binnen CRISP is o.a. een backcasting methodiek ontwikkeld op basis waarvan inzichtelijk gemaakt wordt welke dominante elementen in een huidige systeem moeten worden afgebroken en welke kansen ruimte moeten krijgen en welke actoren daarbij een belangrijke rol spelen. Het sterke van de nieuwe methoden en technieken op het gebied van toekomstverkenningen die binnen CRISP ontwikkeld worden, is dat deze domein overstijgend zijn en dus toepasbaar en van nut kunnen zijn in verschillende kennisgebieden waar een transitie wordt beoogd. De kennis is zeer bruikbaar bij maatschappelijke transitieprocessen waarin individuen en doelgroepen centraal staan. Op het gebied van energietransitie en circulaire economie kunnen deze benaderingen worden toegepast. CARBON CAP (Carbon emission mitigation by Consumption-based Accounting and Policy) Het project is eind 2013 gestart en richt zich op de reductie van broeikasgasemissies. In dit project staat de toepassing van EXIOMOD centraal. EXIOMOD is een input output model dat op wereldschaal materiaalstromen tussen economische sectoren! huishoudens modelleert. Op basis hiervan kunnen emissies worden berekend. Door participatie in het CARBON CAP project kan het model ten behoeve van beleidsvraagstukken worden ingezet en vraaggestuurd worden verbeterd. In dit project wordt meer kennis ontwikkeld over de relatie tussen de ontwikkelingen in consumpties en de ontwikkeling in broeikasgasemissies. De resultaten van dit project worden gedeeld met IenM. Hierdoor raakt het ministerie meer bekend met de mogelijkheden van dit modelinstrumentarium.


3

21146

Vraaggestuurd Programma Duurzaam Bouwen 3.1

Inleiding

De vraag aan de bouw verandert door de volgende maatschappelijke ontwikkelingen: 1. Het nieuw bouwen van woningen en infrastructuur neemt af en in plaats daarvan wordt herbestemming, renovatie en onderhoud steeds belangrijker. 2. De oudere bevolking moet een omgeving geboden worden waarin zelfstandigheid en mobiliteit gefaciliteerd worden. 3. Specificatie van het op te leveren resultaat wordt vervangen door een verlangde prestatie over een langere tijd, beschreven in termen van diensten en kwaliteiten voor de gebruikers (met garanties op het totale product). 4. De klant verlangt meer duidelijkheid over wat hij krijgt, meer gemak doordat een totaaloplossing via één partij verkregen wordt en betere kwaliteit tegen gegarandeerde prijs. Ook de noodzakelijke energie-, materiaal-, en klimaaftransities veranderen de bouw: 5. Lokale duurzame opwekking van energie, distributie en intelligente regeling, opslag en veel efficiënter gebruik vergen ingrijpende veranderingen van de gebouwde omgeving. 6. Een herbezinning op de enorme hoeveelheden gebruikte materialen met als doel gesloten, zo lokaal mogelijke kringlopen van geringere volumes is dringend nodig. 7. Daarnaast zal onze omgeving aangepast moeten worden aan de gevolgen van klimaatverandering met als een belangrijke opgave het combineren van voldoende waterveiligheid met een aangename leefomgeving waarin de economische ontwikkeling voort kan. TNO ambieert een grote inbreng te hebben bij de hierboven aangeduide veranderingen in de bouw. Daarbij is het een belangrijke doelstelling om innovatieve bedrijvigheid die bijdraagt aan de gewenste maatschappelijke veranderingen te genereren en te versterken. Omdat het om majeure omslagen gaat, is het nodig om vanuit nationale en Europese context met andere partijen hierin te opereren. Wij streven er naar om bij te dragen aan visievorming en de vertaling hiervan in roadmaps. Binnen de gezamenlijke programmering voorziet TNO vanuit haar sterktes bijdragen te geven door middel van de onderzoekstijnen die hierna worden beschreven. Dit hoofdstuk bevat het verslag over de werkzaamheden in 2014 van drie deelprogramma’s die samen het vraaggestuurde programma Duurzaam bouwen vormen. Deelprogramma’s .

• .

Woning- en utiliteitsbouw Infrastructuur Energie in de gebouwde omgeving


3.2

Deelprogramma Woning- en Utiliteitsbouw

3.2.1

Inleiding

22146

Doel van het deelprogramma Woning- en Utiliteitsbouw is bij te dragen aan de volgende maatschappelijke doelstellingen: 80% lager materiaalgebruik, 20% reductie van beheersen onderhoudskosten, en beperken van woonlasten. Een 80% minder primair materiaalgebruik vereist een grote innovatieslag gericht op verlenging van levensduur, hergebruik van materialen, lichter construeren en gebruik reststoffen uit andere ketens. Drivers zijn de EU resource efficiency en het Nederlandse afvalbeleid (kosten storten). De transitie van ‘gewoonte’ asset management (waarde van de woningen in Nederland: 990 miljard Euro, bedrijfsgebouwen 390 miljard Euro), naar ‘science based’ asset management vereist ontwikkelingen in monitoring, modellering en simulatie. De reductie van beheersen onderhoudskosten door ‘science based’ asset management is direct van belang voor gebouweigenaren en -beheerders (onder andere Rijksgebouwendienst en woningcorporaties), maar ook voor het beperken van de woonlasten. Het deelprogramma Woning- en Utiliteitsbouw kent vier onderzoekslijnen: 1. Materialen in gebouwen met een langere levensduur, meer functionaliteit en lagere milieu-impact. Deze lijn heeft een sterke link met het Topgebied High lech Materials en Systems, alsook met het ETP Materialen. 2. Grensverleggende constructies met hoogwaardige constructies, betere kwaliteit, toegepast onder zwaardere omstandigheden en met minder schades tot gevolg, en met behoud of zelfs verbetering van het comfort. 3. Prestatiegericht bouwen met gereedschappen voor ontwerp, realisatie en toetsing waardoor overheid, opdrachtgevers, gebouweigenaren en bouwbedrijven objectieve en toetsbare besluiten kunnen nemen. 4. Bouwinnovatie waardoor de bouwwereld sneller werkt, meer kwaliteit levert en gebouwen levensloopbestendig zijn.

3.2.2

Uitvoering in 2014 Materialen in gebouwen De onderwerpen binnen de onderzoekslijn Materialen in gebouwen zijn gecontinueerd en verdiept: responsieve coatings, modificatie van binders (voor beton) en steenachtige materialen. De trend die zich daarbij steeds duidelijker aftekent, is de samenwerking met industriële partijen, waarbij niet meer wordt ingestoken op een uniforme materiaalkundige oplossing alleen. De noodzakelijke materiaalkundige veranderingen worden gestuurd door te vragen met welke toepassing het materiaal gebruikt wordt, zodat productspecifieke oplossingen kunnen worden aangeboden. Over de gehele lijn wordt dit met marktpartijen uitgewerkt in op IP gestoelde model- en productontwikkelingstrajecten. Grensverleggend construeren In de periode 2011-2014 is binnen de onderzoeksljn Grensverleggend construeren vooral aandacht geschonken aan de effecten van laagfrequente trillingen in gebouwen, hetgeen voor de praktijk de nodige bruikbare modellen heeft opgeleverd. Hierbij werd voornamelijk gekeken naar de effecten van verbindingen tussen wanden en vloeren op deze trillingen. Vanaf 2013 is de focus verschoven naar het effect van trillingen op hoogbouw, met name ten gevolge van wind. Om tot acceptabele ontwerpen te komen is het noodzakelijk om vooral licht te bouwen. Om optimaal gebruik te kunnen maken van het dempend effect van verbindingen en elementen, loopt binnen de onderzoekslijn een uitgebreid programma. Overigens lopen vanaf 2014 binnen deze onderzoekljn ook verschillende projecten gericht op


23 /46

de aardbevingsbestendigheid van gebouwen in Groningen, maar deze projecten worden niet mede gefinancierd vanuit de SMO-middelen. Beter en goedkoper onderhoud door woningcorporaties De woningcorporaties beschikken over steeds minder financiële middelen. Omdat onderhoudskosten na de kosten voor het personeel de belangrijkste beïnvioedbare kostenpost is, zoeken zij naar mogelijkheden om deze te optimaliseren. Om woningcorporaties te helpen zijn op dit gebied door TNO de volgende stappen gezet: • TNO heeft met softwarebouwer VABI het eo-creatie traject PRO-woco opgezet waarin samen met de woningcorporaties een instrument wordt ontwikkeld om de onderhoudskosten te optimaliseren. • TNO heeft daarbij de kennis van degradatie van gebouwdelen en risicogebieden van woningen in beoordelingsmodellen weten te vatten. Gekeken is naar houten kozijnen, platte daken, installaties, asbest, constructieve aspecten en brand. • Om de huidige staat vast te stellen zijn inspecties onontbeerlijk. Een blauwdruk van de inspectiemodule Rapid Visual Screening is daarvoor neergelegd. Door de vraag van woningcorporaties over onderhoud te vertalen in een ondersteunende softwareapplicatie (ASSETS-onderhoud) zijn woningcorporaties beter in staat om tot een reductie van de kosten te komen. —

—

,

r4

w* 24

rj cs.or 1 PlRV’

_ip £ .*

—

(4 (142 £41 v

Prestatiegericht bouwen De onderzoekslijn Prestatiegericht bouwen heeft zich in de periode 2011-2014 geconcentreerd op de voorspelling van levensduur, objectieve afwegingsmodellen en een risicobenadering voor brandveiligheid. Mogelijkheden van toepassing van het eerder ontwikkelde voorspellingsmodel van de levensduur van houten kozijnen voor andere bouwproducten zijn in 2014 verkend. Tevens zijn vereenvoudigde versies van deze modellen uitgewerkt die ingezet kunnen worden bij een integrale beoordeling op tactisch niveau (woningen, kantoren, zorgbouw). In samenwerking met VABI is aan deze objectieve afwegingsmodellen vorm gegeven binnen het Platform Renovatie en Onderhoud (PRO) dat zich richt op woningcorporaties. Ten slotte is in 2014 een raamwerk voor brandveiligheid neergelegd die de koppeling legt tussen de van toepassing zijnde weten regelgeving en een risicobenadering. Bouwinnovaties Voor de in 2012-2013 opgezette Innovation Support Tool (IST) is in 2014 een applicatie gemaakt om de markt direct te ondersteunen bij het ontwikkelen van innovatieve producten en diensten in de bouw. Een belangrijke ontwikkeling die in


24146

de bouw gaande is, is het steeds vaker inzetten van BIM bij het digitaal uitwisselen van data in de ontwerp-, bouwen gebruiksfase. In 2014 heeft TNO haat visie vastgesteld in de vorm van een Bouw Prestatie Model (BPM) die een koppeling legt met de prestaties die in de ontwerp-, bouwen gebruiksfase moeten worden bereikt. Hiermee is de kennis die TNO ontwikkelt digitaal te koppelen in de bouwpraktijk.

