SPEURWERKPROGRAMMA 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
Gebouwde Omgeving Princetonlaan 6 3584 CB Utrecht Postbus 80015 3508 TA Utrecht
TNO-rapport
www.tno.nl
Speu nrverkprog ram ma 20 1 5-201 8 Thema
Water en Klimaat
Datum
29 september 2014
Auteu(s)
lr. J. de Koning Drs. C.N. Bremmer lr J.H. Hoegee
Exemplaarnummer Oplage
Aantal pagina's Aantal bijlagen
41 (incl. bijlagen)
Opdrachtgever Projectnaam Projectnummer
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuld¡gd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. lndien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemerverwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende tezake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan.
o
2014 TNO
SPEURWERKPROGRAMMA 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
T +31 88 866 42 56 F +31 88 866 44 75
SPEURWERKPROGRAMMA 20'15-2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
Gebouwde Omgeving Princetonlaan 6 3584 CB Utrecht Postbus 80015 3508 TA Utrecht
www.tno.nl
T +31 88 866 42 56 F +31 88 866 44 75
SPEURWERKPROGRAMMA 2015-20'18 THEMA WATER EN KLIMAAT
TNO-rapport
I
3l
I
nhoudsopgave
rondwater; dynamiek, samenstelling en processen" Charactarizing groundwater; dynamics, ................5 composition and processes...........
1
Vraaggestu u rd Prog ramma " Karakterisatie van
1.1
Toelichting en
1.8
lnleiding. Doelstelling Relatie met Topsector Water Focuspunten................. Markt en stakeholders................. Samenwerking............... Programma 2015........... Referenties
2
Vraaggestuurd Programma "Water en
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
21
Vraagsturing
Context en samenhang Deelprogramma Deelprogramma
3
Vraaggestuurd Programma "Maritiem en
3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
4
g
............... Watertechnologie Deltatechnologie......
lnleiding Visie en ambitie
Ondertekening
.............
....
.. ... . .. 1
0
............11 ............11
...................11 ................12 ............21
Offshore"...........
overheid Growth Programma opmerkin9en................. Bijlage........
Relatie Topsector(en) en beleid Roadmap 2015-2018: Blue Maritiem lnnovatie Afsluitende
................5 ..............6 ..........................7 ................7 .....................9 ...............9 ............10
Deltatechnologie"..
22 23 24
3.1
41
............27 ..................27 .......29 ........................30 ................32 ......................35 ,..............39 ..............40 ...............41
l
TNO-rapport
I
4l
41
TNO-rapport
5t41
I
1 Vraaggestuurd Programma "Karakterisatie van grondwater; dynamiek, samenstelling en processen" Cha ractarizing g rou ndwater; dynamics, composition and processes.
1.1
Toelichting en lnleiding
Toelichtinq Het belang van kennisontwikkeling met betrekking tot de karakterisering van grondwater wordt reeds lange tijd erkend. Tot dusver waren hiervoor echter geen SMO-middelen beschikbaar. ln de loop van de zomer van 2014 werd besloten om voor 2015 en volgende jaren wèl een SMO budget beschikbaar te stellen. Vanwege het specifieke karakter van het onderzoek (o.a. de koppeling met ondergrondactiviteiten) werd tevens besloten dit budget onder te brengen in een apart, nieuw te formuleren (en hier voorliggend) Vraaggestuurd Programma, aan te sluiten op de programmering van de Topsector Water, TKI Watertechnologie. De deadline voor indiening van de (concept) VP-programma's 2015 is door EZ gesteld op 1 oktober 2014. Door de late start van de programmaformulering was het niet mogelijk het programma voor die datum met de Topsector te bespreken en advies van de programmaraad van de Topsector over dit programma te verkrijgen. ln het resterende deel van het jaar zal met de Topsector worden overlegd over optimale aansluiting op het programma van het TKI Watertechnologie.
lnleidino ln het innovatiecontract Watertechnologie worden de uitdagingen geschetst om een duurzame en robuuste watervoorziening van goede kwaliteit voor drinkwater, industrie en landbouw. Een treffend citaat uit dit innovatiecontract is: De groei van de wereldbevolking leidt, in combinatie met toenemende verstedelijking, tot grote deltasteden waar de druk op de beschikbare zoetwaterbronnen en verzilting steeds verder toenemen. De gevolgen van de klimaatverandering zullen de beschikbaarheid van zoet water en de veiligheid en kwaliteit van de leefomgeving verder onder druk zetten, en zullen de onzekerheid hierover, door grotere extremen in droogte en neerslag, versterken. Op grote schaal wordt de draagkracht van de aarde aangetast door het overmatige gebruik van natuurlijke hulpbronnen voor de productie van goederen en diensten. Na gebruik resteert vaak afual dat de aarde en haar hulpbronnen vervuilt. Een voorbeeld is het overmatig gebruik van water waardoor op veel plaatsen watervoorraden uitgeput raken tenrvijl het geproduceerde afualwater waterbronnen kan verontreinigen, bijvoorbeeld met nitraat afkomstig uit de landbouw.
Voor een toekomstgerichte watervoorziening zijn enezijds innovaties noodzakelijk op het terrein van waterbehandeling en waterprocesbesturing. Anderzijds kan de technologie van de waterketen niet los worden gezien van de processen in de natuurlijke compartimenten van de keten. Dit vraaggestuurde programma focusseert op de processen in de ondergrond die verschillende rollen in de waterketen speelt. Al heel lang is grondwater een bron van (veilig) drinkwater en wordt gebruik gemaakt van het bufferend en zelfreinigend vermogen ervan. Echter,
TNO-rapport
6t41
I
als gevolg van allerlei natuurlijke en maatschappelijke ontwikkelingen worden wij steeds meer geconfronteerd met de eindigheid van de zoete grondwatervoorraad. Bijvoorbeeld verzilting is een belangrijke bedreiging. Ook speelt het grondwater een belangrijke rol in het transport van water, opgeloste stoffen en warmte. Het beheer en gebruik van grondwater in de waterketen wordt beperkt door randvoonruaarden die andere gebruiksfuncties met zich mee brengen, zoals veiligheid (kritische waterspanning in dijken en rond kunstwerken) en grondwaterafhankelijke natuun¡vaarden. Het belang van deze laatste functie wordt onderstreept door de Grondwaterrichthjn (EU, 2006) die in het verlengde van de Europese Kaderrichtlijn Water is uitgebracht. Vrijwel alle gebruik van de grondwatercomponent vereist informatie en kennis ten aanzien van de dynamiek, samenstelling en processen met betrekking tot grondwater. De Geologische Dienst Nederland (GDN) heeft als primaire taak het verzamelen, beheren, interpreteren en uitleveren van gegevens en informatie van de Nederlandse ondergrond, zowel qua geologische opbouw en eigenschappen als qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen die in de ondergrond voorkomen. ln de afgelopen jaren heeft de GDN haar focus vooral gericht gehad op het karakteriseren en modelleren van de 3D ondergrond. Mede in verband met de realisatie van de Basis Registratie Ondergrond (BRO) zal dit ook in de komende jaren een focuspunt blijven. Daarnaast is een begin gemaakt met het ontwikkelen van methoden om de dynamiek van de ondergrond 4D in beeld te brengen en om data over grondwaterkwaliteit, -kwantiteit en sedimentgeochemie tot informatieproducten om te vormen. ln de roadmap van de GDN (Van der Meulen et a|,2013) is gesteld dat de eerstvolgende belangrijke innovatiestap in de geomodellering bestaat uit het ontwikkelen van geo-informatie die dynamische processen in de ondergrond beschrijft (dus van 3D naar 4D). Ten aanzien van het grondwatersysteem betekent dit meer focus op het ontwikkelen van kennis en informatieproducten betreffende grondwaterdynamiek en grondwatersamenstelling (incl. menging, contaminatie, aanvulling, zoet-zoutproblematiek). De GDN beheert een uitgebreide databank met ondergrondgegevens, inclusief data van grondwaterstanden, stijghoogte en samenstelling, op tienduizenden locaties in Nederland. Bovendien beschikt de GDN over kennis ten aanzien van data analyse, (geo)statistiek, onzekerheidsanalyse, meten en monitoring en het ontwikkelen van informatieproducten. Door een verdere investering in het ontwikkelen van de karakterisatie van de dynamiek, de samenstelling en de processen van grondwater kan de GDN een goede bijdrage leveren aan de realisatie van de doelstellingen van het innovatiecontract Watertechnologie. Enerzijds in de vorm van algemene informatieproducten, zoals een grondwaterkwaliteitsatlas via DINO-loket, anderzijds door specialistische kennis en informatieproducten voor individuele marktpartijen. Bovendien kan de samenwerking met andere part|en die zijn aangesloten bij het innovatiecontract Watertechnologie worden geïntensiveerd, zoals bijvoorbeeld door middel van participatie in het NWO-programma Urbanising Deltas of the World.
'1.2
Doelstelling
Het doel van dit VP
is het onderzoeken op welke wijze de
dynamiek, de samenstelling en de processen inzichtelijk gemaakt kunnen worden en het ontwikkelen van bijbehorende data-analyse en informatieproducten, waarbij ook het geavanceerd meten en monitoren en de interactie tussen grondwater en sediment
TNO-rapport
7t41
I
aan de orde komt. De kennisontwikkelingsactiviteiten binnen dit VP moeten leiden tot:
-
Een verbreding van het generieke informatieaanbod via de kanalen van de GDN;
-
Specifieke advisering van stakeholders
met betrekking tot
meten,
monitoren, data-analyse en processen aangaande het grondwater; B'tjdrage aan nationale ontwikkelingen, zoals het innovatiecontract Watertechnologie, waarbij specifiek kennis ten aanzien van grondwater en ondergrond wordt ontwikkeld en ingebracht; Bijdrage aan Europese ontwikkelingen, onder andere via deelname aan werkgroepen van de Europese Kaderrichtlijn Water en een actieve rol in de Eurogeosurveys.
