1
Rapport 13.2.312 Samenvatting
Cleantech Playground: op weg naar gesloten kringlopen
InnovatieNetwerk
2
Rapport 13.2.312 Samenvatting
Cleantech Playground: op weg naar gesloten kringlopen Eva Gladek, Metabolic Projectleider InnovatieNetwerk: Joost Reus InnovatieNetwerkrapport nr. 13.2.312 Samenvatting, Utrecht, juni 2013 Lees meer over ‘Cleantech Playground’: http://tinyurl.com/ad93cxx
Steden verbruiken natuurlijke hulpbronnen. Ze consumeren energie en grondstoffen, en produceren afval. Om steden duurzamer te maken, is het noodzakelijk dat ze zelfvoorzienend worden en dat ze leren waardevolle stofstromen en energie terug te winnen voor lokaal gebruik. De Cleantech Playground (CTP), die is ontwikkeld met steun van InnovatieNetwerk, is een proeftuin voor schone technologie midden in de stad. Het concept wordt in Amsterdam Noord in twee aangrenzende gebieden gerealiseerd: een broedplaats voor creatieve ondernemers (De Ceuvel) en een drijvende woonwijk (Schoonschip). Voedselproductie (deels onder glas) wordt gecombineerd met decentrale energieopwekking, waterzuivering en verwerking van organisch afval. Het uiteindelijk doel is om kringlopen zoveel mogelijk te sluiten, nieuwe duurzame technologieën te ontwikkelen en mensen te inspireren om dergelijke technieken ook in hun eigen omgeving toe te gaan passen.
3
Hoe kunnen we steden duurzamer maken? Kostbare grondstoffen lekken weg Steden zijn grootverbruikers. Ze zijn het afvoerputje van natuurlijke hulpbronnen zoals voedsel, fossiele energie, metalen, mineralen en andere waardevolle stoffen. Ondanks de enorme sociale, culturele en economische potentie van steden, produceren ze grote bergen afval en verslinden ze fossiele brandstoffen. Het merendeel van de materialen en grondstoffen die in een stad ingevoerd worden, eindigt uiteindelijk als afval dat niet meer wordt hergebruikt. Door het grote verlies van waardevolle stoffen is het noodzakelijk om stedelijke kringlopen steeds meer te gaan sluiten. Nutriënten zoals fosfaat en nitraat, die essentieel zijn voor voedselproductie, worden met de dag schaarser of raken verloren en vervuilen het milieu. Behalve voedsel zijn ook schoon drinkwater en energie eerste levensbehoeften. Omdat er steeds grotere tekorten dreigen te komen aan deze natuurlijke hulpbronnen, kunnen we het ons simpelweg niet meer veroorloven om deze te verspillen. Wereldwijd werken overheden aan de vermindering van de milieu-impact van steden. Maar werkelijk duurzame steden zijn moeilijk te realiseren. Een compleet nieuwe infrastructuur, die systematisch efficiënter omgaat met hulpbronnen in een stedelijke omgeving, is door de grote hoeveelheid verschillende publieke en private spelers, moeilijk te ontwerpen, te plannen en te implementeren. Zowel burgers als beleidsmakers staan voor de grote uitdaging om gedrag te veranderen en om nieuwe strategieën voor een efficiëntere infrastructuur te implementeren. Voor steden die duurzamer willen worden en kringlopen willen sluiten, zijn onduidelijke informatie, afhankelijkheid van de bestaande grootschalige infrastructuur en verschillende politieke en economische belangen de grootste belemmeringen.
4
Hoe kunnen we steden duurzamer maken?
De stedelijke kringlopen sluiten Momenteel leeft 51% van de wereldbevolking in een stedelijke omgeving. Steden groeien snel waardoor in 2030 ongeveer 60% van de wereldbevolking (ofwel 4,9 miljard mensen) in steden woont. Met de aanhoudende trend van verstedelijking is het essentieel om kringlopen te gaan sluiten en steden nettoproducenten van grondstoffen te maken. Deze transformatie van een lineaire naar een circulaire economie vraagt om de adoptie van nieuwe technologieën, nieuwe infrastructurele modellen en een collectieve mentaliteitsverandering. Een werkelijk duurzame stad wordt gekenmerkt door gesloten kringlopen en circulaire stofstromen. Steden kunnen onafhankelijk worden van fossiele brandstoffen door gebruik te maken van duurzame, zelfopgewekte elektriciteit en warmte. In een circulair ingerichte stad maken afvalwaterzuiveringen niet alleen het water schoon, maar winnen ook biogas en waardevolle nutriënten voor voedselproductie. Regenwater wordt niet gezien als overlast, maar als een gemakkelijk toegankelijke bron van schoon drinkwater. Met behulp van decentrale technologieën wordt optimaal gebruik gemaakt van de natuurlijke hulpbronnen die de stad binnenkomen, en worden energie en grondstoffen lokaal teruggewonnen. Geavanceerde sensor- en monitoringsystemen helpen burgers bij het volgen van een duurzamere levensstijl en bieden inzicht in gedrag en verbruik.