3.2.3

Onderzoekprogramma’s en netwerken De onderzoekslijnen zijn een essentieel onderdeel van een porifolio die in samenspraak met bedrijven, overheden en branches wordt ontwikkeld. Materiaalonderzoek gebeurt in belangrijke mate in Europese (FP7) projecten en is gekoppeld aan de agenda van Nederlandse bedrijven (bijvoorbeeld AKZO, lnashco, MKB). Ook worden de levensduur gerelateerde projecten in samenspraak met branches en ondernemers opgesteld. Een nadeel van deze aanpak is dat korte termijndoelen de overhand kunnen nemen. Dit wordt versterkt door een markt in grote crisis. Door een marktaanpak van ‘clusters van clusters van koplopers’ wordt bevorderd dat het onderzoek niet alleen tot innovaties leidt bij enkele spelers, maar tot keteninnovatie. De ambities voor het deelprogramma op materiaalgebied sluiten goed aan bij Grand Challenges van de Europese Unie op dit punt; met name de roadmaps resource efficiency, E2B en Spire. Ook belangrijk voor de ontwikkeling van Europese samenwerking is dat de enorme renovatieopgave onderkend wordt zie het initiatief Renovate Europe. Samenwerking is verder op deelterreinen in ontwikkeling binnen topsectoren. Er zijn relaties met TKI Energie gebouwde omgeving (verbetering energieprestatie is voor belangrijk deel gekoppeld aan renovatie), HTSM (materialen), Creatieve industrie (BIM, Cultureel erfgoed). Tevens is de aansluiting met de Bouwcampus goed. —

3.2.4

Resultaten Materialen in gebouwen • Responsieve coatings. Met PPG is in 2013 een EZ-co traject opgestart voor de ontwikkeling van coatings die signaleren of onderhoud noodzakelijk is. In 2014 is dit traject gecontinueerd in een vervolgfase. • Resource efficiency. TNO beschikt over de kennis over processen om van gemalen bakstenen (uit de afvalstroom) nieuwe bakstenen te maken bij lage temperaturen; de koudgebakken baksteen. Na een economische haalbaarheidsstudie uitgevoerd in 2103, is in 2014 voor een aantal mogelijke recepturen aangetoond dat de prestaties gehaald worden die in de praktijk moeten worden gehaald. In 2013-2014 zijn tevens twee Europese programma’s ingezet. SUSCON richt zich op waardevermeerdering van bijproducten in de richting van alternatieve bindmiddelen voor beton en heeft reeds een model opgeleverd om tot een optimale betonmix te komen. Adaptiwall richt zich op de ontwikkeling van innovatieve adaptieve renovatiegevels die ook moeten gaan bijdragen aan de energiedoelstellingen voor het komende decennium en die kosten optimaal zijn. In 2014 zijn verschillende alternatieven oplossingen naast elkaar gezet en vergeleken. Grensverleggend construeren • Demping van trillingen hoogbouw. Met een groot aantal constructieve adviesbureaus loopt een meerjarig EZ-co traject dat een model moet opleveren waarmee aanzienlijk lichter gebouwd kan gaan worden. In 2014 is een belangrijke aanzet om tot een dergelijk model te komen, gegeven.


25 146

Prestatiegericht bouwen • Levensduurvoorspelling. Op basis van de kennis die in voorgaande jaren is opgebouwd om op operationeel niveau uitspraken te doen over het onderhoud van houten kozijnen, is de opzet van een vergelijkbare applicatie gedemonstreerd voor platte daken. Nu wordt voorgesorteerd op een traject waarin dit verder wordt uitgewerkt voor dakdekbedrjven. Binnen de kaders van PRO zijn in 2014 vergelijkbare modellen op een tactisch niveau opgesteld voor kozijnen, daken en installaties. Tevens zijn hierbij modellen toegevoegd die de risico’s van asbest, brandveiligheid en constructieve veiligheid op een tactisch niveau in kaart kunnen brengen. In 2014 hebben de Rijksdienst voor Cultureel Erfgoed, TU Delft en TNO gewerkt aan de programmatische samenwerking Monument en Kennis, dat vanaf 2015 van start zal gaan. TNO richt zich daarbij op de beoordeling in de praktijk en het ontwikkelen van beoordelingsmethodieken. • Risicobenadering brandveiligheid. Het ontwikkelde raamwerk maakt het mogelijk om op objectieve wijze integraal een set van brandveiligheidsmaatregelen voor een gebouw te optimaliseren. Voordeel is ook dat de gelijkwaardigheid van alternatieve oplossingen zoals inzet BHV en sprinklers, kan worden aangetoond. In dit kader heeft in 2014 bijvoorbeeld een project voor de brandveiligheid in de langdurig zorg; naar verwachting zal de verder ontwikkeling in 2015-2016 gaan plaatsvinden. Minder risïco op brand In de ‘Visie op brandveiligheid’ stelden de ministeries van VROM en BZK reeds in 2009 dat het huidige systeem van brandveiligheid aan de grenzen van zijn mogelijkheden zit. Maar hoe is het huidige systeem dan te verbeteren? Algemeen wordt aangenomen dat een risico gestuurde benadering een goede oplossingsrichting is, maar niemand weet dit vooralsnog te implementeren. Op dit gebied zijn door TNO de volgende stappen gemaakt: • Samen met stakeholders is een roadmap brandveiligheid opgesteld die richting geeft aan de ontwikkeling van de risicobenadering. • Binnen TNO is de aanwezig risicokennis gemobiliseerd om tot invulling te komen. Deze maakt het mogelijk om brandveiligheidsmaatregelen af te wegen zodat wordt voldaan aan de bestaande weten regelgeving • Dit biedt de mogelijkheid om alternatieve brandveiligheidsmaatregelen objectief te beoordelen, waaronder sprinklers, watermist, 311V, inspecties en mogelijk private eisen. Tenslotte is een samenwerking opgezet met Efectis, de Octaafgroep en SBRCURnet om de risicobenadering voor de praktijk uit te rollen. Door doelgericht met partners uit verschillende delen van de bouwketen samen te werken, is het TNO gelukt een raamwerk neer te zetten om met perspectief binnen enkele jaren tot een optimale brandveiligheid te komen. KPlDashboard X

—

!iEUcHED

(7, 6

co

F43tEL

(3 4

3 ‘-‘ ,-.


26146

Bouwinnovaties • Innovation Support bol (IST). Deze applicatie wordt vanaf 2014 bij highend consultancy ingezet om de potentie van een idee’ voor bouwproduct of dienst te toetsen met een focus op de technologische haalbaarheid en de implementeerbaarheid in de markt. Overigens is in een nieuwe voorstel voor een EU-project de tool als bruikbaar instrument naar voren gebracht. • ICT in de bouw. De implementatie van BIM en BPM (Bouw Prestatie Model) in de praktijk wordt met name door middel van EU-projecten gesteund. In het EU-project Proficient wordt een e-Marketplace ontwikkeld waarmee particuliere opdrachtgevers (in collectieven) hun bouwplannen kunnen vormgeven in samenspraak met MKB-bedrjven die hun producten en diensten aanbieden. De opzet is in 2014 gemaakt, in de komende twee jaar zal deze worden uitgewerkt voor de praktijk. Het EU-project Streamer richt zich op het ontwerp van ziekenhuizen, waarbij naast het energieverbruik ook de kosten en operationele efficiëntie centraal staan. In 2014 zijn de onderdelen voor de benodigde tooling geselecteerd en zijn keuzes gemaakt voor de koppeling via BIM. Samenwerking De resultaten binnen het vraaggestuurde programma zijn binnen TNO veelal behaald in nauwe samenwerking tussen de verschillende expertisegebieden en programma’s (bijvoorbeeld het ETP Materialen en Modellen, het vraaggestuurde programma Infrastructuur en MKB). Daarnaast is een aantal projecten in samenwerkingsverbanden uitgevoerd (waaronder TNO cofinancieringsprojecten en diverse Europese projecten) met andere (nationale en/of internationale) kennisinstituten en marktpartijen. Kennisoverdracht Kennisoverdracht is in de projecten verankerd. Zo zijn in een aantal projecten workshops opgenomen voor de kennisoverdracht en zijn publicaties verschenen (zie ‘output’). Output Het Deelprogramma heeft een veelheid aan resultaten opgeleverd in de vorm van onder andere rapporten, publicaties, presentaties en interviews. Een aantal van de publicaties zijn peer reviewed. Een overzicht van de gerealiseerde aantallen: • 4 rapporten • 5 wetenschappelijke bijdragen

• • • •

25 conferentiebijdragen 3 populair wetenschappelijke bijdragen 4 workshops (organisatie/bijdragen) 1 softwaretool