-
Door de verbreding van het informatie- en dienstenpakket, krijgt de GDN niet alleen nationaal, maar ook internationaal (Europees) een steviger positie.
1.3
Relatie met Topsector Water
Het onderzoek richt zicht primair op de informatiebehoefte van het innovatiecluster 'water for all', maar de resultaten z¡n zeker ook relevant voor andere doeleinden, zoals het innovatiecluster'more crop per drop'.
'1.4
Focuspunten
Om binnen de randvoonryaarden van beschikbare tijd en middelen significante vooruitgang te realiseren, concentreert het VP zich vooralsnog op vier focuspunten. De algemene aanpak is het werken vanuit de sterke positie van de GDN op het terrein van data, meten, monitoren en de karakterisatie van het vaste fase in de ondergrond, naar de proceskennis en informatieproducten ten aanzien van de dynamiek, samenstelling en processen van het grondwater. Hierbij gaat het ook om
de
van processen in het
grondwatercompartiment met andere compartimenten uit de waterketen. De focuspunten zijn ingegeven door actuele ontwikkelingen, zoals de implementatie van de KRW en de behoefte aan voorspellingen van de effecten van klimaat scenario's met als achterliggend doel het duurzaam beheer van de zoetwatervoorraad. De problemen die aan deze ontwikkelingen ten grondslag liggen zijn zeker niet alleen voor Nederland relevant. Zoutwaterintrusie, zoetwaterbeschikbaarheid, gevolgen van intensieve landbouw en verstedelijking zijn bijvoorbeeld voor vrijwel alle deltagebieden in de wereld van
interactie
belang. De vier focuspunten zijn:
1.4.1
Waterkwaliteit en herkomst Voor het duurzaam produceren van drinkwater (maar ook voor vraagstukken zoals
het beheersen van uitspoeling van nutriënten naar oppervlaktewater en het realiseren van grondwaterafhankelijke ecosystemen) is het noodzakelijk om niet alleen de samenstelling van het grondwater op een bepaalde locatie en tijd te kennen (meten), maar ook te beschikken over de verblijftijd van het water in de ondergrond, het herkomst van het water en de 'natuurlijke' variaties van de grondwatersamenstelling in de tijd. Bijvoorbeeld voor een efficiênte zuivering van het water. Tot vrij recent werd de grondwaterkwaliteit vooral via analyses aan
TNO-rapport
8t41
I
watermonsters bepaald. Deze methode is relatief duur en de meetfrequentie was over het algemeen laag. Bovendien werden er zelden dateringen van het water uitgevoerd. Momenteel is een enorme ontwikkeling gaande op het gebied van de toepassing van sensoren om informatie over de grondwatersamenstelling te verzamelen tegen lagere kosten. De sensoren leveren informatie zowel wat betreft de hoogfrequentere signalen, als gemiddelde concentraties over een tijdvak. Ook is de datering via isotopen analyse een toegankelijke methode geworden. Deze ontwikkelingen geven in combinatie met de aardwetenschappelijk kennis van de GDN de mogelijkheid voor de ontwikkeling van ruimtelijke en temporele overzichten van grondwatersamenstelling, trends, herkomst en kwetsbaarheid op nationale, regionale en sub regionale schaal. De nieuwe mogelijkheden van meten leveren
verschillende typen gegevens
op met verschillende supportschalen
en
aggregatieniveaus Een andere uitdaging is het opzetten van monitoring systemen door een optimale combinatie van verschillende typen informatie (inclusief data van andere compartimenten zoals oppervlaktewater). Hierbij dient onderscheid gemaakt te worden naar monitoring doel (watenruinning, uitspoeling landbouwstoffen, enz.).
1.4.2
Zoet en zout grondwater
in het
hydrologische systeem, als door klimaatsverandering, zeespiegelstijging en bodemdaling, is zoutwater intrusie een belangrijk probleem in het watermanagement zowel in het oppervlaktewater als in het grondwater. Een van de nieuwe methoden om het voorkomen van zout grondwater in 3D te meten is de Airborne Electroto Magnetic (AEM) methode. AEM geeft een patroon van de verdeling van zoet en zout grondwater op een bepaalde tijd (momentopname) De uitdaging is om door combinatie met geologische
Zowel door menselijk ingrepen
karakterisatie
van de
ondergrond en
de
integratie
met
grondwaterstromingsmodellen niet alleen een beeld te krijgen van het vóórkomen, maar ook van de dynamiek van het zoute water in de ondergrond. Dit geeft dan weer de mogelijkheid om voorspellingen te doen en (klimaat)scenario's door te rekenen. De problematiek rond zoet en zout grondwater noopt tot samenwerking tussen verschillende disciplines, waaronder monitoring, karakterisatie, numerieke modellering en onzekerheidsanalyse. Dit weerspiegelt zich bijvoorbeeld in de consortia van NWO- en STW-projecten waar de GDN aan deelneemt. Specifiek voor de GDN is een bijkomende uitdaging om de kennis over de dynamiek van zoet
en zout
grondwater
om te zetten in op
stakeholder toegesneden
informatieproducten.
1.4.3 Grondwaterdynamiek Heden ten dage wordt de grondwaterstand en stijghoogte veelal gemeten met automatische drukopnemers. Waar tot voor kort de standaard meetfrequentie 24 maal per jaar was, kennen veel meetreeksen nu een aanzienlijk hogere frequentie (vaak I maal per dag). ln principe levert de hoogfrequente monitoring een schat aan informatie, in vergelijking met de lage monitoringfrequentie. Voor tal van toepassingsvelden, zoals drinkwaterwinning, landbouw en natuur is kennis en informatie over de temporele en ruimtelijke patronen van de stijghoogte zeer waardevol. Daarbij gaat het zowel om fluctuaties die binnen het 'normale' patroon passen als om structurele veranderingen van dit patroon in de tijd. Bovendien zijn ook relaties met andere variabelen van het hydrologische systeem, al dan niet in combinatie met een grondwaterstromingsmodel, van belang. Data analyse heeft het voordeel dat zo min mogelijk subjectieve keuzes worden gemaakt, maar het is voor de toepassing op hoogfrequente reeksen verre van triviaal en veel stakeholders
TNO-rapport
9t41
I
beschikken niet over voldoende
t[d en
expertise
om zell methoden
die
toegesneden zijn op specifieke vragen te ontwikkelen en toe te passen. Bij dit focuspunt gaat het zowel om de analyse van monitoringdata, als om het opzetten en evalueren van de monitoringsystemen zelf.
1.4.4 Visualisatie en presentatie Als gevolg van ontwikkelingen op het gebied van
sensortechnologie en automatisering is er een enorme toename van de datadichtheid, waarin veel informatie is opgeslagen. Tegelijkertijd zijn er steeds meer groepen stakeholders, die zelf geen grondwaterspecialist zijn. Om de informatie die binnen de voorgaande drie focuspunten wordt ontwikkeld, toch goed bruikbaar te maken voor stakeholders, dient de analyse en informatie in een voor de stakeholder toegesneden vorm te worden gepresenteerd en gevisualiseerd. Moderne ICT technieken bieden hiertoe uitgebreid mogelijkheden. Te denken valt aan overlays en animaties van scenario's, maar ook aan interactieve services. Visualisatie en presentatie speelt bij alle drie bovengenoemde focuspunten en kan gezien worden als een dimensie dwars op de data analyse daarvan.
1.5
Markt en stakeholders
De 'markt' voor grondwaterkarakterisatie bestaat uit partijen die grondwater als grondstof gebruiken voor drinkwater, industriewater, landbouw en natuur. Elk op
hun eigen
schaalniveau
heeft behoefte aan
betrouwbare
grondwaterkarakteristieken (dynamiek en samenstelling) en efficiênte monitoring. De resultaten van dit VP moeten leiden tot producten in drie categorieën: generieke informatieproducten gekoppeld aan het bestand van de GDN. Deze generieke informatieproducten zijn openbaa r beschikbaa r, specifieke informatieproducten en -diensten gekoppeld aan het bestand
-
-
van de GDN, die via menusturing tailor made worden gemaakt voor specifieke stakeholders. Deze specifieke informatieproducten zijn
-
opvraagbaar middels een accounting systeem. Advies en informatie direct geleverd aan een vragende partij.
Voor derden levert het programma methoden om grondwater
gerelateerde processen efficiënter (goedkoper) in kaart te brengen en daarop de bedrijfsvoering aan te kunnen passen. Dit wordt onder meer gedemonstreerd in het project 'Rise
and Fall',binnen het NWO-programma: Urbanasing Deltas of the World in de Mekong Delta in Vietnam. ln dit project participeren onder meer Deltares, Vitens en verantwoordel ij ke Vietnamese instanties.
1.6
Samenwerking
Voor het uitvoeren van verschillende onderdelen van dit VP is samenwerking noodzakelijk met andere partijen. Zonder compleet te zijn betreft dit in elk geval kennisinstellingen:
-
Deltares(numerieke rekenmodellen); KWR (ecology en data analyse); Alterra (nutriënten en uitspoeling).
en de marktpartijen: Vitens; Eijkelkamp.
-
TNO-rapport
10t41
I
Daarnaast zal worden samengewerkt met de relevante academische groepen op de UU, WUR, TUD en VU. De samenwerking omvat onder meer het indienen van gezamenlijke voorstellen blj NWO en STW, bijdragen aan het studieprogramma van de UU en inzet van Msc studenten bij de uitvoering van dit VP.