Praktijkervaring opdoen Om te leren hoe kringlopen in steden gesloten kunnen worden, is het van belang om praktijkgerichte kennis en ervaring op te doen. Hiervoor is het concept Cleantech Playground (speeltuin voor schone technologie) ontwikkeld. Dit concept maximaliseert de mate van zelfvoorziening in de stedelijke omgeving en het draagt bij aan de transitie naar een circulaire economie, door nieuwe technologieën en duurzame systemen in de praktijk te testen. De Cleantech Playground is ontwikkeld voor twee aangrenzende pilotlocaties in Amsterdam Noord: De Ceuvel en Schoonschip, gelegen aan het Johan van Hasseltkanaal. De Ceuvel, waarvan de eerste ontwikkelingsfase in het voorjaar van 2013 is gestart, is een tijdelijk bedrijventerrein van gerecyclede woonboten die gedurende een periode van tien jaar op land zijn geplaatst. De pilot Schoonschip, een drijvende woonwijk voor 48 families, staat gepland voor
5
2014. De Cleantech Playground wordt voor beide terreinen in fasen ontwikkeld. Het plan combineert hightech- met lowtechinstallaties, betrekt de toekomstige gebruikers/bewoners in het bouwproces en maakt optimaal gebruik van afvalmaterialen.
6
De Ceuvel
Een artistieke impressie van het De Ceuvel-gebied. Het ontwerp en de impressie van het gebied zijn gemaakt door architectenbureau space&matter en Delva Landscape Architects.
De Ceuvel wordt een bedrijventerrein voor creatieve en sociale ondernemingen, grenzend aan het Johan van Hasseltkanaal, een zijtak van het IJ in Amsterdam Noord. Het land is verkregen voor een lease van tien jaar van de Gemeente Amsterdam, na een aanbestedingsprocedure die is gewonnen door architectenbureau space&matter en Marjolein Smeele. De zwaar vervuilde grond van het voormalige industrieterrein wordt gereinigd door een fytoremediatiepark (“The Forbidden Garden”), die is ontworpen door Delva Landschapsarchitecten in samenwerking met Universiteit Gent. Afgeschreven woonboten, omgebouwd tot kantoren, ateliers en workshopruimten, worden verdeeld over het terrein. In samenwerking met space&matter en een constructiebedrijf wordt elk van de boten uniek, duurzaam, functioneel en esthetisch ontworpen. Daarnaast krijgt het De Ceuvel-terrein ook een publiek toegankelijk theehuis en een bed & breakfast.
7
De Cleantech Playground zal in drie fasen worden gebouwd, waardoor het De Ceuvel-terrein vrijwel geheel zelfvoorzienend wordt. Concreet worden de volgende doelen nagestreefd: 100% duurzame warmte en warmwatervoorziening De voormalige woonboten worden gerenoveerd en geïsoleerd tot ‘passiefhuisstandaard’ om de warmtevraag te minimaliseren. Om in de overgebleven warmte- en warmwatervraag te voorzien, worden de boten uitgerust met een slim verwarmingsysteem met warmtepomp en warmte-terugwin ventilatie. 100% duurzame elektriciteit De energievraag van de kantoren wordt geleverd door PV zonne-energiesystemen. 100% afvalwater- en organisch-afvalbehandeling Al het afvalwater en organisch afval op het terrein wordt behandeld in een Decentralized Sanitation and Resource Recovery (D-SARR)-systeem, een modulaire biovergister en grondstofterugwininstallatie. ‘No-flush’-
8
De Ceuvel
PV Cells with concentrator 480 m²
Solar Water Heat Collectors 384 m²
sunlight
Rooftop Greenhouses 490 m²
rainwater
electricity
electricity
100.000 kWh hot water 1.300 m3 water 2.000 m3
Hot Water Storage 150 m3
Filtration & 3XULĆFDWLRQ
Boiler / Heat Exchanger
heat
Water Storage 150 m3
SXULĆHGZDWHU
vegetables & fruit
42.000 kg 3.000 kg 10.000 kg Beehives (10)
250 kg
7.500 eggs Goats (3)
Community Swimming Pool 120 m²
Community Agriculture 1220 m²
25 kg
Een schets van de stofstromen binnen het Schoonschip-project.