3.3

Deelprogramma Infrastructuur

3.3.1

Inleiding Infrastructuur is een voorwaarde voor het functioneren van economie en samenleving. Goed functionerende infrastructuur lijkt een vanzelfsprekendheid. Pas als de infrastructuur niet goed werkt, valt het op en komt die in het nieuws. De economische waarde van de civiele infrastructuur in Nederland wordt door het CBS geraamd op ruim 340 miljard Euro. Om deze assets’ in goede staat te houden geven alle beheerders samen jaarlijks ongeveer 6 miljard Euro uit. De term


27146

vermogensbeheer’ is met recht van toepassing op beheer en onderhoud van infrastructuur. Verschillende ontwikkelingen samen maken innovaties in infrastructuur hard nodig. De belangrijkste trends hierbij zijn: • Veel civiele kunstwerken naderen het einde van de ontwerplevensduur. Er zijn geen financiële reserves opgebouwd voor de eventuele vervanging. Uitdaging is een veilige verlenging van de levensduur mogelijk te maken. • De intensiteit van het gebruik van de transportnetwerken is de afgelopen decennia sterk toegenomen, waardoor verstoringen door onderhoudswerkzaamheden tot een minimum beperkt moeten blijven. De beschikbaarheid moet dicht bij de 100% liggen. • Door de voortgaande stedelijke verdichting is meervoudig ruimtegebruik nodig. Tunnels en multifunctionele waterkeringen die minder ruimte innemen, bieden hiervoor soelaas. • Vermindering van de milieubelasting is nodig. Bij infrastructuur gaat het vooral om vermindering van de C02-uitstoot, het gebruik van bouwgrondstoffen, afvaistromen en transportafstanden. • Overheidsbudgetten waaruit infrastructuur wordt betaald zullen de komende jaren verder afnemen. Dit geldt voor de rijksoverheid (Rijkswaterstaat, Prorail) en ook voor provincies en gemeenten. Binnen het hierboven genoemde kader worden voor het deelprogramma Infrastructuur innovaties nagestreefd met de volgende drie doelen: 1) Lagere Life Cycle kosten van infrastructuur. 2) Minder verkeershinder en een maximale beschikbaarheid. 3) Minder milieubelasting en omgevingshinder door aanleg en onderhoud TNO meet haar impact af aan de bijdrage aan deze drie doelen, waarbij de veiligheid en de functionele eigenschappen van infrastructuur gewaarborgd blijven.

3.3.2

Uitvoering in 2014 De uitvoering van het Deelprogramma Infrastructuur van het meerjarenprogramma Duurzame Leefomgeving 2011-2014 (bijstelling 2014, TNO-rapport DI R-201 0R165-SO, 1 oktober 2013) heeft plaatsgevonden aan de hand van omstreeks 25 projecten die hebben bijdragen aan de volgende strategische ontwikkelingslijnen1 Onderzoeksljn Onderzoekslijn Onderzoekslijn Onderzoeksljn Onderzoekslijn Onderzoekslijn

1: Beoordelen (bestaande) constructies 2: Nieuwe (weg)concepten 3: Duurzaamheid Hindervrij bouwen 4: 5: Virtueel bouwen (informatiemanagement) 6: Klimaatadaptatie

De genoemde ontwikkelingslijnen zijn omschreven in TNO-rapport DIR-2010-R165-SO (MeerJarenProgramma 2011-2014 Thema Gebouwde Omgeving, d.d. 27 september 2010).


28 /46

Aansluitend is per ontwikkelingslijn een overzicht gegeven van de belangrijkste resultaten.

Onderzoekslijn 1: Beoordelen bestaande constructies Het overgrote deel van de Nederlandse (en Europese) constructies is ouder dan 40 a 50 jaar en om technische (veiligheids)redenen, mogelijk toe aan vervanging of versterking. Reden dat beheer- en onderhoud in de infrastructuur voor een belangrijk deel dus ook op dit deel van het areaal is gericht. De projecten binnen de ontwikkelingslijn kunnen grofweg worden onderverdeeld in de volgende drie subonderdelen: • Structural assessment: het (rekenkundig en modelmatig) vaststellen van de (rest)levensduur. • Condition monitoring: het verkleinen van onzekerheden omtrent de (rest)levensduur door het uitvoeringen van metingen gedurende het gebruik. • Repair: het uitstellen van vervanging door repareren Structural Assessment Omdat het vervangen of versterken van oude constructies in veel gevallen duurder is dan deze (ongewijzigd) te handhaven, loont het om het inzicht te vergroten in hun werkelijke restlevensduur. Daartoe is een oordeel over de sterkte van deze constructies en de werkelijke belasting waaraan deze onderhevig zijn essentieel, in het bijzonder omdat bekend is dat met betrekking tot beide aspecten de constructies zijn ontworpen op basis van conservatieve uitgangspunten. Een deel van de projecten binnen het Vraaggestuurde Programma Infrastructuur is dan ook juist gericht op beoordelen van bestaande constructies en aanwezige belastingen. Binnen dit kader is onder andere in Europees verband gewerkt aan het ontwikkelen van een eenduidige methodiek hiervoor. In 2014 heeft dit binnen fib-verband geleid tot een eerste raamwerk voor een beoordelingsrichtlijn voor bestaande constructies. TNO is een van de opstellers hiervan geweest. Het is de verwachting dat de methodiek in de komende tijd uitkristalliseert tot een geaccepteerd instrument voor de beoordeling van bestaande constructies. Vanuit Nederland wordt hierbij aangesloten op de projecten die binnen het samenwerkingsverband van lnfraQuest worden uitgevoerd (RBK-Beton en RBK-Staal) en voornamelijk een relatie hebben met het hoofdwegennet. De ontwerpfilosofie is hierbij geënt op een (semi)probabilistische, risico-gebaseerde kostenafweging, wat tevens mogelijkheden biedt voor een economisch verantwoorde veiligheidsbeschouwing van bestaande constructies. Binnen het onderzoek van lnfraQuest is door TNO geparticipeerd in twee promotieprojecten. Het eerste project op dit gebied richt zich op het proefbelasten van kunstwerken. Proefbelasten is voornamelijk geschikt voor constructies met een korte overspanning (mede gezien de grootte van proefbelasting die nodig is om de constructie te belasten) en in het bijzonder indien er weinig of geen gegevens van de constructie bekend zijn. Het beoordelen op papier’ is in een dergelijk geval moeilijk en daardoor kostbaar, mogelijk zelfs duurder dan het aanbrengen van een fysieke proefbelasting. Omdat proefbelasten vooral aantrekkelijk is voor kleine kunstwerken en omdat proefbelasten gepaard gaat met enige hinder, lijkt de methodiek vooral geschikt voor het onderliggende wegennet dat veelal wordt beheerd door decentrale overheden. Daarnaast wordt deelgenomen aan het


29146

promotieonderzoek Stochastic FEM’ waarin technieken worden ontwikkeld om met probabilistische eindige elementenmodellen een uitspraak te kunnen doen over de veiligheid van en constructie. Het onderzoek is in 2014 gestart. Voor de komende jaren is het vooral de uitdaging om hiervoor nieuwe (belastingmodellen)modellen en (proef)belastingprocedures (inclusief de bijbehorende criteria) te ontwikkelen en op te stellen. Binnen het ERP van 20152018 wordt dit opgepakt binnen het werkpakket ‘Baseline Assessmenf Condition monitoring Monitoren wordt gezien als een van de ontwikkelingen om onzekerheden rondom verwachte beheer- en onderhoudsinspanningen te minimaliseren: door gericht te meten kunnen risico’s worden verkleind. In 2013 is, in samenwerking met de Enabling Technology Programma’s (ETP’s) Modellen en AMSN van TNO een grootschalig demonstratieproject aan de Van Brienenoordbrug gestart. Binnen dit project wordt de benodigde kennis ontwikkeld ten behoeve van het asset management van stalen bruggen met orthotrope rijdekken. Door het combineren van globale (AE) en lokale (scheur-)metingen met (probabilistische) voorspellingen wordt een betrouwbaar inzicht verkregen in de effecten (degradatie, reparaties, kosten) bij de verschillende onderhoudsscenario’s. In 2013 is voornamelijk de modelkant belicht door deze te valideren op proeven in het laboratorium en op de Van Brienenoordbrug. In 2014 is binnen het project prioriteit gegeven aan de ontwikkeling van een ‘asset management decision support toot’. Het project is in 2014 afgerond. De belangrijkste spin offs voor deze ontwikkelingen zijn gelegen in het voortzetting van de monitoractiviteiten aan de Van Brienenoordbrug in de jaren 201 5-2018 en het opzetten van een vergelijkbaar monitorsysteem voor de Kruithuisbrug in Delft. Deze laatste casus biedt tevens potentie om de een plan van aanpak te maken voor de decentrale overheden. Ten behoeve van het monitorsysteem op de Van Brienenoordbrug zijn modellen en meetmethoden ontwikkeld die specifiek zijn gericht op één veel voorkomend scheurtype in de dekplaat van orthotrope rijdekken dat ontstaat onder invloed van wisselende verkeersbelastingen. Parallel is onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om andere scheurtypen (in de hoofddraagconstructie) beter te kunnen meten en voorspellen. Scheuren in de hoofddraagconstructie hebben enerzijds een kleinere kans van voorkomen (dus minder belangrijk), maar hebben anderzijds wel grotere gevolgen (dus meer belangrijk). Op het gebied van het gebruik van satellietbeelden voor het monitoren van assets in de infrastructuur (constructies, maar ook van wegen) is in 2013 een inventarisatiestudie gedaan naar het gebruik van deze techniek. De techniek biedt mogelijkheden voor de toekomst. In 2014 is in dat kader op het gebied van spoor onder andere een vervolgonderzoek gestart met ProRail en NSO. De ontwikkelingen sluiten aan op de werkzaamheden binnen het Europese Project TRIMM, waarin aandacht wordt besteed aan nieuwe, geavanceerde meeftechnieken voor het ondersteunen van effectief onderhoud. De resultaten in 2013 hebben vooral geleid tot een beter inzicht in het modelleren van kosten en baten van beheer en onderhoud van wegen en bruggen en het optimaliseren van onderhoud in de infrastructuur met behulp van betrouwbaarheidsanalyses. De satellietmetingen en de INSAR technologie bieden goede vooruitzichten en worden in 2014 nader belicht.