1.7
Programma 2015
Concrete punten die in 2015 aan de orde zullen komen zijn: - Op welke wijze de watersamenstelling in kaart gebracht kan worden, onderscheiden naar leeftijd, diepte enz. Hierbij komen verschillend stoffen aan de orde;
- Ontwikkeling
-
en
lnterpretaties
van
de
grondwatersa menstellingskara kteristieken; Analyse methoden van de Leeftijd en herkomst van het grondwater onder meer door middel van isotopen onderzoek;
Deelname aan het NWO project 'Rise and fall', waarbij de verdeling en dynamiek van zoet en zout grondwater wordt gemeten en gemodelleerd, met toepassing in de Mekong delta; Participatie in het STW project Water NEXUS, waarin het efficiënt gebruik en beheer van zout grondwater centraal staat; Onderzoek naar de toegevoegde waarde van AEM metingen, zoals die toegepast worden in beide bovenstaande projecten; Ontwikkelen van informatieproducten om de dynamiek in het grondwater te karakteriseren op basis van (hoogfrequente) metingen;
Onderzoek naar web-based toepassingen
om de
resultaten
van
bovenstaande inhoudelijke punten beschikbaar te maken;
1.8
Bijdragen aan het Msc programma aan de UU met betrekking tot grondwaterkwaliteit, onzekerheid en monitoring. Referenties
o
Eu (2006), Richtlijn 2006/1,I8/eg van het Europees parlement en de raad.
o
Meulen, M.J. van der, T.M. van Daalen, S.F. van Gessel, L Kroon, (2013), Roadmap Geological Survey of the Netherlands.
TNO-rapport
11t41
I
2 Vraaggestuurd Programma "Water en Deltatechnologie"
2.1
Vraagsturing
De Rijksoverheid hanteert 13 thema's voor de vraagsturing van TNO. Hiervan zijn 9 thema's gericht op de Topsectoren en zijn er aanvullend 4 maatschappelijke thema's. Het Vraaggestuurde Programma 'Water- en Deltatechnologie' is de bijdrage van TNO aan de Topsector Water en bevat twee deelprogramma's: Watertechnologie - aansluiting lnnovatiecontract'Watertechnologie' 2014-2015 Deltatechnologie - aansluiting lnnovatiecontract'Deltatechnologie' 2014 -2015 De bijdrage van TNO aan de Topsector Water op het gebied van Maritieme Technologie is vervat in het Vraaggestuurd Programma 'Maritiem' en komt hier verder niet aan de orde. Het Vraaggestuurd Programma 'Water- en Deltatechnologie' bevat de programmatische aansluiting van het onderzoeksprogramma van TNO op de lnnovatiecontracten voor'Watertechnologie' en 'Deltatechnologie'. TNO heeft met de kennispartners, bedrijfsleven en overheid een bijdrage geleverd aan de totstandkoming van de lnnovatiecontracten en draagt programmatisch bij middels deelname in de Programmaraad 'Watertechnologie' van de TKI-Watertechnologie en de Programmaraad' Deltatechnologie' van de TKI-Deltatechnolog ie. Voor zowel 'Watertechnologie' als 'Deltatechnologie' geldt een economische vraagsturing en een maatschappelijke vraagsturing. Beide elementen zijn voor de Topsector Water samengebracht in de hernieuwde lnnovatiecontracten 2014 2015. Deze lnnovatiecontracten en de input van betrokken stakeholders is zoveel mogelijk ook als uitgangspunt genomen voor de uitwerking van het VP 'Water- en Deltatechnologie' 201 4 - 201 5.
. .
-
2.2
Context en samenhang
De voortgaande verstedelijking heeft een grote impact op het milieu, met een toenemend druk op natuurlijke hulpbronnen. Zestig procent van de 39 megasteden wereldwijd bevinden zich op minder dan 100 km van de kust, inclusief 12van de 16 steden met meer dan 10 miljoen inwoners. Laaggelegen kustgebieden verstedelijken in een snel tempo, leidend tot groeiende economische activiteiten en investeringen. Daarnaastzijn deze laag gelegen gebieden erg kwetsbaar voor de gevolgen van klimaatverandering, zeespiegelstijging en de gevolgen van menselijk ingrijpen en veranderend landgebruik in lokale stroomgebieden. Dit leidt tezamen tot een toenemende wereldwijde vraag naar oplossingen voor verstedelijkingsvraagstukken in deltagebieden. Nederland is een land dat leeft met Water. De Nederlandse kennis en kunde om op een geïntegreerde wijze om te gaan met verstedelijkingsopgaven, waterbeheer en governance en een duurzame watervoorziening is wereldwijd bekend. Wereldwijd en nationaal zijn er grote uitdagingen op het gebied van waterbeheer en watervoorziening. Overexploitatie van watervoorraden, gebrekkige sanitatie en klimaatverandering leggen een grote druk op de vooziening van voldoende schoon water. ¡
Innovat¡econtract
Walertechnologie'Kennis van Wate¡, Kass¿ voor
Later'
update 2014 - 2015
TNO-rapport
12t
I
41
/ lnnov¿tiecontract Deltatechrologie'Bring in the Dutch!' update 2014 2015
ln
Nederland
is de watervoorziening op een
hoog niveau
georganiseerd.
Desalniettemin spelen ook hier uitdagingen op het gebied van waterzuivering. Elementen die aandacht vragen hebben betrekking op de energie-efficiëntie van
in
het voorkomen van nieuwe stoffen, zoals medicijnresten, en de opties voor het nuttig hergebruiken van reststoffen en warmte in afualwater. ln toenemende mate wordt daarin gekeken naar oplossingen die leiden tot het sluiten van de waterketen. Hiermee worden ook innovaties gebieden waar de gestimuleerd die internationaal vermarktbaar z¡n watervoorziening in ontwikkeling is en waar oplossingen gezocht worden die waterzuivering, toename
in
robuust zijn, weinig investeringen in harde infrastructuur vergen en aansluiten bij een behoefte om zuinig om te kunnen gaan met beschikbare watervoorraden. Zowel het Deelprogramma'Watertechnologie' als het Deelprogramma 'Deltatechnologie' sluit bij deze ontwikkelingen aan vanuit twee maatschappelijke thema's. Het eerste betreft het thema rondom hulpbron efficiency en de transitie naar een circulaire economie. Hieraan wordt binnen het Deelprogramma 'Watertechnologie' invulling gegeven door in te zetten op waterhergebruik, energieefficiency en terugwinning van reststoffen. Binnen het Deelprogramma 'Deltatechnologie' krijgt dit zijn beslag in het TO2-project 'Adaptive Circular Cities' dat zich mede richt op de verbinding van klimaatadaptatie in het stedelijk gebied met opties voor hergebruik van materialen en afualstoffen in de bouwketen en rondom blauwgroene infrastructuur (biobased). Het tweede maatschappelijk thema betreft de vraagstukken rondom ruimtelijke adaptatie en assetmanagement. ln het Deelprogramma 'Watertechnologie' krijgt dit zijn beslag in een sterkere focus op het vraagstuk van de vervangingsopgave van de waterketeninfrastructuur en de impact van klimaatverandering op de waterketen. ln het Deelprogramma 'Deltatechnologie' zal dit uitgewerkt worden door de onderzoeksprogrammering met name te richten rondom (a) het assetmanagement van infrastructurele kunstwerken (bruggen, sluizen, viaducten, etc.) wat o.a. zijn beslag krijgt in het TO2-project 'Natte Kunstwerken voor de Toekomst' en (b) de w¡ze waarop ruimtelijke adaptatie kan meekoppelen met toekomstige vervangingsopgaven en assetmanagement in stedelijk gebied.
2.3
DeelprogrammaWatertechnologie
2.3.1
Beoogde impact en doelgroep Het deelprogramma'Watertechnologie' richt zich op het ontwikkelen, testen en demonstreren van innovatieve technologieën voor decentrale waterbehandeling. Het voldoende beschikbaar hebben van water van voldoende kwaliteit en efficient kunnen zuiveren van (afual)water is een voorwaarde voor duurzame sociaaleconomische ontwikkeling. ln veel gebieden wereldwijd is er een tekort aan schoon water en raken watervoorraden en ecosystemen bedreigd door de lozing van ongezuiverd afualwater. Klimaatverandering en een groeiende bevolking dragen bij aan het feit dat zoetwater- voorraden onder druk staan. Nederland heeft internationaal een sterke positie op het gebied van watertechnologie, zowel als het gaat om het ontwikkelen van nieuwe technologieën als om het implementeren van waterzuiveringssystemen. Gezien de grote behoefte aan water van voldoende kwaliteit is er een aantrekkelijke internationale markt voor watertechnologie. Nationaal en vooral ook internationaal bestaat er behoefte aan lokale en integrale oplossingen voor de watervoorziening met aandacht voor hergebruik (waterbesparin g door kring loopslu iting), terugwin ni ng van grondstoffen en
TNO-rapport
13t41
I
nutriënten en mineralen (bijv. Fosfaat) en het gebruik of mogelijke opwekking van energie. Een opkomend thema betreft het voorkomen van hormoon verstorende stoffen in het water. Het gaat hierbij niet alleen om medícijnresten maar ook om de effecten van nao-deeltjes, pesticides en natuurlijke hormonen.
TNO richt zich in het deelprogramma Watertechnologie op waterbehandeling waarbij de focus ligt op het ontwikkelen van units voor decentrale waterzuivering die fit-for-use zijn en ingezet kunnen worden in de gehele waterketen. Belangrijke toepassingsgebieden zijn de drinkwatersector, glastuinbouw, industrie (papier, raffinage, mineralen, voeding)en chemische industrie. Daarbij wordt met partners in de hele waterketen samengewerkt: eindgebruikers, service providers (zoals Siemens, Evides), bedrijven uit de water-technologiesector (zoals Pentair, Priva, Hatenboer), overheid. Beleidsmatige ontwikkelingen, in het bijzonder de Kaderrichtlijn Water (KRW), Beleidsnota Drinkwater en de'Kamerbrief Groene Groei: voor een sterke, duuzame economie', zijn in dit kader relevant en mede uitgangspunt voor de programmering.