ĆVK honey chicken
Chickens (30)
seeds
mushrooms
eggs goat’s milk
450 L
Co Fa 2
9
reuse
inorganic waste solid waste
recycling
organic waste
80.000 kg
kitchen waste brown water Urine Separating Toilets yellow water Houseboats 2300 m²
grey water
190 m3
500 m3
Struvite Reactor
magnesium
Pasteurizer
53 kg Anaerobic Digester 2600 m3
4.470 m3
15 m3
Kitchen Digester 1 m3
1.100 m3
4.800 m3
0L[HGHIćXHQW
struvite
biogas wastewater
215 kg
Nitrogen Removal / Recovery
Biogas Stripping
Biogas Storage 8 m3
Vertical Flow Reed Bed Filter
mmunity acilities 200 m²
Gas Boiler
heat SXULĆHGZDWHU
37.000 kWh 190 kg
sell
Biogas CHP
10
De Ceuvel
toiletten en scheidingstoiletten zorgen voor de optimale aanvoer van afvalwater. Met behulp van dit systeem worden fosfaten, nitraten, biogas en water op simpele wijze teruggewonnen. 100% eigen watervoorziening Door de installatie van groene daken en een waterzuiveringssysteem kunnen de kantoren effectief gebruik maken van regenwater en relatief schoon afvalwater. Zo kunnen de kantoorgebruikers zelfvoorzienend worden in hun dagelijkse drinkwaterbehoefte. 60-80% grondstoffenterugwinning De stofstromen van afvalwater en organisch afval bevatten waardevolle nutriënten, die vrijwel geheel teruggewonnen kunnen worden in de struvieten nitraatreactoren van het D-SARR-systeem.
11
10-30% groente & fruitproductie met lokaal teruggewonnen nutriënten De geplande voedselproductie onder glas op de daken van de kantoren, zal gebruik maken van de op het terrein teruggewonnen nutriënten en voorziet deels in de voedselvraag. Meten en monitoren van materiaal- en energiestromen Essentieel voor het succes van de Cleantech Playground is het meten en monitoren van de materiaal- en energiestromen op het terrein. Het helpt gebruikers realtime inzicht te krijgen in het verbruik en levert waardevolle data over het technologisch functioneren van de systemen. 50-70% vermindering van de energievraag ten opzichte van standaard bedrijfsruimten De dagelijkse energievraag wordt significant verminderd door het toepassen van energie-efficiënte oplossingen voor verlichting. De infrastructuur die is aangelegd bij het De Ceuvel-project heeft een ultralichte uitvoering en is gemakkelijk te verhuizen na tien jaar. Bovendien hebben de technische installaties een korte terugverdientijd.
12
Schoonschip
Schoonschip
Een artistieke impressie van het Schoonschip-project. Het beeld is ontworpen door architectenbureau en projectinitiator space&matter.
Het Schoonschip-project is een toekomstige, drijvende woonwijk met 30 woonboten (ongeveer 48 huishoudens) die de komende twee tot drie jaar wordt gebouwd. Clusters van 5-6 woonboten worden gebouwd rondom 5 pieren. Tussen de pieren komen gemeenschappelijke gebieden met onder andere een zwembad, tuinen en recreatieve ruimtes. De wijk zal plaats bieden aan een groep burgers met een range aan inkomens, maar met gedeelde waarden. De toekomstige bewoners hechten veel waarde aan een duurzame leefomgeving en worden verbonden door een sterk gemeenschapsgevoel. Ze zullen dan ook gemeenschappelijk bepalen hoe ze de voedselproductie op het terrein gaan beheren en collectief investeren in aanvullende infrastructuur.
13
In drie ontwikkelingsfasen bereikt Schoonschip dezelfde duurzaamheidsdoelen als het De Ceuvel-gebied, waaronder: • 100% duurzame warmte en warmwater, • 100% duurzame elektriciteit, • 100% zuivering en hergebruik van afvalwater en organisch-afval, • 100% eigen watervoorziening, • 80-100% grondstofterugwinning. Omdat het om een woongebied gaat, heeft Schoonschip bijkomende uitdagingen. Daarom voorziet de Cleantech Playground in extra behoeften van de gebruikers, waaronder: 60-80% groente- en fruitproductie Met ongeveer 500 m2 groentekassen, 740 m2 dakterrassen en verticale voedselwanden, kan de Schoonschip-groep voor 60-80% zelfvoorzienend worden in groenten en fruit. 50-70% vermindering in elektriciteitsverbruik Om de elektriciteitsvraag te verminderen, worden gemeenschappelijke wasmachines (gevuld met heet water) en koelruimten gebruikt. De verlichting en de huishoudelijke apparatuur zijn zo energie-efficiënt mogelijk. Monitoringsysteem Elk huishouden krijgt een eigen monitoringsysteem. Bewoners van Schoonschip krijgen op deze manier inzicht in de hoeveelheid afval, water, warmte en elektriciteit die wordt geproduceerd per huishouden, en in de veranderingen over de tijd. Elektrische mobiliteit Binnen het Schoonschip-project kunnen individuele bewoners gemakkelijk gebruik maken van elektrische deelauto’s door de aanwezigheid van oplaadpunten en een centraal reserveringssysteem. Groene elementen Schoonschip biedt ruimte aan flora en fauna door de aanleg van groene elementen, zoals drijvende tuinen. Deze elementen functioneren als corridors voor migrerende dieren en dragen zelfs bij aan denitrificatie van het IJ.