30 /46

De slimste brug ter wereld Hoe onderhoud je de drukst bereden brug van Nederland met maximale beschikbaarheid en minder verkeershinder? Door alleen onderhoud te plegen wanneer het nodig is, en op die plaats waar het nodig is. Dit is TNO gelukt door samenwerking binnen de volgende programma’s: • Het brugdek heeft schade door vermoeiing. Door geavanceerde scheurgroeimodellen die ontwikkeld zijn binnen het ETP Modellen kan de scheurgroei door vermoeiing veel beter voorspeld worden. • Scheurgroei voor experts betekent iets ander dan het beheersen en beheren van bruggen met mogelijke scheurtjes in de praktijk. Het samenwerkingsverband InfraQuest heeft een belangrijke rol gespeeld om de opgedane kennis op de juiste plaatsen beschikbaar en toepasbaar te maken. • De opgedane kennis vindt nu reeds zijn toepassing in andere bruggen via het RWS project Renovatie Bruggen (Galencoppebrug, brug Ewijk, Hagestein, Rhenen). Kennis van scheurgroei door vermoeiing biedt langs de genoemde programma’s een significante bijdrage aan het verlagen van de onderhoudskosten, verminderen van de verkeershinder en het maximaal beschikbaar houden van onze bruggen.

Een van de vragen bij monitoren, is gericht op de waarde ervan: basis voor de afweging is enerzijds de kosten van het monitoren en anderzijds de opbrengsten zoals grotere inspectie-intervallen, later treffen van mitigerende maatregelen, etc. Binnen het Europese COST project ‘The value of Structural Health Monitoring’ wordt in een samenwerkingsverband hierover kennis uitgewisseld en gedeeld. De ervaring van TNO met de van Brienenoordbrug en het project TRIMM vormen hierin een belangrijk aspect.

Onderzoekslijn 2: Nieuwe (weg)concepten Ten einde de innovatiesnelheid van producten in de weg infrastructuur te vergroten is in 2014 invulling gegeven aan het concept van “versneld beproeven” (e.g. APAS, Accelerated Pavement Assessment). Hierbij is een set van beoordelingsmethoden ontwikkeld die er toe moeten leiden dat innovatieve ontwikkelingen sneller grootschalig kunnen worden toegepast. de nadruk hierbij ligt vooral op wegbouwmaterialen. De resultaten van het onderzoek zijn gepresenteerd op diverse conferenties en bijeenkomsten. De proefmethoden kunnen worden


31/46

toegepast voor tal van nieuwe materialen, waaronder Vezelversterkt Asfalt dat binnen een 2e fase TNO-cofinancieringsproject wordt doorontwikkeld. De 2e fase van dit laatste genoemde project wordt in 2015 beëindigd. Lang(er) leve de weg Ongeveer 8 jaar; dat is de gemiddelde levensduur van een asfaitdeklaag. Kan dat nu niet beter? De afgelopen jaren is TNO diep in de zwarte materie gedoken, met verrassende inzichten tot gevolg: • Er is veel fundamentele kennis opgebouwd over de fysisch/chemische eigenschappen van asfalt binnen VP programma’s als FCAM en APAS. Dit heeft niet alleen geleid tot betere voorspellingen over het materiaalgedrag, maar ook richting gegeven tot optimaliseren van nieuwe mengsels voor toekomstige wegverhardingen. • Er zijn grote stappen gezet in objectieve beoordelingen en testen van (innovatieve) asfaitmaterialen binnen projecten zoals Vezelversterkt asfalt, TopPrestatie en CQ PMB. • Op het gebied van milieuvriendelijker oplossingen zijn in dit verband met name te noemen ECOLABEL, RECYPMA en CONSISTEND. De kennis opgedaan in deze programma’s zorgt er voor dat wegbeheerders steeds beter risico’s kunnen inschatten over de toestand van de weg. Dit heeft mede aan de basis gestaan van het nieuwe programma over Ultra Stille Wegdekken waarin Rijkswaterstaat door bedrijven geheel nieuwe wegdekken voor de toekomst laat ontwikkelen, die door het samenwerkingsverband InftaQuest beoordeeld worden met de nieuwste testmethoden. Zonder de gerealiseerde fundamentele basis was zo’n totaal nieuwe conceptontwikkeling nooit van de grond gekomen.

Wegen worden van praktijk naar lab gebracht, en met die kennis terug in de praktijk verbeterd. Naast het onderzoek naar nieuwe asfaltsoorten is in 2014 ook het TNO cofinancieringsproject CQ —PMB uitgevoerd. Het doel van dit onderzoek is om een breed inzicht te verkrijgen in de prestaties van PMBs (Polymer Modified Bitumina) versus standaard bitumina. Hiervoor is in 2014 een methodologie ontwikkeld om PMBs verder te karakteriseren en te kwalificeren door een relatie tussen de (micro)structuur van de PMBs en hun eigenschappen te leggen. Het onderzoek wordt in 2015 afgerond. In 2015 wordt bekeken of er een vervolg mogelijk is voortgezet en kent mogelijk een vervolg în de periode daarna. Het project maakt gebruik van het 2011-2013 ontwikkelde FCAM-model (Fysisch Chemisch Asfalt Modellering). Het FCAM-model wordt daarnaast ook gebruikt en doorontwikkeld in het promotieonderzoek van Greet Leegwater naar zelf-herstellende eigenschappen van asfalt (PhD Self Healing) en herstellende of levensduur-verlengende middelen voor asfalt.

TNO-rapport TNO 2015 R1 03041

32 146

In 2014 is door TNO een field laboratorium ontwikkeld voor SolaRoad. Dit field lab omvat o.a. een stuk fietspad van ongeveer 100 meter waarin gebruikt wordt gemaakt energie-opwekkende elementen. Onderdeel hiervan is dat gebruik wordt gemaakt van een nieuw ontwikkelde, transparante toplaag. De eisen met betrekking tot transparantie van de toplaag zijn in de praktijk tegenstrijdig aan de eisen met betrekking tot veiligheid en stroefheid. Ten einde een methodiek te ontwikkelen om dergelijke toplagen te beoordelen en om de prestaties ervan te voorspellen is in 201 3/2014 een TNO-coflnancieringsproject uitgevoerd met een toplaagfrabrikant. Om de bepalingmethoden te valideren zijn de resultaten vergeleken met de resultaten in de praktijk (in het fieldlaboratorium). Onderzoekslijn 3: Duurzaamheid Duurzaamheid is een van de EMVI criteria waarlangs aanbestedingen steeds vaker worden uitgevraagd. Voor de beoordeling van de duurzaamheid van conventionele oplossingen (materialen, concepten) zijn op de markt gangbaar geaccepteerde methoden beschikbaar. Echter, voor de beoordeling van de duurzaamheid van materialen en oplossingen buiten de gebaande paden bestaan geen handvatten, wat de introductie belemmert. In de jaren voorafgaand aan 2014 is binnen het project Duurzaamheidskompas een instrument ontwikkeld waarmee deze aspecten wel kunnen worden beoordeeld. Deze kennis is in 2014 verder uitgebreid binnen het recent gestarte Europese KP7 project ECOLABEL. Het doel van dit project is om op een Europese “Ecolabelling” methode te ontwikkelen voor wegmaterialen. Uiteindelijk moet dit leiden tot een set van aanbevelingen om vooruitgang te boeken in het gebruik van meer verantwoorde ecologische en economische oplossingen bij wegconstructies en onderhoudsprojecten. In 2014 is door TNO vooral inbreng geleverd op de wijze waarop in Nederland wordt omgegaan met wegprestaties, beoordelingsmethoden voor de duurzaamheid en daarbij gehanteerde Key performance Indicators. Het project sluit daarmee goed aan op de binnen het Duurzaamheidskompas gestarte ontwikkelingen. Op termijn zal dit leiden tot een methodiek om de innovatiesnelheid te vergroten en vernieuwingen in de infrastructuur snel en op een verantwoorde manier te introd uceren. Onderzoekslijn 4: Hindervrij bouwen In termen van kosten en baten bij de aanleg en onderhoud van infrastructurele werken, is hinder een van de belangrijkste belangrijke parameters. Behalve hinder voor de gebruiker zijn ook de omwonende belanghebbend. Om de hinder in tijd voor omwonende te verkorten wordt vooral ingestoken op het optimaliseren van de logistieke keten. In 2014 zijn geen projecten uitgevoerd met hindervrij bouwen als expliciet ontwikkelelement (met uitzondering van CargoVibes, zie hieronder). Veel van de projecten binnen de overige ontwikkelingslijnen kennen hun motivatie echter wel bij hindervrij bouwen. Zo staat een langere levensduur van wegen en constructies immers ook garant voor minder bouwhinder en is hinder een van de drijfveren voor veel van het onderzoek. In 2014 is het Europese project CargoVibes afgerond. In dit Europese project staat omgevingshinder door treintrillingen centraal en is nagegaan welke maatregelen effectief zijn en op welke wijze dit betrouwbaar kan worden gemodelleerd. De hiervoor ontwikkelde modellen zijn binnen het project CargoVibes experimenteel gevalideerd. Dit heeft uiteindelijk geleid tot het beschikbaar krijgen van een