Als kennisinstelling is TNO gericht op het beschikbaar maken van innovatieve oplossingen voor waterzuivering voor het bedrijfsleven. Daarbij ligt de focus op fysisch-chemische scheidingstechnologie. Hierbij worden de volgende routes bewandeld waarbij (industriële) partners en technologiebedrijven vrijwel altijd betrokken zijn:
.
.
Ontwikkelen, testen, prototypen van nieuwe scheidingstechnologieën. Ofwel in consortia, ofwel in opdracht van een enkel bedrijf en veelal gekoppeld aan co-financieringstrajecten (PP-financiering, MKB-vouchers e.d.).
Opzetten en uitvoeren van fieldlabs in samenwerking met de sector. Fieldlabs worden veelal met de gehele waterketen (probleembezitters,
watertechnologie-bedrijven, service providers, publieke organisaties/overheid) opgezet om tot demonstratie en acceptatie van nieuwe technologieconcepten te komen. Sector/branche-gerichte coördinatie. Hiertoe behoort TNO's betrokkenheid in Europese coördinatie-activiteiten zoals European lnnovation Partnership (ElP) Water en ChemWater. Samenwerking met industrie, technologie- , drinkwater- en afualwaterbedrijven gebeurt in projecten die marktgedreven zijn. Het programma zet in op een bijdrage aan de Topsector Water door aan te sluiten bij de daarin benoemde speerpunten. lnnovatie komt mede tot stand door gebruik te maken van innovatie- en stimuleringsmaatregelen, zoals cofinancieringsinstrumenten, Europese programma's, zoals KP7 en 82B financiering. Er is een patentportefeuille opgebouwd op verschillende technologische ontwikkelingen, zoals o.a. Memstill.
2.3.2
Samenwerking
2.3.2.1
Nationalesamenwerking
Binnen het TKl-Watertechnologie stemmen l(/VR, Wetsus, Deltares, Wetsus, NWO,
Stowa en TNO hun onderzoeksagenda op elkaar af. Tevens vindt er op projectbasis samenwerking plaats met de afzonderlijke partners. De koppeling tussen fundamenteel onderzoek en toegepast onderzoek past binnen de samenwerking die bestaat met universitaire onderzoeksgroepen aan de TU-Delft en
TNO-rapport
14t41
I
Wageningen University en vindt mede plaats in gezamenlijke projecten voor STW en NWO. Daarnaast is TNO actief betrokken bij verschillende brancheorganisaties waaronder AquaNL en VML
2.3.2.2
lnternationale samenwerking en Horizon-2020
Het WSSTP (Water Supply and Santitation Technology Platform) is het technologie
platform voor de Europese commissie op het gebied van watertechnologie en levert gevraagd en ongevraagd input voor de Europese ondezoeksagenda. TNO is Pilot Lead voor "Water and lndustry". Uit dien hoofde participeert TNO tevens in het European lnnovation Partnership "Water" als onderdeel van het Europese kaderprogramma voor onderzoek 2014-2020, Horizon-2020. Een door TNO ingediend voorstel voor een Action Group'lndustrial Water Re-use and Recycling' is in 2013 door het EIP geselecteerd. De Action Groups leveren mede input voor "Horizon-2020". Het doel van de Action Group 'lndustrial Water Re-Use and Recycling' is het ontwikkelen en implementeren van (lokale) innovatieve technische, sociale en duurzame oplossingen op het gebied van industrieelwaterhergebruik. Hierbij wordt gekeken naar verschillende bronnen: industrieel, stedelijk, landbouw, ecosystemen (wetlands). Meerdan 40 partners uit 10 Europese landen en T landen buiten Europa (waaronderAustralië, China, lndia, Singapore en Zuid-Afrika) participeren in deze Action Group. Vanuit Nederland participeren Evides, Arkema, DOW Benelux, TNO en TU-Delft. Een belangrijk deel van het Vraaggestuurd Programma voor Watertechnologie is gekoppeld aan Europese onderzoeksprojecten. Deze projecten worden voor ongeveer 60% gefinancierd door de EC en voor het overige uit het Vraaggestuurd Programma Watertechnologie. TNO streeft er naar dat zoveel mogelijk Nederlandse bedrijven participeren in dezelfde EU-projecten als waarin TNO participeert. Daarnaast is TNO partner in het Europese Knowledge and lnnovation Community (KlC)-Climate. Hierbinnen wordt actief deelgenomen om met bedrijven en universiteiten innovaties te ontwikkelen en marktimplementatie te bewerkstellingen. Het K|C-Climate is een programma dat ressorteert onder het European lnsitute for lnnovation and Technology van de Europese Unie.
2.3.3
Programma voor 2014-2015
TNO sluit met het Vraaggestuurd Programma Watertechnologie aan op de vier onderscheiden Thema's uit het lnnovatiecontract Watertechnologie die in het lnnovatiecontract als volgt beschreven zijn:
Water for All omvat de productie van drink - en industriewater en de zuivering van afualwater tegen minimale kosten. De omvang van deze markt wereldwijd wordt geschat op € 50 - 60 miljard per jaar. De sterke groei van de markt volgt uit de stijgende mondiale behoefte aan zoetwater als bron voor drink- en industriewater. Alternatieve bronnen dienen daarmee aandacht te krijgen. Nieuwe afualwaterzuivering technologie is nodig om duurzaam water van goede kwaliteit te kunnen leveren waarbij het milieu niet wordt belast. De vraag naar deze technologie wordt mede gedreven door meer en strengere regelgeving en hogere kwaliteitsstandaarden.
More Crop per Drop stelt een hoogwaardige zoetwatervoorziening voor de productie van voedsel centraal. Door de inzet van innovatieve en duurzame technologieën en integrale oplossingen voor het sluiten van waterkringlopen en hergebruik in de land- en tuinbouwsector is veel te winnen. ln het verlengde van de land- en tuinbouwsector ligt binnen de voedingsmiddelenindustrie een uitdaging
TNO-rapport
15t41
I
voor het efficiënt omgaan met schaarse grondstoffen en de verduurzaming van processen als vooruaarde voor de'License to Produce'. Water & Energie richt zich op de verduurzaming van processen voor de energieproducerende industrie en op nieuwe vormen van schone energie op basis van watertechnologie. De sector watertechnologie heeft een goede uitgangspositie om met duuzame en efficiënte oplossingen aan die ontwikkelingen bij te dragen. Het waterverbruik in de energiesector bhjft toenemen en met de groei van de wereldbevolking en de vraag naar energie moet deze trend gekeerd worden en moeten energiezuinige watertechnologieên worden ontwikkeld. De verwachting is dat alternatieve vormen van energieopwekking op basis van watertechnologie een bijdrage zullen gaan leveren aan de energietransitie van 'fossiel' naar'schoon'
Water & ICT richt zich op het vergroten van de efficiency van watertechnologie door gebruik te maken van automatische sensing & monitoring van de waterkwaliteit en het optimaal kunnen regelen van de waterketen (process control). Dit biedt mogelijkheden voor een sterke verbetering van de procesvoering van installaties waar water behandeld, en voor decentrale waterbehandeling'fit-for-use'.
Dit leidt tot een Programma met een focus op het ontwikkelen van units voor decentrale watezuivering die fit-for-use zijn en ingezet kunnen worden in de gehele waterketen. Het gaat daarbij in hoofdzaak om:
.
. .
Efficiënt watergebruik
/
reductie van water-
&
energiegebruik door
efficiëntere processen & apparaten. Toepassingen hiervan vinden hun weg in projecten gericht op integratie van water en energie (o.a. water uit koelwatersystemen en benutting van restwarmte) en op integratie van waterstromen tussen industrie, communaal en landbouw (hergebruik, cascadering) lntegratie water hergebruik en terugwinning van grondstoffen Verwüdering van zeer verdunde schadelijke stoffen met toepassingen gericht op veruvijdering van. Toepassingen van point-of-use sensoring voor opgeloste toxische stoffen kan daarbij een rolspelen.
TNO-rapport
16 I 4'l
I
Thema
lnnovatiecontract Water for All
Te adresseren kennisthema's lnnovatiecontract en inzet VP 'Water- en Deltatechnoloqie'
Te
adresseren kennisthema's uit lnnovatiecontract: Drinkwater en lndustriewater, Afualwaterbehandeling,
Nieuwe Waterbronnen, Terugwinning van mineralen lnzet:
.
Decentrale waterbehandelingstechnologie voor en -cascadering in industrie en
waterhergebruik
waterketen; Waterbehandelingstechnologie voor nieuwe bronnen voor drinkwaterproductie (zout water); Geavanceerde venvijdering toxische componenten uit grond/afualwater (As,F, fosfaten, pesticiden, endocrine disruptors). adresseren kennisthema's lnnovatiecontract: Afualwaterbehandeling, Waterbronnen, Terugwinning van mineralen
o .
More Crop
per
Drop
van
Te
uit Nieuwe
lnzet:
Geavanceerde veruvijdering van groeiremmers in de glastuinbouw ten behoeve van waterhergebruik. Waterbehandelingstechnologie voor terugwinning
van Water en Energie
nutriënten, zeldzame mineralen, zouten en
fosfaat. Te adresseren kennisthema's uit lnnovatiecontract: Water en Energie lnzet:
o .
Benutting restwarmte uit industriële processen voor waterbehandeling
Decentrale waterbehandeling met co-generatie van enerore.
Water en ICT
Te
adresseren kennisthema's
Drinkwater
en
uit het lnnovatiecontract:
lndustriewater, Afualwaterbehandeling,
Nieuwe Waterbronnen, Sensoring & Control, Watersystemen lnzet:
. .
Sensing en Control in decentrale waterbehandeling
Sensornetwerken
gericht op monitoring van
watersvstemen IKRW)
Een nadere uitwerking en de bijstelling voor 2015 wordt in
onderstaande
paragrafen gegeven.