14
Bovendien trekken deze drijvende tuinen ook bestuivende insecten aan en zijn ze een habitat voor vissen en schaaldieren. De woonboten worden voorzien van groene dak- en wandtegels die een natuurlijke nest- en schuilgelegenheid bieden aan vleermuizen en vogels. Overige gemeenschappelijke faciliteiten Gedeelde gemeenschappelijke faciliteiten zijn van groot belang voor de duurzaamheid, de economische haalbaarheid en de sociale cohesie van Schoonschip. Naast de eerdergenoemde recreatieruimten, gedeelde tuinen en het autodelen, komt er ook ruimte voor een bed & breakfast. Schoonschip onderscheidt zich van bestaande ecowijken door een combinatie van schone technologieën, meet- en sensorsystemen, gedeelde faciliteiten en gemeenschappelijke beheersytemen. Bewoners van Schoonschip reduceren hun milieu-impact voor een groot deel, terwijl ze toch een hoge standaard van comfort behouden. Door vooraf collectief te investeren in de Cleantech Playground als gedeelde voorziening, is het project financieel robuust.
passive house standard greenhouses and green roofs
solar collector (9 sqm) hybrid heat pump / boiler INSULATION
hot water tank (600 L) heat recovery ventilation
HEATING SYSTEM ELECTRICITY DEMAND
greenhouse heat collection heating control system DIY solar tubes and LED lights HIĆFLHQWDSSOLDQFHV
WATER SYSTEM
shared laundry facilities rainwater collection ZDWHUSXULĆFDWLRQ water storage
IT SYSTEM WASTEWATER SYSTEM FOOD AND ECOSYSTEMS
urine separating toilets DIY reactor system (D-SARR) ćRDWLQJELRĆOWUDWLRQV\VWHP nutrient recovery sensors (pH, T, gases) drinking water upgrade (opt.) vegetable gardens vertical food walls (outdoor) animal habitat infrastructure ćRDWLQJHFRV\WHPSODWIRUPV
15
Een blik vooruit De implementatie van de Cleantech Playground op het De Ceuvel- en Schoonschip-terrein laat zien hoe een werkelijk duurzame, circulaire economie er in de praktijk uitziet. De experimentele omgeving toont hoe Nederlandse innovaties op het gebied van schone technologieën kunnen worden ingebed in een concrete situatie, rekening houdend met milieukundige, economische, sociale en bestuurlijke factoren. De kennis en ervaring die met de Cleantech Playground worden opgedaan, kan zowel voor steden in Nederland als in de rest van de wereld dienen als inspirerend en praktisch voorbeeld voor de transitie van een lineaire naar een circulaire economie.
Over Metabolic Metabolic is een jong bedrijf dat een motor wil zijn voor systeemveranderingen en duurzame innovaties. Het samenbrengen van expertises en een hands-on aanpak zijn de basis voor het ontwerpen en implementeren van geïntegreerde diensten en producten voor voedselproductiesystemen, steden en industrieën. Metabolic streeft naar het creëren van breed toepasbare blauwdrukken, die de transitie naar een rechtvaardige, gezonde en circulaire samenleving faciliteren.
Over InnovatieNetwerk InnovatieNetwerk ontwikkelt grensverleggende vernieuwingen in landbouw, agribusiness, voeding en groene ruimte en draagt er aan bij dat die door belanghebbenden in de praktijk worden gebracht. Het gaat om innovaties gericht op duurzame ontwikkeling en met een focus op de langere termijn.
Lees meer over ‘Cleantech Playground’: http://tinyurl.com/ad93cxx
16
De uitdaging van stedelijke verduurzaming
M ETA B OL I C
Postbus 19197 3501 DD Utrecht T 070 3785653 E
[email protected] W www.innovatienetwerk.org
Amsterdam The Netherlands T 06 31058050 E
[email protected] W www.metaboliclab.nl
Het ministerie van EZ nam het initiatief tot en financiert InnovatieNetwerk. Overname van tekstdelen is toegestaan, mits met bronvermelding. Rapportnr. 13.2.312 Samenvatting, Utrecht, juni 2013