33/46

gevalideerde beoordelingsmethodiek voor het beoordelen van trillingen door treinen. Onderzoekslijn 5: Virtueel bouwen Een kenmerk van de bouwwereld is het grote aantal spelers en of betrokkenen. Uit ervaring is bekend dat deze versnippering leidt tot bouwfouten. Automatiseringen in het ontwerpen bouwproces kunnen een bijdrage leveren in het terugdringen van bouwfouten en -kosten. Binnen de gebouwde omgeving is het concept van BIM tot op heden vooral gericht op gebouwen. Infrastructuur wordt gekenmerkt door trajecten (een brug is onderdeel van een netwerk waarin zich ook wegen bevinden). Verschillende objecten bevinden zich op verschillende schaalniveaus en vragen om verschillende karakteristieken in een nog te ontwikkelen objectenbibliotheek. Om hier meer inzicht in te verwerven is in 2012 is een Europees project gestart waarin samen met Rijkswaterstaat wordt geparticipeerd. Het project Virtual Construction for Roads (V-Con) heeft als uiteindelijk doel om data uitwisseling in de GWW optimaal te laten plaatsvinden. Het ontwikkelen van een standaard voor datauitwisseling heeft hierbij prioriteit. Binnen V-Con is een aanpak ontwikkeld die in de sector veel gebruikte informatie modelleringsstandaarden zoals IFC (voor het modelleren van kunstwerken), GIS (voor het modelleren van gebieden) en COINS (voor het modelleren van Systems Engineering) met elkaar verbindt en gebruik maakt van toekomstbestendige ICT methodieken volgens het Linked Open Data principe. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de semantic web technologie van het OWL. Deze hybride aanpak bevindt zich op het raakvlak tussen verschillende andere aanpakken in en maakt een geleidelijke overgang naar nieuwe methodieken mogelijk. In 2014 zijn binnen V CON de PCP documenten voor fase 1 afgerond en is in september een tender openbaar gemaakt. In totaal hebben 16 bedrijven zich ingeschreven met een aanbiedingen. Die aanbiedingen zijn geëvalueerd en er zijn 6 bedrijven geselecteerd om mee te doen aan fase 1 van het project. TNO is hierbij vooral betrokken op het functionele en technische deel. In het project wordt behalve met Rijkswaterstaat ook samengewerkt met onze strategische partner CSTB en de nationale wegbeheerders uit Zweden (Trafikverket). 3.3.3

Samenwerking Een deel van de projecten is in meer of mindere mate medegefinancierd door bedrijven, overheden of de EU. De meeste contra gefinancierde projecten betreffen onderzoeken die onderdeel uitmaken van een groter nationaal of internationaal onderzoeksprogramma. Daarnaast is, onder andere in TNO cofinancieringsprogramma’s, samengewerkt met brancheverenigingen en/of individuele bedrijven (MKB). Binnen het Vraaggestuurde programma is deelgenomen aan de volgende internationale projecten: CargoVibes, TRIMM, ECOLABEL, V-CON. Deze projecten, maat ook de projecten in minder formele internationale samenwerkings verbanden (zoals fib, JCCS, ESSC, RILEM, CEN, etc.) kenmerken zich door internationale samenwerking met bouwbedrijven, onderzoeksinstellingen en produ centen, voornamelijk op de gebieden constructieve veiligheid van stalen, aluminium en betonnen constructies, risicoanalyse en probabilistische methoden.


34 /46

De uitgevoerde INO-cofinancieringsprojecten betroffen: CQ-PMB, TopPrestatie en Vezelversterkt Asfalt. Het project CQ-PMB is eind 2014 afgerond. De overige projecten worden in 2015 vervolgd en naar verwachting afgerond. Voor de afstemming van de onderzoekswerkzaamheden is overleg geweest met het ministerie van Infrastructuur en Milieu en InfraQuest. Het expertisecentrum lnfraQuest is een samenwerkingsverband van Rijkswaterstaat, de Technische Universiteit Delft en TNO waarbij specialisten op het gebied van wegenbouw en civieltechnische constructies gezamenlijk werken aan kennisontwikkeling en vernieuwende, toekomstgerichte oplossingen. Gezien het strategisch belang van het expertisecentrum InfraQuest is een belangrijk deel van de kennisinvesteringen van de propositie Infrastructuur gericht op de kennisontwikkeling zoals InfraQuest die voorstaat. Deze ideeën zijn vastgelegd in de Masterplannen van InfraQuest. Verder hebben TNO en ProRail in 2013 een samenwerkingsovereenkomst getekend. Het doel van deze alliantie is om gezamenlijk bij te dragen aan een verbetering van het spoorsysteem in haar omgeving door innovaties te ontwikkelen en te realiseren. Daarbij staat de bundeling van de kennis van TNO over toekomstige mogelijkheden van nieuwe technologieën en toepassing van technologie uit andere sectoren met de kennis van ProRail over de spoorweginfrastructuur en omgeving centraal. Een deel van de op te pakken vraagstukken is momenteel niet eenvoudig oplosbaar met ‘in de markt’ verkrijgbare kennis en vragen om pre-concurrentiële kennis en innovatie. Waar mogelijk en relevant wordt getracht gebruik te maken van overheidsprogramma’s en (Europese) subsidies. De problematiek van ProRail sluit voor een deel aan op de prioriteiten zoals die ook binnen lnfraQuest zijn vastgelegd (voornamelijk bestaande constructies). Daarnaast kent ProRail ook haar eigen specifieke kennisontwikkelingspunten (deelsystemen): • Doorsnijden (overwegen, preventie koperdiefstal, suïcidepreventie en tunnelveiligheid) • Dragen en Geleiden (monitoring van railinfrastructuur en kunstwerken, verwerken informatie, geluid en trillingen en levensduurverlenging van kunstwerken) • Voeden (exploratief thema gericht op hybride voedingssystemen voor regionale lijnen) • Communicatie (exploratief thema gericht op toekomstige technologie en mogelijkheden en beperkingen voor spoorsysteem, onder meer interferentie UMTS). Binnen de samenwerking wordt daarnaast vormgegeven aan de volgende twee onderwerpen die een dwarsdoorsnede vormen van de deelsystemen uit de techniekvisie: (1) informatie en gedragsbeïnvloeding en (2) monitoring en asset management. Met name het deelsysteem ‘Doorsnijden’ en de laatstgenoemde dwarsdoorsnede is in dit opzicht relevant voor het onderhavige vraaggestuurde programma. Voor de problematiek rondom natte kunstwerken en waterbouwkundige constructies wordt intensief samengewerkt met Rijkwaterstaat en Deltares, maar ook met Marin, de TU Delft en het programma HWBP. Behalve de


35146

samenwerkingsovereenkomsten met Rijkswaterstaat en ProRail is er ook een samenwerkingsovereenkomst met Deltares. 3.3.4

Resultaten Bereikte resultaten en octrooien De resultaten van de verschillende projecten hebben geleid tot een verbeterd inzicht in de gestelde doelen en de wijze waarop deze positief kunnen worden beïnvloed. Vooral op het gebied van levensduurverlenging en monitoring zijn grote stappen gemaakt. In 2014 heeft dit onder andere geleid tot het eerste full scale bridge monitor systeem in Nederland (mogelijk Europa of de wereld). Op Europees gebied is een belangrijk deel van de ontwikkelde kennis op het gebied van beoordelingsmodellen voor bestaande constructies geïmplementeerd in daartoe geëigende richtlijnen. Alvorens deze richtlijnen zullen leiden tot Nederlandse en (daarna) Europese normen, dienen deze verder te worden ontwikkeld en wettelijk te worden geformaliseerd. Normaliter zijn dit trajecten van vele jaren. Het is de verwachting dat de Eurocode normen voor bestaande constructies omstreeks 2018 2020 van kracht zullen worden verklaard. -

De ontplooide initiatieven hebben in de afgelopen jaren geleid tot een aantal octrooien, of aanzetten daartoe. Op het gebied van reparaties van (beton)constructies is in de laatste twee jaar een onderzoek uitgevoerd om de levensduur van conventionele reparaties te verbeteren met behulp van elektrochemische reacties (electro-shock). Op basis van nieuwe resultaten in 2012 is de feasibilty voor het principe van de methode geleverd. Recent is een octrooiaanvraag positief bevonden voor deze verbeterde methode voor betonreparatie met langere levensduur (ElectroActive Repair, EAR) samen met NINU Trondheim. Verder wordt gewerkt aan de doorontwikkeling van het octrooi omtrent Hydrotalciet, een toevoeging aan nieuw beton of reparatiematerialen ter verbetering van de duurzaamheid. Samenwerking De resultaten binnen het vraaggestuurde programma zijn veelal behaald in nauwe samenwerking tussen de verschillende expertisegebieden, thema’s en programma’s (zoals de ETP’s Materialen, Modellen en AMSN). Daarnaast zijn een aantal projecten in een overkoepelende programma’s uitgevoerd (waaronder TNO cofinancieringsregeling en diverse Europese projecten). In de meeste gevallen zijn dergelijke onderzoeken uitgevoerd met andere (nationale en/of internationale) kennisinstituten en marktpartijen (zie ook paragraaf Samenwerking). Kennisoverdracht Kennisoverdracht is in de meeste gevallen in de projecten verankerd. Zo kent een aantal projecten expliciete workshops voor de kennisoverdracht en zijn een aantal publicaties verschenen (zie ‘output’). Behalve kennisoverdracht binnen de projecten was er ook kennisoverdracht in individuele besprekingen met klanten (via expertise of themaljn) en zijn er gedurende het jaar diverse presentaties gegeven, onder andere samen met de Technische Universiteit (maandelijkse colloquia met het MicroLab) en middels


36146

diverse (wederzijdse) lunchiezingen met de lnfraQuest partners (RijkswaterstaatrrU Delft).

Output Het Vraaggestuurde Programma heeft een veelheid aan resultaten opgeleverd in de vorm van onder andere rapporten, publicaties, presentaties en interviews. Een aantal van de publicaties is peer reviewed. Een gedetailleerd overzicht is gegeven in de verschillende KIP-verslagen met betrekking tot de propositie Infrastructuur. In totaal zijn omstreeks 14 peer reviewed publicaties geproduceerd en waren er ongeveer 30 conferentiebijdragen of bijdragen aan internationale workshops.