2.3.3.1 Onderzoekslijn 1: lntegratie in de waterketen - Water for All Wijzien integratie opkomen tussen sectoren als industrie, landbouw en steden, die water gebruiken en zuiveren. Het vergroten van de doelmatigheid van watergebruik door integratie in de keten biedt ook voor internationale export van waterkennis business kansen omdat dit in verschillende regio's in de wereld een belangrijk aandachtspunt is. Fit for use is hier een belangrijk uitgangspunt voor het gebruik en zuivering van (afual)water. Voor wonen en werken doeleinden, met een brede
TNO-rapport
17t41
I
scope: zoals drinkwatervooziening, afualwaterbehandeling, energieopwekking uit of met waterbehandeling en nutriënten terugwrnnrng. Decentrale Waterbehandeling is geschikt voor specialistische wateroplossingen, voor hoogwaardige niches van watertoepassing: zoals bv in industriewater, omdat de schaarste aan water leidt tot druk om tot waterbesparing en waterhergebruik te komen, of drinkwaterproductie uit zouUbrak water, specifieke problemen zoals afualwater met pesticiden en EDC's, met membraantechnologie. Lopend onderzoek binnen dit Thema betreft: Test en demo van waterbehandelingstechnieken voor de geïntegreerde behandeling van industrieel, communaal en agrarisch afualwater en opwerking van het afualwater voor hergebruik voor industriële processen. De ontwikkelingen worden gedaan in het FP7-project'E4Wafel op een proeflocatie in Terneuzen en lopen gedurende de periode 2012 - 2016. Het doel van het project is om te komen tot een substantiële vermindering van de zoet water inname voor industriële processen door gebruik te maken van opgewerkt afualwater dat voldoet aan industriële normen. Technieken die getest worden zijn Membraan-destillatie en Electro-dialyse (ontzouting), Electro-coagulatie (voorbehandeling van zoute stromen), Prevscale (ontharding) en Pertractie (venruijderen van VOC's). Partners: 19 totaal, waarvan 4 Nederlandse uit de watertechnologiesector en chemische procesindustrie. E4Water De chemische industrie heeft een grote potentie voor het verbeteren van ecoefficiency in industrieel water beheer. E4Water is een Europees onderzoeksproject dat zich richt op het ontwikkelen, testen, en valideren van nieuwe geïntegreerde benaderingen, methoden en procestechnologie voor een meer efficiënt en duurzaam beheer van water in de chemische industrie met mogelijkheden voor kruisbestuiving naar andere industriêle sectoren. WWTP
Bs !'r
:. _ -l
I I I I
I I I I
Symbbllcrq.E e-¡
INO-rapport
18 I 4'l
I
TNO, Dow Benelux, Evides en TU-Delft werken in E4Water samen aan de industrie-pilot'Terneuzen'. Daarbij gaat het om ontzilting van verschillende waterstromen afkomstig uit oppervlaktewater, proces stromen en effluent van zowel industriële als publieke waterzuiveringsinstallaties. Het gaat er daarbij om om industrieel proceswater kosten-efficiënt te kunnen produceren uit gebruikt procesen stedelijk afualwater en zo een grote waterbesparing te bereiken. Het concept zal generiek toepasbaar zijn in kustgebieden waar vanuit industrie en publieke watervoorzieni ngen d ru k bestaat op de beschikbare zoetwatervoorraden. Test en demo van waterbehandelingstechnieken voor terugwinning van waterige stromen en nutriënten uit de voedings-procesindustrie. De ontwikkelingen worden gedaan in het FP7-project ResFood'en zijn gericht op het toepassen van membraan-scheidingstechnieken voor simultane terugwinning van waardevolle componenten (polyphenolen, proteïnes/peptiden/amino zuren), veruvijdering van ongewenste bestanddelen (pesticiden, smaak), partiele filtratie (UF), energiebesparing door behandeling bij lage temperaturen en 9S%{erugwinning van water. Partners: 18 totaal, waarvan 4 Nederlandse uit de watertechnologiesector en voedingsprocesindustrie. De looptijd is 2012 - 2015. Test en demo van eenheden voor decentrale waterbehandeling voor het veruvijderen van arseen en fluoride uit grondwater. De ontwikkelingen worden gedaan binnen het PPP-project Sawadec van het ministerie van Ontwikkelingssamenwerking met de partijen SNV, Dunea, BOP en Hatenboer Water en heeft een looptijd van 203 - 2015. Beoogd doel van het Sawadec project is het ontwikkelen van een open innovatietraject voor de introductie van nieuwe stand-alone waterbehandelingseenheden gericht op de venruijdering van fluoride. TNO richt zich daarbij met de partners op de ontwikkeling van een goedkope fluoride venruijderingstechniek voor de behandeling van drinkwater in gebieden met verhoogde fluoride concentraties in het grondwater.
De bijstelling van het VP voor 2015 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelen project Waterautarkv. Dit nieuwe project heeft als doel het ontwikkelen van een gesloten watersysteem gericht op zelfuoorzienendheid in een stedelijke omgeving. Daarbij is het uitgangspunt dat uitsluitend regenwater voor drinkwater wordt benut en alle overige waterstromen teruggewonnen kunnen worden met productie van energie en reststoffen. Hierbij worden verschillende waterbehandelingstech nieken doorontwikkeld en getest (o.a. anaerobe Membraanreactor, Peroxite-behandeling van zwart-water, membraandestillatie) voor drinkwaterbereiding, hergebruik van water voor persoonlijke vezorging (douche), behandeling van afualwater (zwart, grijs, geel) met maximale terugwinning van energie en reststoffen. Het project zal uitgevoerd worden met Nederlandse onderzoeks- en industriepartners. Voor het project wordt mede financiering aangevraagd in het Horizon-212O-programma en
beoogt een verdere ontwikkeling binnen het Thema 'Water for All'uit het lnnovatiecontract.
2.3.3.2
Onderzoekslijn 2: Waterhergebruik in agribusrness - More Crop per Drop ln de land- en tuinbouw is wereldwijd steeds meer behoefte aan efficient watergebruik, mede door groeiende conflicten tussen de agri business en de stedelijke omgeving anderzijds. Anderzijds liggen er kansen om tot waterhergebruik
TNO-rapport
19t41
I
te komen van bijv. effluent van awzi of industrieel watezuivering. Belangrijke kansen daarom voor de inzet van innovatieve watertechnologie tot hergebruik water en nutriënten en waterkwaliteit. TNO is betrokken in onderzoek naar innovatieve waterbehandeling (bijv. zouUbrak water, afualwater met pesticiden, nutrienten, terugwinning van fosfaat).
Het Platform Duurzame Glastuinbouw heeft als doel geformuleerd: nullozing vanuit de glastuinbouw naar riolering, oppervlakte- en grondwater moet zijn gerealiseerd.
Voor de emissie loze kas (sluiten van water-, energie- en nutriëntenkringlopen bedrijfsniveau) is TNO o.a. met onderzoek naar waterhergebruik in de glastuinbouw met groot onderzoek in samenwerking met de sector betrokken. Op Europees niveau wordt in onderzoeksprojecten hergebruik van water in de agri business onderzocht.
Lopend onderzoek binnen dit Thema betreft test en demo van gesloten (recirculatie) watersystemen voor verschillende niet-grondgebonden tuinbouwgewassen en terugwinning van nutriênten uit het drainage water. De ontwikkelingen worden gedaan in het FP7-project ResFood' en zijn gericht op het
verminderen
van het doorspoelen door verwijdering van natrium uit
het
irrigatiewater en behandeling van het spoelwater voor hergebruik en terugwinning van nutriënten. RESFOOD RESFOOD richt zich op de ontwikkeling van innovatieve oplossingen voor 'Resource Efficient and Safe Food Production and Processing'. Resource efficiency binnen dit kader richt zich voornamelijk op hergebruik van water, energie en nutriënten en het terugwinnen van waardevolle stoffen uit vaste reststromen. Voedselveiligheid is hierbij een belangrijke randvoorwaarde.
Cu¡oat ¡lù¡¡üoo, !úgñ
¡.i0rr0.
ãnls¡Õa
+
w-í
!
w'T coo
w¡t o.!oã t wJa I
|
I I I
¡v*r
YÞrLe
ailaaa¡.n
rrducl¡q¡: ia{¡âo
rn¡¡Et w¡rF6¡C¡ rql(lìg
tl
-w1â
-
¡\hrtriaîf¡
(ãt
TNO-rapport
I
20t41
TNO is coördinator van het FP7-project Resfood en werkt hierin met Nederlandse partijen Logisticon, de Demokwekerij, Vezet B.V. en Microbiome en 13 buitenlandse partners samen. Met Nederlandse partners wordt gewerkt aan een pilots in de verse groente-industrie en in de glastuinbouw die gericht zijn op het kunnen sluiten van de waterkringloop. Onderzoek richt zich op toepassing van innovatieve hybride membraanprocessen voor recirculatie van het waswater in de voedingsindustrie en op toepassing van elektrodialyse met ionselectieve membranen en desinfectie van het te recirculeren water in de glastuinbouw.
De btjstelling van het VP voor 2015 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelen project Goed Gietwater2.O Dit project richt zich op de demo-fase van het gesloten kassysteem dat ontwikkeld is en sluit aan bij Thema 'More Crop per Drop' uit het lnnovatiecontract. Focus is op het toepassen van foto katalytische oxidatie voor het tegengaan van groeiremming bijwaterhergebruik in een gesloten kassysteem.