3.4

Deelprogramma Energie in de Gebouwde Omgeving

3.4.1

Inleiding Om de mondiale trends van toenemende schaarste van conventioneel winbare fossiele brandstoffen en de effecten van de voorspelde klimaatverandering te kunnen doorbreken, speelt de gebouwde omgeving een cruciale rol. 35% van het primaire energiegebruik is in de gebouwde omgeving en 30% van de CO2 uitstoot. 80% van onze tijd brengen we door in gebouwen. Uit de prognoses van onder andere International Energy Agency (IEA) blijkt dat niet alleen de verstedelijking toeneemt, maar ook het aandeel van het energiegebruik dat valt toe te schrijven aan de gebouwde omgeving. Een kentering is op mondiaal niveau nog niet zichtbaar. Het economisch belang van de bouwsector blijkt uit een aandeel van circa 7% in de Nederlandse werkgelegenheid en van 4,5% in het bruto nationaal product.

— oo

—I CD

cItJwoI1 cJwi4 Z5I 1

Nationaal energie gebruik

CiJWo, O

Het energiegebruik in steden neemt toe met 1.9% perjaar (ten opzichte van 1.6% totaal energiegebruik toename) tussen 2006 en 2030 [IEA outtook 2008].

Dit heeft er toe geleid dat het thema Energie in de gebouwde omgeving de laatste jaren steeds meer aandacht krijgt. De nationale en Europese ambities ten aanzien van de gebouwde omgeving komen kort samengevat neer op: • De realisatie van een energie neutrale nieuwbouw en 20-35% C02 reductie in de totale gebouwde omgeving in 2020 (ten opzichte van 1990); • Een halvering van het totale energiegebruik in de gebouwde omgeving in 2030; • Het streven naar een energie neutrale gebouwde omgeving medio deze eeuw.


37 146

Reductie van het energiegebruik en de toenemende inzet van duurzame energiebronnen kan niet los gezien worden van de behoeften van de eindgebruikers in de gebouwde omgeving. De wisselwerking tussen eindgebruiker en gebouw/installatie is een dominante factor voor het uiteindelijke energiegebruik in energiezuinige of energie producerende gebouwen. Essentiële randvoorwaarde voor een succesvolle transitie is dat het comfort- en gezondheidsniveau in gebouwen toeneemt, of op zijn minst gelijk blijft. Dit blijkt zowel uit recente voorbeelden van renovatietrajecten als meer gedateerde voorbeelden als de na-isolatie en kierenjacht in de jaren ‘70 van de vorige eeuw. Afhankelijk van de uitvoering is in beide situaties een toename van discomfort aangetroffen als bijeffect van de energiebesparingsmaatregelen. Recente voorbeelden hebben verder laten zien dat gebruikersgedrag een dominante factor kan zijn voor wat betreft de effectiviteit van de doorgevoerde maatregelen. Het mogelijk maken van een energie producerende gebouwde omgeving in 2050 onder de randvoorwaarde van een gezond en comfortabel binnenmilieu door het ontwikkelen van technologieën, materialen en methodieken, deze toepasbaar te maken en geaccepteerd toegepast te krijgen. Enkele kernproducten hiervoor zijn compacte thermische opslag, miniaturisatie van HVAC (Heating, Ventilation and AirConditioning) voor de bestaande bouw, multifunctionele geïntegreerde ventilatiesystemen, ondersteunende instrumenten voor duurzaam beheer en onderhoud, en databases om te kwantificeren dat energiebesparing samen gaat met een betere kwaliteit van het binnenmilieu. Het voorliggende programma hangt nauw samen met het Vraaggestuurde Programma Energie besparing gebouwde omgeving binnen de TKI EnerGO, topgebied Energie. De nadruk van het Vraaggestuurde Programma EnerGO ligt op technologieontwikkeling. De nadruk van het deelprogramma Energie in de gebouwde omgeving ligt juist meer op de ontwikkeling van instrumenten, modellen, methodieken en databases die een goede, effectieve implementatie in gebouwen en wijken mogelijk moeten maken. De impact van het deelprogramma ‘Energie in de gebouwde omgeving’ ligt op drie niveaus: maatschappij, economie en eindgebruiker. Reductie energiegebruik Betaalbaar, gezond en comfortabel binnenmilieu Nieuwe technologie, producten en diensten Maatschappij, Economie Eindgebruiker.

Impact deelprogramma Energie in de gebouwde omgeving.

Maatschappelijke impact wordt bereikt door technologieën en methodieken te ontwikkelen die het primaire energiegebruik in de gebouwde omgeving helpen te


38146

reduceren. Een voorbeeld is de ontwikkeling van de modellen die mede ten grondslag liggen aan de Energie Prestatie Gebouwen. Economische impact wordt bereikt door de ontwikkeling van nieuwe producten in cofinancieringsprojecten met bedrijven en kennisoverdracht naar MKB brancheorganisaties als Uneto-VNI, De Koepel, T\/VL en Glaskracht, het mogelijk maken van het leveren van nieuwe diensten als comfortlevering en ‘performance contracting’, de introductie van nieuwe technologieën en methodieken en natuurlijk de reductie van het energiegebruik bij snel stijgende energieprijzen. De impact op de eindgebruiker wordt bereikt door technologieën, methodieken en protocollen te ontwikkelen die positief bijdragen aan het creëren van een betaalbaar, gezond en comfortabel binnenmilieu. Voorbeelden zijn de ontwikkeling van nieuwe ventilatiesystemen voor scholen (ten behoeve van de verbetering van de kwaliteit van het binnenmilieu) en de ontwikkeling van duurzaam beheer- en onderhoudsprotocollen (gelijktijdige energiebesparing en verbetering van het comfortniveau in kantoorgebouwen). De doelgroep bestaat uit: 1) Overheden op verschillende schaalniveaus; 2) Toeleverende industrie, bestaande uit enkele grote bedrijven en MKB-ers. Het MKB wordt rechtstreeks benaderd en deels via relevante brancheverenigingen als Uneto-VNI en Bouwend Nederland; 3) Bouw- en installatiesector; 4) Gebouw eigenaren en beheerders. Het energiegebruik zal vergaand gereduceerd moeten worden in zowel de bestaande (renovatie) als de nieuwbouw, in zowel de woningbouw als de utiliteitsbouw. Uit onderzoek is gebleken dat door energiebesparende technologieën en maatregelen de primaire energievraag met ca. 50-70% teruggebracht kan worden. Dit betekent dat de resterende energievraag op duurzame wijze ingevuld moet worden om een energie neutrale of zelfs een energie producerende gebouwde omgeving mogelijk te maken. Het gebruik van duurzame energiebronnen en decentrale opwekking is noodzakelijk. Een sterke reductie van de energievraag is alleen duurzaam te realiseren door verstandige inzet van energie door de gebruikers (gedrag) en goed functioneren van installaties gedurende de gebruiksfase, waarbij de behoeften van de eindgebruikers niet uit het oog mogen worden verloren. De hiervoor benodigde technologie en ondersteunende methodieken worden ontwikkeld in drie onderzoekslijnen: a. Verbetering energieprestatie en integratie duurzame energie; b. Verbetering binnenmilieu kwaliteit; c. Prestatieborging tijdens de gebruiksfase.

De eerste onderzoekslijn, verbetering energieprestatie en integratie duurzame energie, is vooral gericht op de ontwikkeling van nieuwe technologieën en systemen om de energieprestatie of de energie-efficiëntie te verbeteren en duurzame energiebronnen zo effectief mogelijk te integreren. De resultaten zijn technologieën, systemen en producten die noodzakelijk zijn om energie-efficiënte gebouwen (bestaande bouw) en energie- producerende gebouwen (nieuwbouw) te realiseren en bevat onder andere nieuwe technologieën om zeer efficiënt warmte of koude te kunnen produceren (efficiënte energiecon versie), bijvoorbeeld warmtepompen gebaseerd op magneto-calorische principes, ontwikkeling van een


39146

klimaat adaptieve gevel om de invloeden van het buitenklimaat op het binnenklimaat zoveel mogelijk te beperken (innovatieve bouwfysica) en de ontwikkeling van systemen om compact en vrijwel verliesvrij warmte te kunnen opslaan (thermische opslag). De tweede onderzoekslijn, verbetering kwaliteit binnenmiieu, heeft als doelstelling de kwaliteit van het binnenmilieu beter te kunnen bepalen en te verbeteren door het ontwikkelen van innovatieve technologieën zoals geïntegreerde multifunctionele ventilatiesystemen. In de eerste twee onderzoeksljnen worden de technologieën, methodieken en modellen ontwikkeld die noodzakelijk zijn om een energie producerende gebouwde omgeving met een gezond en comfortabel binnenmilieu te realiseren. In de derde onderzoekslijn, prestatieborging tijdens de gebruiksfase, worden methodieken ontwikkeld om te waarborgen dat de potentiële prestaties ook daadwerkelijk gedurende de gehele levensduur en gebruiksduur van een gebouw en/of installatie worden behaald. Daarnaast wordt in deze onderzoekslijn ook een integraal energie-afwegingsmodel op wijkniveau ontwikkeld, waarbij met alle energiedragers, de verschillende energie-opwekkers en gebruikers rekening wordt gehouden. Dit om energetische sub-optimalisatie binnen wijken te voorkomen. Hierbij is het voor de ontwikkeling en effectieve implementatie van de benodigde technologieën en methodieken noodzakelijk dat (reken)modellen worden uitgebreid c.q. worden doorontwikkeld en gevalideerd met metingen onder laboratoriumcondities en gekoppeld aan monitoring in de praktijk. Het ontwikkelen van nieuwe rekenmodellen en onderzoeksfaciliteiten is een essentieel onderdeel van het programma. 3.4.2