2.3.3.3
Onderzoekslijn 3: Water en Energrc Het integreren van energie- en watervraag leidt tot duuzame oplossingen. De uitdaging is afvalwarmte en proceswater in de industrie integraalte hergebruiken en de netwerken van water en energie met elkaar te verbinden voor toepassingen in eco-industrial parks of stedelijke gebieden. Wij richten ons daarom in de ontwikkeling van technologische concepten op nieuwe membraan- en destillatieconcepten die het mogelijk maken energie her te gebruiken of op te wekken in combinatie met waterbehandeling. Binnen dit Thema wordt gewerkt aan het KIC-Climate-project'WE4CC'dat zich met een consortium van bedrijven uit de energie- en watersector richt op het ontwikkelen van de technische opschaling van drie nieuwe waardeketens voor de productie van water door gebruik te maken van laagwaardige restwarmte uit koelwater. Het gebruik van restwarmte kan elektriciteitsgebruik voor lokale waterbehandeling met 50% reduceren ten opzichte van conventionele toepassingen. De looptijd van het project is 2013 -2016.|n het project wordt membraandestillatie toegepast voor de productie van gedemineraliseerd water en drinkwater met gebruikmaking van laagwaardige warmte. Hierbij worden twee toepassingen getest: . Memstill: gedeeltelijk gebruik van restwarmte . Memstill met warmte envelop (MD-HEX): volledig gebruik van restwarmte voor membraandestillatie.
MemPower TNO is in 2012 begonnen met een project gericht op de ontwikkeling van een nieuw concept voor de gelijktijdige productie van arbeid/elektriciteit en schoon water uit waterige bronnen en restwarmte. Met dit concept (een warmte-water-motor), MemPower genoemd, worden onzuivere waterstromen van diverse bronnen (zeewater, brak water, oppervlaktewater) in één compact apparaat met restwarmte opgewerkt tot schoon (drink)water onder co-generatie van arbeid/elektriciteit. MEMPOWER integreert membraandestillatie-onder-druk met energietechnologie.
TNO-rapport
21t41
I
(solarþeothermaUwaste)
R,-1"
-fu',,
Pwrt r v.r
spacef
. I
T2
membrane
¿¡st¡lle¿ water
sea
bdne (2)
water (1 dist¡ll€d
wat€r (3)
ionn"
(3)
Clr¿ætsbtlcs: . Hsd æ a dñlng fqre . Pra¡urEed dbüllde
fa
(2,
MD
.Wdrpíæ!ur" l¡cq¡sted by turùlnalgcrerator
De bijstelling van het VP voor 2015 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelen project MemBgwer-lLDit project heeft als doel te komen tot een Proof-of-principle voor het gecombineerd benutten van afualwarmte uit koelwater voor waterzuivering en elektriciteitsproductie op basis van Mempower-concept. Op de technologie is patent aangevraagd en de eerste'proof-of-concept'{esten zijn uitgevoerd, waarna beoordeling plaats vindt in hoeverre de techniek in aanmerking komt voor een proof-of-principle. Daarbij zal met name ook naar de toepassing zonenergiemodules gekeken worden. De ontwikkeling sluit aan op het Thema 'Water & Energie' uit het lnnovatiecontract.
2.3.3.4
Onderzoekslijn 4: Water & ICT
ln 2015 wordt ruimte gemaakt voor een nieuw ontwikkelproject dat zich richt op sens¡ng en monitoring ten behoeve van decentrale waterbehandeling en waterbeheer. De focus zal gericht zijn op innovaties in sensing die doorbraken op het gebied van decentrale waterbehandeling van stedelijk water, gietwater uit de glastuínbouw en behandeling van water dat verontreinigd is met medicijnresten mogelijk maakt en tevens toepasbaar zijn bij monitoring van prioritaíre stoffen in het waterbeheer. Dit onderzoeksproject zal aansluiten op het Thema 'Water & ICT' uit het
in
novatiecontract.
2.4
DeelprogrammaDeltatechnologie
2.4.1
Beoogde lmpact en Doelgroep Deltatechnologie richt zich op de duurzame leefomgeving in een deltagebied. Wereldwijd zijn verstedelijkte delta's belangrijke regio's voor economische bedrijvigheid. Meer dan 23Yo van de wereldwijde bevolking leeft op minder dan 100 kilometer van de kustlijn; de bevolkingsdichtheid in kustgebieden is meer dan drie keer zo hoog als het wereldwijde gemiddelde. Van de 16 steden met meer dan 10 miljoen inwoners liggen er 12 op minder dan 100 km van de kust. Hier liggen grote verstedelijkingsopgaven die te maken hebben met: Waterveiligheid, wateroverlast en droogte in een veranderend klimaat. Duurzame infrastructuur en netwerken.
. o .
Leefbaarheid en een aantrekkelijk woon- en werkklimaat: Climate Proof Cities.
TNO-rapport
22t41
I
De Nederlandse G\M/V-sector en consultancy heeft internationaal een zeer sterke positie als het gaat om het inspelen op en aandragen van oplossingen op deze terreinen. Een track-record in de Nederlandse context, dat gezien kan worden als proeftuin voor innovaties op het gebied van stedelijke ontwikkeling en deltatechnologie, speelt hierbij een belangrijke rol.
ln relatie tot 'Deltatechnologie' zet TNO in op de vraagstukken die liggen op het raakvlak van water en de Gebouwde Omgeving. lnnovatieve oplossingen voor overheid en bedrijfsleven komen daarbij tot stand via:
¡
Ontwikkelen en modelleren van nieuwe concepten en strategieën voor klimaatadaptatie en duurzame stedelijke ontwikkeling, deels in opdracht
van de overheid en deels in opdracht van het bedrijfsleven.
De
instrumenten die TNO hiervoor ontwikkelt, zoals Urban Strategy, zijn voor
marktpartijen beschikbaar om verder te ontwikkelen ("Open-Source Strategie"). Op deze wijze worden innovaties blijvend beschikbaar voor de
.
markt.
Het bundelen van kennis en kunde in een 'Centre-of-Excellence' met kennis-, overheids- en marktpartijen. TNO is initiatiefnemer van het Kenniscentrum lnfraQuest, waarin naast TNO ook RWS en TU Delft participeren. Kenniscentrum lnfraQuest richt zich op het bundelen van wetenschappelijke, toegepaste en praktijkkennis rond wegenbouw en civiele werken rond de thema's 'asset management', 'wegen', 'droge kunstwerken', 'natte kunstwerken' en 'materialen'. Daarnaast leidt TNO op eenzelfde wijze consortia binnen programma's als Kennis voor Klimaat, waar voor TNO binnen de bestaande kennisinfrastructuur, de nadruk ligt op
.
klimaatvraagstukken in een verstedelijkte delta. Het testen van concepten in proeftuinen en field labs. Field labs bieden het bedrijfsleven de mogelijkheid om innovaties te tonen en testen onder natuurlijke omstandigheden waarmee voor afnemers de mogel¡kheid bestaat om de inpasbaarheid van innovatieve technieken te beoordelen. Daarnaast bieden fieldlabs de mogelijkheid om onder gecontroleerde omstandigheden een nieuwe aanpak van ketenpartijen te testen.
2.4.2
Samenwerking TNO werkt binnen het Deelprogramma 'Deltatechnologie' samen met kennisinstellingen (zoals Deltares, TU Delft, TU Eindhoven, Wageningen UR), overheid en marktpartijen. Dit gebeurt in nationaal en internationaal verband. Onze betrokkenheid wordt zichtbaar door o.a. samenwerking in regionale en nationale programma's zoals het Valorisatie Programma'Deltatechnologie', Clean Tech Delta, Kennis voor Klimaat. lnternationale samenwerkingsverbanden zijn o.a. European Construction Technology Platform (ECTP), Knowledge and lnnovation Centre (KlC) Climate, JPI-Clic Europe. ln 2015 zal de samenwerking met Deltares en WUR/Alterra verder invulling krijgen door gerichte investeringen in twee TO2projecten: 'Adaptive Circular Cities' en 'Natte Kunstwerken voor de Toekomst'. TNO zal daarnaast onderwerpen uit dit Vraaggestuurd Programma verbinden met het Nationaal Kennisprogramma'Water en Klimaat' i.o. De ambitie van het Nationaal Kennis- en lnnovatieprogramma Water en Klimaat (NI(VVK) is het gezamenlijk ontwikkelen van een brede kennis- en innovatiebasis op het terrein van
TNO-rapport
23t41
I
water en klimaat. De primaire doelstelling is het ontwikkelen en bij elkaar brengen van kennis ten behoeve van het Deltaprogramma en de Nationale Adaptatie Strateg ie. Vraag stu kken met betrekki n g tot watervei lig heid, zoetwatervoorzien n g en ruimtelijke adaptatie zullen centraal staan. Relevante verbindingen tussen deze hoofdthema's en ondenruerpen zoals waterkwaliteit, ruimtelijke ontwikkeling, natuur en klimaatmitigatie zullen ook geagendeerd worden. Het Nationaal Kennisprogramma'Water en Klimaat' biedt daarmee een goed instrument om de ontwikkelde kennis en producten te verbinden met de actuele en nabij{oekomstige opgaven rondom het klimaatbestendig maken van Nederland. i
2.4.3
Programma voor 2014 - 2015 ln het lnnovatiecontract 2014 - 2015 heeft de
Deltatechnologiesector ervoor gekozen om de kennisontwikkelingen en innovaties te clusteren in vier innovatiethema's, te weten:
1.
Water- I I
veiligheid
Waterbeheer
LEEFBARE DETTA
Waterveiligheid
2. Waterbeheer 3. Duurzame aanleg, beheer en onderhoud 4. Ecologischontwerpen
I I ontwerpen I Ecologisch
Duurzame aanleg,
beheeren
Deze vier thema's hebben allen tot doel om een
Leefbare delta mogelijk te maken: te leven, te wonen en te werken in deltagebieden, zoals in Nederland. Het Vraaggestuurd Programma 'Water- en Deltatechnologie' sluit in hoofdzaak aan op het innovatiethema 'Duurzame aanleg, beheer en onderhoud'. ln het lnnovatiecontract wordt dit innovatiethema beschreven aan de hand van: Onde¡weroen in thema: Ontwikkeling van deltagebieden, planvorming, planning en ontwerp Duurzame en kostenefficiënte offshore engineering, haveninfrastructuur, kust en rivierinfrastructuur; Bouwen op en in slappe bodems Vervangingsopgave kunstwerken en infrastructuur bodemdaling
. . o o o o
Duurzame deltasteden
-
Smart Cities- slimme oplossingen
voor
klimaatadaptatie, stedelijk waterbeheer en koppeling met energieopgave (Smart Cities) lnteractie tussen water en ruimtelijke ordening: water en de leefbare stad lnnovatierichtinqen Life cycle benadering (van o.a. kunstwerken en infrastructuur)
.