Uitvoering in 2014

Uitvoeringprogramma De economische crisis is ook nog in 2014 van invloed geweest op het Deelprogramma Energie in de Gebouwde Omgeving’. De bouwsector (en de toeleveranciers) zijn belangrijke stakeholders voor dit programma. De sector is in 2014 nog niet hersteld en zeker nog niet terug op het niveau van voor de crisis. Co-financieringsptojecten worden hierdoor traag opgestart. De co-financiers hadden duidelijk meet tijd nodig om een investerings beslissing te nemen. Dit heeft tot vertraging geleid van de technologleontwikkeling. Vraagsturing Naast de reguliere overleggen met stakeholders en partners in diverse projectgebonden samenwerkingsverbanden, klankbordgroepen en frequente bilaterale contacten met brancheverenigingen en overheid, participeert TNO in belangrijke samenwerkingsverbanden als KiC lnnoEnergy, PPP EeB en EERA Smart Cities. De werkzaamheden binnen dit deelprogramma zijn over het algemeen ingebed in nationale een internationale samenwerkingsverbanden. KIC lnnoEnergv De Knowledge Innovation Community InnoEnergy is eind 2009 door het EIT toegekend. De co-locatie Benelux richt zich op energie in de gebouwde omgeving. In deze KIC werken kennisinstellingen en industriële partijen samen om de innovation triangle (onderwijs, onderzoek, business) op het gebied van duurzame


40146

energie te versterken. TNO is partner binnen de KIC InnoEnergy en thematic leader van het thema ‘Intelligent Energy Efficient Buildings and Cities’. PPP EeB: Public Private Partnership Energy Efficiency in Buildings (Onderdeel FP 7 & Horizon 2020) Het Europese PPP EeB is door Bouygues, Arup, Saint Gobain, Philips, Stiebel Ettron, EDE, Mostostal, D’Appolonia en Acciona opgericht om het energiebeleid en industriebeleid hand in hand met elkaar te laten gaan, zodat terugdringen van het energiegebruik in de gebouwde omgeving samengaat met versterking van het bedrijfsleven. Versterking van het thema energie in de gebouwde omgeving kan er voor zorgen dat binnen de waardeketens in deze sector een aanzienlijke versterking van de economische toegevoegde waarde kan ontstaan voor het bedrijfsleven. Deze aanpak is ondersteunend aan de overheidsambities. Samenvatting samenwerkingsverbanden 1. Kennisinfrastructuur a. KiC InnoEnergy (binnen de co-locatie Benelux: TNO, Technische Universiteit b. Eindhoven, Katholieke Universiteit Leuven, Vito, Laboretec en Eandis) c. Internationale samenwerking met VTT, Sintef, Vito, Technalia, CEA d. ENBRI: European Building Research Network e. EERA Smart Cities (vrijwel alle Europese kennisinstituten op het gebied van energie in de gebouwde omgeving) f. Diverse IEA samenwerkingsverbanden (onder andere Annex 5, 47 en 53) 2. Publiek en privaat a. EeB-Association (Bouygues, Amp, Saint Gobain, Philips, Stiebel Eltron, EDF, Mostostal, D’Appolonia en Acciona). b. INIVE: Europese samenwerking HVAC industrie c. EeB-NLP (circa 50 Nederlandse industriële partners) d. TKI-EnerGO: nationale publiek-private samenwerking op het gebied van energie in de gebouwde omgeving. e. SEAC: samenwerking tussen Holland Sotar, TNO en ECN op het gebied van toepassing van zonne-energie.

3.4.3

Resultaten Begin 2012 is besloten om het deelprogramma ‘Energie Gebouwde Omgeving’ op te splitsen in twee programma’s: een deelprogramma ‘Energie gebouwde omgeving’ binnen het Vraaggestuurd Programma Duurzaam bouwen, en een nieuw Vraaggestuurd Programma Energie Gebouwde Omgeving in lijn met de TKI EnerGO binnen de topsector Energie. De technologieontwikkeling wordt nu grotendeels uitgevoerd binnen het Vraaggestuurde Programma EnerGO (gekoppeld met de TKI EnerGO). De methodiekontwikkeling, de ontwikkeling van analyse-instrumenten en rekenmodellen zullen vooral gebeuren in het Vraaggestuurde Programma Duurzaam Bouwen, deelprogramma Energie in de


41/46

Gebouwde Omgeving. Uiteraard is er een grote samenhang en interactie tussen de twee deelprogramma’s. De belangrijkste resultaten zijn: a. Verbetering energieprestatie en integratie duurzame energie Deze onderzoekslijn is in 2014 grotendeels uitgevoerd binnen het Vraaggestuurd Programma EnerGO en zal daar gerapporteerd worden. b. Verbetering kwaliteit binnenmilieu Bepaling binnenluchtkwaliteit In het binnenmilieu spelen o.a. de volgende stoffen een rol bij het ontstaan van gezondheidsklachten: vocht/schimmels, allergenen, verbrandingsproducten (onder andere tabaksrook), vluchtige organische stoffen, radon en asbest. Door de Gezondheidsraad en het RIVM wordt voor het binnenmilieu een aantal problemen gesignaleerd: problemen door verminderde natuurlijke ventilatie door energiebesparingsbeleid; effecten klimaatverandering op binnenmilieu (o.a. stijging van gezondheidseffecten door een te hoge binnentemperatuur); nieuwe gezondheidsrisico’s door uitdampen van weekmakers uit PVC oppervlakken en PAK-concentraties in de lucht; ontbreken van een bepaling waarmee vastgesteld kan worden bij welke mate van blootstelling in bijvoorbeeld de schoolsituatie nadelige effecten beginnen op te treden. -

-

-

-

De binnenluchtkwaliteit is dus afhankelijk van verschillende en uiteenlopende factoren. Dit kan leiden tot een slecht en ongezond binnenmilieu. Hierdoor staan mensen in omsloten ruimten bloot aan 5 tot soms wel 100 keet zo hoge concentratie complexe mengsels dan in de buitenlucht. Een simpele methode die in een keer een relatie kan blootleggen tussen de samenstelling van de binnenlucht en de mogelijke gezondheidseffecten is gewenst door regelgevende instanties. In 2012-2013 is geconcludeerd dat nog een relatief grote inspanning nodig is om tot werkende sensoriek te komen en werd besloten binnen het voorliggende VP momenteel geen eigen sensoriek te ontwikkelen maar mee te liften op ontwikkelingen binnen andere domeinen. Om hier zicht op te houden zal, periodiek een evaluatie van de status van sensoren worden uitgevoerd. In 2014 is een literatuur studie verricht en een rapport geschreven over biosensing technieken die bruikbaar zijn voor karakterisatie van de kwaliteit van het binnenmilieu gericht op Micro-organismen(Microben, Allergenen, Legionella en VOC’s (formaldehyde). Verbetering binnenmilieukwaliteit door ventilatie De nieuwe generatie woningen is vergaand geïsoleerd en luchtdicht. Vanuit beheersing en borging van een goede luchtkwaliteit vereisen dergelijke woningen nieuwe ventilatie-systemen. Systemen die qua prestaties hoog betrouwbaar, ‘fail save’ en gebruiksvriendelijk zijn. De huidige ventilatiesystemen, maar ook de filtersystemen voldoen daar nog niet aan. Doelstelling is om door de ontwikkeling van ventilatie- en filtersystemen de binnenluchtkwaliteit te verbeteren, het comfortniveau te verbeteren en energie te besparen. In 2014 zijn verbeteringen

TNO-rapport TNO 2015 Ri 03041

42 146

ingebracht in de numerieke modellen waarin de de koppeling wordt gemaakt tussen binnenmilieukwaliteit en energieprestatie. De modellen worden geschikt gemaakt om ook multi-zone ventilatie en verschillende vormen van vraagsturing (RV, multigas, etcetera) te kunnen doorrekenen. De afgelopen jaren is gekeken naar mogelijkheden om TNO’s computermodellen voor het modelleren en simuleren van luchtstromingen, energie, installaties en comfort in gebouwen inzetbaar te houden in de toekomst en verder te ontwikkelen en goed inzetbaar te houden (zowel als instrument ten behoeve van beleidsondersteuning als toepasbaar gereedschap om woningen, kantoren, publieke gebouwen, qua energieprestatie en comfort te verbeteren. Het afgelopen jaar is zowel gewerkt aan het doorontwikkelen van de standaard code TRNSYS, als dat het alternatief op basis van Modelica / IEA Annex 60 is opgezet. De open modelgebaseerde simulatieomgeving Modelica is veelbelovend voor de verdere ontwikkeling van de modellen. In deze open flexibele omgeving kunnen modellen worden aangepast en verder ontwikkeld. Internationaal hebben afgelopen jaren verschillende instellingen als LBNL en KU Leuven diverse componenten / bibliotheken ontwikkeld voor het simuleren van gebouwen en installaties in Modelica. Binnen de IEA Annex 60 (2013-2016) wordt veel van deze kennis en hulpmiddelen van gebouwen installatiemodellen in Modelica bijeengebracht. Aansluiten bij IEA Annex 60 biedt de mogelijkheid gebruik te kunnen maken van de expertise van anderen en op die manier op een (kosten)efficinte wijze kennis over Modelica op te bouwen en onze eigen modellen op te zetten en verder te ontwikkelen. Voor de komende EPC-verlagingen is een sleutelrol toebedacht aan een nog energiezuiniger ventilatiesystemen. De voorgaande besparingen zijn bereikt door anticiperen op verstoringen door windvariatie, afstemming van de ventilatie op de behoefte en toepassing van (voornamelijk centrale) warmteterugwinning (WTW). In de praktijk vallen de besparingen met WTW tegen vanwege een hoog stroomgebruik, onbalans tussen toe- en afvoer, warmteverliezen in de aangesloten kanalen en functieverlies door verstopping met condens. Een tekortkoming is voorts dat teruggewonnen warmte ook wordt teruggevoerd naar vertrekken en/of op momenten dat daaraan geen behoefte is (hoewel het nog stookseizoen is). Op de oververhitting die dan ontstaat, reageren bewoners door het openen van spuiramen. Door deze grove wijze van overtollige warmte lozen, wordt echter ook veel kostbare stookwarmte afgevoerd. Per saldo wordt dan zelfs twijfelachtig of de WTW nog bespaart in voortgaand energiezuiniger woningen. Het afgelopen jaar is een analyse uitgevoerd naar de eisen en wensen voor de ventilatiefuncties, deze zijn vertaald naar eisen met betrekking tot warmte-uitwisseling en drukopbouw bij drie representatieve niveaus van luchtvolumestroom (resp. afvoer van lichaamsgeuren, vocht en warmte) en is een optimalisatie van de grootte van het warmte-terugwinelement op deze grootheden uitgevoerd. Tevens is een luchtgordijnenopstelling in het MEC Bouwlaboratorium van TNO opgebouwd, uniek en essentieel om de behoefte aan WTW testen en innovaties op te kunnen pakken.