. o o o
Nieuwe materialen
en duuzaam (her)gebruik van grondstoffen
en
bouwmaterialen
Technieken om bodemdaling te voorkomen en tegen te gaan Meenryaarde uit data en monitoring voor ontwerp, beheer en onderhoud halen
TNO-rapport
24t41
I
2.4.3.1 ProgrammeringTNO TNO zet in haar bijdrage aan het lnnovatiecontract Deltatechnologie in
op
innovaties op het gebied van een duurzame infrastructuur en stedelijke ontwikkeling
deltagebieden, zowel in Nederland als wereldwijd. ln 2014 is door de Programmaraad Deltatechnologie een verdere uitwerking gemaakt van het lnnovatiecontract in de vorm van lnnovatieclusters. Rondom deze lnnovatieclusters worden markt- en onderzoeksvragen samengebracht om te komen tot valoriseerbare kennis en prototype producten en technieken. De inzet van het Vraaggestuurd Programma 'Water- en Deltatechnologie' is gericht op het lnnovatieclusters 'Duurzame Deltasteden' erì op het lnnovatiecluster
in
'Assetmanagement'.
<ù¡¡írt ¡f. tulclrdfl
Wdã
trndrüùü
sectoren -------) Ércrdr
Cmdloltä
D
Vclthrkt
WücrùclEs
h.rüttlol
\ r¡ratm]r¡la rnt 7
Würtr.[rcn
-
I
I
l¡rtr[
lcf
¡ssnctñmlqh
I
raF¡ar
Zoctrat!a
Yo.úra
C
L. 7
-
lnzet VP 'Water- en Deltatechnologie
2.4.3.2
Onderzoekslijn Duurzame Deltasteden Urbane regio's herbergen de grootste economische waarde van de delta's: menselijk en industrieel kapitaal. TNO richt zich op een ontwerp- en ontwikkelaanpak waarmee in deltasteden op gebouw-, blok-, wijk-, stadsniveau maatregelen genomen kunnen worden om duurzaam om te gaan met klimaatvraagstukken. ln 2011- 2014 is hiervoor het project Climate Proof Cities (CPC), dat valt binnen het programma Kennis voor Klimaat, uitgevoerd.
Binnen CPC zijn metingen, computersimulaties en beleidsanalyses uitgevoerd om inzicht te krijgen in de effectiviteit van individuele maatregelen en van combinaties van maatregelen voor de verschillende schaalniveaus. Deze kennis is o.a. vertaald naar ontwerprichtlijnen. Hierbij is o.a. naar voren gekomen dat implementatie van
klimaat adaptieve maatregelen moet meekoppelen met
de bestaande
investeringscyclus van assets. Daarom is parallel aan het project CPC in 2014 gestart met het project'Duurzame Deltasteden' dat zich richt op een aanpak voor het beheer van klimaatbestendige G\ÂM-werken in stedelijke regio's waarbij een
methode ontwikkeld voor klimaatadaptatiemaatregelen
het uitvoeren van
stresstesten
en selectie van
voor steden aan de hand van de
volgende
uitgangspunten: 1) Gevoeligheid: Welke aspecten van de kwetsbaarheid van GM/t/-werken voor de gevolgen van klimaatverandering zijn belangrijk voor asset management?
TNO-rapport
25t41
I
2) Meekoppelen: Wanneer kunnen ambities voor klimaatadaptatie worden gekoppeld aan natuurlijke investeringsmomenten en ingrepen in de openbare ruimte? Wat zijn de huidige ontwikkelingen en trends die daar ruimte toe bieden? 3) Robuuste maatregelen: Welke maatregelen voor klimaatadaptatie kunnen worden toegepast om infrastructuur robuust te maken i. r.t. klimaatverandering? 4) lmplementatie: Welke mogelijkheden heeft een gemeente in haar operationele taken om de gestelde ambities en gekozen maatregelen te implementeren, bijvoorbeeld in aanbestedingen en asset management? Dit zal in 2015 leiden tot een tool dat mede inbreng wordt in het het project 'Adaptive Circular Cities'r. ln dit project werken de TO2-insituten Deltares, TNO, DLO en ECN samen aan het ontwikkelen van tools voor het ondersteunen van besluitvormingsprocessen en investeringsbeslissingen bij stedelijk ontwerp, planvorming en/of inrichting die leiden tot en mitigatie en adaptatie en/of hulpbronefficiency. De ontwikkelde tools maken deel uit van het generiek toepasbare raamwerk van instrumenten. Met behulp van de tools kan worden getoetst in welke mate maatregelen bijdragen aan klimaatadaptatie, resource efficiency en leefbaarheid (veilige, schoon, gezond) en welke financieeleconomische baten daaraan gekoppeld z¡n ol kunnen worden. De tools worden toegepast op een/enkele geselecteerde bestaande stedelijke opgaven waarin wordt getoond hoe deze aanpak leidt tot toegevoegde waarde in de betreffende gebiedsontwikkeling.
Daarnaast wordt een Europees voorstel voorbereid om te komen tot standaardisatie van maatregelen op het gebied van klimaatadaptatie in stedelijk gebied. Hierbij wordt tevens gekeken naar maatregelen op het gebied van vitale infrastructuur. De aanpak is met name bedoeld om te komen tot een aanpak die leidt tot reproduceerbare en opschaalbare maatregelen in stedelijke gebieden.
2.4.3.3
Onderzoekslijn Assetmanagement lnfra & Kunstwerken De onderzoekslijn Assetmanagement lnfra & Kunstwerken bestaat uit de onderdelen: World Class Maintenance Natte Kunstwerken voor de Toekomst
o o
World Class Maintenance lnfra: naar een Shared lnnovation Program Hieronder vallen de volgende ondenrverpen: Smaft Bridge We hebben een geavanceerd monitoringssysteem (patent akoestische emissie) en daaraan gekoppeld model ontwikkeld, waarmee dekplaatscheuren in stalen bruggen veel nauwkeuriger zijn te voorspellen. Dat heeft zich in een field pilot op de Van Brienenoordbrug in praktijk bewezen. We hebben met onderzoek in het lab een nog gevoeliger monitoringssysteem klaar gemaakt voor toepassing in een field pilot (patent guided wave). Ook is de routine voor het ontwerp van een optimaal adaptief draadloos sensornetwerk op een brug gereed voor toepassing in een field
o
pilot, en zijn de modellen gereed voor de scheurgroeivoorspelling van dekplaatscheuren en voor de probabilistische doorvertaling van meetresultaten en venivachte scheurgroei naar constructieve veiligheid
r 'Adaptive Circular Cities' maakt onderdeel uit van de TO2-middelen uit het Flexbudget voor 2015
voor het Thema 'Klimaat, Hulpbronefficiency en Grondstoffen'
TNO-rapport
26t41
I
(wanneer repareren/renoveren/ vervangen). Deze aanpak zal verder doorgezet worden waarbij het meeste ontwikkelwerk zal zitten in het uitbreiden van het monitoringssysteem voor ander type scheuren in stalen bruggen en het verder voor praktijk geschikt maken van de guided wave techniek en het draadloze netwerk. Connecting data - pefformance We hebben een aanpak ontwikkeld en demo gestart om uit grote hoeveelheden beschikbare data de maatgevende prestatie van een
constructie te kunnen voorspellen (bottom-up) en een keuze te maken uit meettechnieken om de prestatie van een constructie te kunnen voorspellen (top-down). Deze demo wordt doorontwikkeld tot een praktijkaanpak, in eerste instantie voor bovenbouw spoor, en daarna verbreed naar ander infra asset management. Leve n sd u u rue rle ng i ng beton ne n ku n stwe rke n
We hebben patenten op Electro Active Repair en Gemodificeerd Hydrotalciet (beiden om corrosie van wapening tegen te gaan) en de werking op labschaal is aangetoond. Het implementatieonderzoek zal worden voortgezet. Kerngroep voor Shared lnnovation Program Met een 5-tal high level representanten van asset owners, met TU Delft en TNO is een gezamenlijke Visie "Future Maintenance lnfra" opgesteld. Met een kerngroep van bedrijven wordt, samen met een aantal infra-eigenaars, toegewerkt naar een gemeenschappelijk onderzoek&ontwikkeling agenda " Future Maintenance Infra"
Natte Kunstwerken voor de toekomst2 Op basis van de levensduur venivachtingen van Natte Kunstwerken zullen er tot 2030 ca. '100 kunstwerken (zoals sluizen, stuwen en stormvloedkeringen) aan vervanging of grootschalige renovatie toe zijn en nog ca. 150 kunstwerken in de tien jaar erna. Om deze opgave te realiseren worden de volgende kennis en toepassingen ontwikkeld
. . . .
:
Eenduidig probabilistisch format en toetskader voor bepalen van de veiligheid, beschikbaarheid en betrouwbaarheid van natte kunstwerken;
Probabilistische methodieken
om de veiligheid (en beschikbaarheid en
betrouwbaarheid) en (rest)levensduur van natte kunstwerken te bepalen;
lnspectie- en monitorsystemen (en een generiek platform) om de actuele toestand in detail te kunnen bepalen en om levensduur van natte kunstwerken mee te verlengen; Beoordelingscriteria en toets- /testmethoden voor innovatieve oplossingen voor vervanging en renovatie van natte kunstwerken.
De validatiecyclus wordt hiervoor zo compleet mogelijk doorlopen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van theoretische modellen, schaalmodellen en testen op ware grootte in een bijvoorbeeld een bestaande sluis, in te richten als testsluis (de "lJksluis").