c. Prestatieborging tijdens de gebruiksfase (instrument en modelontwikkeling) De afgelopen jaren zijn complexe modellen ontwikkeld die gebruikt worden voor de ontwikkeling van de EPG en GEN standaarden. De eerste modellen zijn al in de


43 /46

jaren ‘90 van de vorige eeuw ontwikkeld. Door de jaren heen zijn de modellen steeds verder uitgebouwd, doorontwikkeld en complexer geworden. In 2014 is het zogeheten WIS model geupgrade (van een XP-tool naar een tool die draait onder Windows) en waren er enkele inhoudelijke upgrades. Deze upgrades waren nodig om enkele bugs uit de orginele tool te halen en WIS tevens te updaten naar de nieuwe Europese (CEN) normen. WIS is het Window Information System, een software tool waarmee de thermische en optische karakteristieken van samengestelde raamsystemen kunnen worden bepaald uit de karakteristieken van de afzonderlijke componenten (bijv. glas, kozijn, zonwering, geventileerde luchtspouw etc.). TNO beschikt over de source code van deze, mede door ons, ontwikkelde tool. De kracht van WIS, ten opzichte van concurrerende modellen, zit hoofdzakelijk de databasestructuur, waarmee fabrikanten makkelijk hun producten en de tool kunnen opnemen, en de koppeling met de EU normen. Naast het kunnen rekenen aan energieprestaties is het wenselijk snelle en goedkope meetapparatuur te ontwikkelen om de effectiviteit van renovatietrajecten te bepalen. Luchtdoorlatendheid is een van de bepalende factoren voor ventilatieenergieverliezen in gebouwen ten gevolgen van luchtlekken. Luchtdoorlatendheid van gebouwen, woningen, wordt gemeten met de zogenoemde blowerdoor test’ (opblaasmeting). De bepaling per woning is momenteel te kostbaar, ca. 1000 euro per woning, en tijdsrovend waardoor het aantal metingen veelal tot één of slechts enkele nieuwbouw- of renovatiewoningen beperkt blijft. Door slim gebruik te maken van het ventilatiesysteem van de woning zelf, om daarmee Iuchtdrukvariaties te genereren, kan de luchtdoorlatendheid van de woning eenvoudiger worden bepaald. Voor de analyse is een rekenmodel in de vorm van een app/pc programma voorzien, dat kan aangeven of de luchtdoorlatendheid te groot is en welke energieverliezen hiermee zijn gemoeid. Lekken kunnen vervolgens worden opgespoord en gedicht. Economisch/maatschappelijk gaat het om het reduceren van het energiegebruik van woningen door het reduceren van te grote luchtlekken, verminderen van woonlasten door lager energiegebruik en betere controle (minder verstoring door Iekstromen) van de systeemventilatie. Het leidt dus uiteindelijk tot verbeterde woonkwaliteit. De methode geeft de bouwketen de mogelijkheid zelf de kwaliteit van de gebouwschil te bepalen en hiernaar direct corrigerend te handelen.


44146

Renoveer jezelf rijk Vanwege de numerieke aantallen is door het slim toepassen van energiebesparende maatregelen binnen renovatietrajecten de grootste energiewinst in de gebouwde omgeving te behalen. Kansrijke concepten worden onderzocht via metingen en analyse, wat kansen levert op productinnovatie voor fabrikanten en zekerheden biedt naar opdrachtgevers of energiebesparing daadwerkelijk wordt behaald. TNO is hierbij onder andere actief binnen: • Het Platform 31 Monitoring project waar TNO input en sturing geeft aan de technische, procesmatige en sociale monitoring aspecten. Voor de technische monitoring is Van Beek betrokken die veel ervaring heeft met het uitlezen van slimme meters. Voor de Sociale monitoring is RIGO betrokken. • Voor het automatisch verwerken/analyseren van meetgegevens wordt gebruik gemaakt van modellen en sotfware die zijn ontwikkeld door TNO. • Een aantal van de meest recente woningen die zijn gemonitord zijn nul-op-demeter of, onder specifieke omstandigheden, zelfs energieleverend. Economisch/maatschappelijk gaat het om het reduceren van het energiegebruik in woningen. De bouwketen wordt de mogelijkheid geboden zelfde kwaliteit van de gebouwschil te bepalen en hiernaar corrigerend te handelen. Door de invoering van slimme monitoringstechnieken wordt de invoering van prestatiecontracten mogelijk gemaakt.

Voor renovatie

Na renovatie

In het verleden zijn veel energiebesparende technieken ontwikkeld, toch worden ze nog maar beperkt toegepast. Vaak zijn de integrale prestaties ook minder dan verwacht. Belangrijke oorzaken liggen in het onvoldoende op elkaar afgestemd zijn van de technieken, slechte integratie in de bestaande bouw en onbekendheid bij de installateurs, bouwers en gebruikers. De doelstelling en aanpak van het Europese HERB project is om een aantal gestandaardiseerde renovatiepakketten te definiëren met een energiebesparingspotentie tot 80%, te simuleren en zo nodig nieuwe modellen te ontwikkelen, verbeterde control algoritmen te ontwikkelen voor een betere en eenvoudigere integratie, en uiteindelijk de integrale energieprestatie en comfortbeleving te monitoren in een aantal praktijk-experimenten. Bij de uitvoering van het HERB project wordt samengewerkt met Energiesprong/Plafform 31. Een gestandaardiseerde methodiek is ontwikkeld om het energiegebruik en het comfortniveau van woningen voor en na renovatie te berekenen en in 2014 is een vervolg gegeven aan het ontwikkelen van verbeterde control-algoritmen om de ventilatie, verwarming, koeling en zonwering integraal aan te sturen. Het HERB project loopt van 2013 tot eind 2015.


45/46

Om de doelstelling van een energie neutrale gebouwde omgeving te realiseren, is optimalisatie op wijkniveau noodzakelijk. Als de nieuwbouw energie producerend wordt en de bestaande bouw nog effectief energiegebruiker is, dan zal er dus energie uitgewisseld moeten worden, worden opgeslagen of gebufferd om totaal energie neutraal te kunnen worden. Een bijkomende reden voor energie optimalisatie op wijkniveau zijn de problemen die ontstaan bij grootschalige inzet van decentrale duurzame energiebronnen. De eerste problemen bij grootschalige inzet van PV, warmtepompen of windenergie hebben zich al voorgedaan. Gelijktijdige inschakeling van de warmtepompen hebben geleid tot een overbelasting van het elektriciteitsnet, niet alle PV panelen kunnen de volledige capaciteit terug leveren op piekmomenten en windmolens worden vaak uitgeschakeld om soortgelijke problemen te voorkomen. Naast hardware oplossingen zoals compacte manieren van opslag is er ook behoefte aan intelligente software instrumenten, modellen en databases waarmee op gebiedsniveau ontworpen, gepland, geoptimaliseerd of gestuurd kan worden. Dit zijn meestal meer integrale instrumenten waar diverse modellen aan elkaar gekoppeld moeten kunnen worden. De huidige beschikbare instrumenten zijn daartoe slechts zeer beperkt in staat. Het zijn veelal gesloten instrumenten. Een platform gebaseerd op open-source en open-standards zou koppeling van verschillende modellen sterk vereenvoudigen en een beter integraal ontwerp, planning en optimalisatie (over verschillende nodes in de wijk heen) mogelijk maken. De ontwikkeling en demonstratie van een dergelijk platform is de doelstelling van het Europese project Odysseus. Hierin worden de specificaties gedefinieerd waaraan de (modellen) communicatie binnen het platform moet voldoen, en wordt het platform ontwikkeld en gedemonstreerd in twee steden. Het Odysseus platform zal vooral gebruikt gaan worden in de operationele fase en dus zeer geschikt zijn voor dynamische toepassingen (koppeling met, en gebruik van monitoringsdata). Het Odysseus project loopt van 2013 tot eind 2015. Samenwerking De resultaten binnen het vraaggestuurde programma zijn binnen TNO veelal behaald in nauwe samenwerking tussen de verschillende expertisegebieden en programma’s (bijvoorbeeld het ETP Materialen en Modellen). Daarnaast is een groot aantal van de projecten in samenwerkingsverbanden uitgevoerd (waaronder TNO cofinancieringsprojecten en diverse Europese FP7 en KiC projecten) met andere nationale en internationale kennisinstituten en marktpartijen. Kennisoverdracht naar doelgroep Kennisoverdracht naar de doelgroep is op verschillende manieren gebeurd (o.a. bijdragen en symposia, beurzen, gerichte bedrijfsbezoeken, deelname in studentenprojecten, etc.). Diverse artikelen en enkele interviews zijn in vakbladen gepubliceerd. Daarnaast zijn enkele MKB technologieclusters en innovatiecontracten opgestart en uitgevoerd met een brede deelname vanuit de toeleveranciers.


4

46146

Ondertekening Delft, 27 februari 201

TNO Ir. Urbanisation

for life î nnovation TNO-rapport TNO 2015 R10304 Leefomgeving Van Mourik Broekmanweg XE Delft Postbus M Delft

Recommend Documents