2'Natte Kunstwerken voor de Toekomst' maakt onderdeel uit van de TO2-middelen uit het Flexbudget voor 2015 voor het Thema 'Klimaat, Hulpbronefficiency en Grondstoffen'
TNO-rapport
27
I
l4'l
3 Vraaggestuurd Programma "Maritiem en Offshore"
3.1
lnleiding
De missie van TNO is het uitgangspunt van de strategie van het nieuwe Strategische Plan 2015 - 2018. "Trends, Transities, TNO" dat eind maart 2014 is aangeboden aan de minister van Economische Zaken.
Er heeft een herijking van de innovatieportfolio van TNO plaatsgevonden, die heeft geleid tot de keuze voor vijf transities: lndustrie: van economische stagnatie naar groei in hoogtechnologische industrie Gezond Leven: van ziekte en zorg naar gezondheid en gedrag
o
. o o
.
Defensie en Veiligheid: van veelsoortige dreigingen naar beheersbare risico's Leefomgeving: van knelpunten door urbanisatie naar vitale stedelijke regio's Energie: van conventionele bronnen naar duurzame energiesystemen.
Voor deze vijf transities zijn roadmaps ontwikkeld die leidend zijn voor de nieuwe organisatie van TNO. De werkwijze van TNO zal gericht zijn op open innovatie, internationalisatie en versnelling van het ontwikkelen en toepassen van kennis zodat TNO een belangrijke bijdrage kan blijven leveren aan een vitale en veilige maatschappij en het versterken van de internationale concurrentiepositie van Nederland. De roadmap Maritiem & Offshore: Blue Growth* , die de basis vormt voor het
Vraaggestuurde Programma (VP) voor de periode 2015 - 2018 maakt onderdeel uit van de transitie: Energie: "Van conventionele bronnen naar duurzame energiesystemen".
TNO heeft kennis op het gebied van maritiem, materialen en constructies, mining etc. Deze kennis kan een oplossing bieden voor diverse knelpunten en vraagstukken in de wereld zoals bijvoorbeeld voor de grondstoffen schaarste. Hierover is recent door TNO een rapport uitgebracht (Resources for our Future). Het gaat hier o.a. om slimmere productietechnieken, waardoor minder grondstoffen verbruikt worden; recycling van grondstoffen, substituten en mijnbouw onder de zeebodem. De exploratie en exploitatie van de oceanen is een domein waar we, tezamen met andere spelers, in deze strategie periode meer aandacht voor gaan vragen.
TNO-rapport
28t41
I
Nederland heeft van oudsher nauwe banden met de Maritiem & Offshore industrie. Baggeraars, ingenieursbureaus en scheepsbouwers die nu al inspelen op grondstoffen winning op grotere diepte en onder Arctische omstandigheden. TNO werkt in dit speelveld samen met enerzijds de Nederlandse TO2-partners DLO, NLR, ECN, Deltares en MARIN, maar anderzijds ook met gerenommeerde (inter)nationale instituten zoals NIOZ, IMARES, VTT, Fraunhofer, SINTEF/Marintek en universiteiten zoals TU Delft, WUR, NTNU. Het transitie-terrein waarop de ontwikkelingen van de komende jaren gaat
plaatsvinden is een mix van ecologie, biologie en technologie waarbij een economisch duurzame manier van denken in extreme omgevingen steeds belangrijker wordt. Om met elkaar gereed te zijn voor deze uitdagingen van de toekomst zijn (inter)nationale samenwerkingsverbanden noodzakelijk. Diverse initiatieven zoals de oprichting van het MUST consortium (Maritime Consorti![m of Environmental $cience & lechnology), het in oprichting zijnde coöperatief research programma CONSTRUCTIVE (op het gebied van materialen, constructies en systemen) en de verdergaande samenwerkingsinitiatieven met de TuDelft om een versterkte Nederlandse kennisbasis infrastructuur te creëren, zijn hier voorbeelden van. Naast een voldragen positie in de Nederlandse netwerkorganisaties (oa. MKC, NML)en de Topsector Water is ook vertegenwoordiging van de sector op internationaal en Europees gebied van eminent belang. ln brjlage A. is een overzicht gegeven van de bijdrage van TNO Maritiem & Offshore hienn. De beoogde impact van het VP laat zich samenvatten in een missie van het programma, namelijk:
lmpact maken door vooral de Nederlandse maritieme en offshore industrie te ondersteunen in hun technologische toppositie in de wereld waarmee hun concu rrentiepositie wordt versterkt. De impact van dit programma focust zich op de volgende elementen: Excellente, voorspelbare en kosteneffectieve operaties in extreme omgevingen (arctisch, diepzee etc. ) Duu¡zame oplossingen en de'license to operate' (incl. experimentele validatie) Veiligheid, initiatieven en concepten die gebaseerd zijn op een mens machine georiënteerd ontwerp
1. 2.
3.
De onderliggende visie op de rol van TNO is dat de maritieme & offshore industrie
in Nederland bezig is met een innovatieslag op een aantal fronten tegelijk: Opschalen van bestaande activiteiten op het gebied van oceaan exploratie, diepzee en arctisch. Geografische expansie (internationalisatie, waarbij de maak-industrie positie in Nederland versterkt moet worden). Verduurzaming (van product tot en met keten in nieuwe duurzame
. . . .
energievormen). Versnelling van innovatie en behoefte aan strategische kennispartners door opkomende BRICS landen en vergrijzing brnnen Nederland.
TNO-rapport
.
29t41
I
Een gerichte vraag gestuurde bundeling van krachten op het fundamentele vlak (universitair) en toepassingsgericht onderzoek (TNO) is hierbij van essentieel belang.
Tegelijk blijft de sector op zoek naar mogelijkheden om nieuwe of alternatieve materialen toe te passen in meer extreme omstandigheden. De sector heeft, om al deze ambities te realiseren, behoefte aan snel inzetbare ontwerpers en onderzoekers met een multidisciplinaire achtergrond en bijpassende experimentele testfaciliteiten. TNO heeft passende competenties in huis en kan vanuit haar multidisciplinaire kennis binnen een project met een multidisciplinaire aanpak hier een grote bijdrage leveren.
3.2
Visie en ambitie
Dit Vraaggestuurde Programma Blue Growth* draagt bij aan het TNO Strategisch
Plan 2015 - 2018 met betrekking tot de volgende maatschappelijke trends: Bevolkingsgroei naar I miljard mensen in2025 Klimaatveranderingen Schaarste van grondstoffen en voedsel Urbanisatie
-
Veranderendemachtsverhoudingen Nieuwe industrieën en productietechnieken
Het creëren van economische bedrijvigheid en het scheppen van banen is de komende jaren de grootste maatschappelijke opgave voor Nederland en voor Europa. Nederland heeft een goede economische positie maar elders komen economieën sterk op. Om een belangrijke economische speler te blijven zijn nieuwe innovatie-impulsen nodig. Dit betekent een gerichte stimulering van het bedrijfsleven in brede zin om onze internationale concurrentiepositie te versterken. Een krachtig en innovatief bedrijfsleven is ook de sleutel tot het aanpakken van grote maatschappelijke uitdagingen. Zo moet de maatschappij worden ingericht op een gemiddeld ouder wordende bevolking. Mede hierdoor nemen de kosten van de gezond heidszorg onevenred ig toe. Fossiele brandstoffen vormen een eindige voorraad. Deze is op te rekken door nieuwe vormen van winning en exploratie, maar er zijn ook 'bijwerkingen' van het gebruik van fossiele brandstoffen zoals CO2 en zeespiegelstijging. Ook is er sprake van afnemende voorraden van schaarse metalen of materialen, essentieel voor de highlech industrie en die van drinkwater in sommige delen van de wereld. De productie van veilig voedsel moet zeker worden gesteld voor de groeiende wereldbevolking, op een wijze die structureel is vol te houden. Dat alles dwingt ons tot een transitie naar nieuwe vormen van duurzame energie. De basis voor de aanpak van dit vraaggestuurde programma is gelegd in het lnnovatiecontract Maritiem (onderdeel Topsector Water), waarbij de economische en maatschappelijke uitdagingen zijn gecombineerd in 4 innovatie thema's:
TNO-rapport
30t41
I
o o o o 3.3
Schone schepen Slim en veilig varen Winnen op Zee Effectieve infrastructuur
Relatie Topsector(en) en beleid overheid
De vraagsturing van het programma vindt plaats in vele bi- en multilaterale contacten met de industrie, overheid, universiteiten en kennisinstellingen. Een belangrijke invulling komt voort uit de afstemming in twee overlegorganen:
. o
Maritime lnnovation Council: TNO maakt deel uit van het Bestuur van de Maritime lnnovation Council (=TKl Maritiem) van Nederland Maritiem Land (NML) waarbij het vraaggestuurde programma wordt afgestemd op de prioriteiten van het maritiem innovatie programma.
Maritiem Kennis Gentrum: TNO maakt deel uit van het MKC en is lid van de Programmaraad van het TKI Maritiem. Het MKC fungeert als Adviesraad voor dit vraaggestuurde programma.
Met betrekking tot relevante innovatieprogramma's zijn door de sector prioriteiten gesteld op basis van een aantal wereldwijde trends. Deze worden opgepakt vanuit het Maritiem Topconsortium voor Kennis en lnnovatie in onder andere de research en ondenruijs agenda van het Maritieme Cluster. De Topsector Water bestaat uit de deelsectoren Maritiem, Deltatechnologie en Watertechnologie, die elk een eigen roadmap hebben en daarnaast doorsnijdende thema's uitwerken.
Gontinuiteit, vernieuwing en doorsnijdende samenwerking De twaalf thema's waar de Topsector Water op inzet zijn sterk georiënteerd op het bieden van d uurzame oplossingen voor klimaatverandering, grondstoffen schaarste, vermindering van CO2-uitstoot, duurzame energiewinning en het bieden van kostenefficiênte oplossingen voor de scheepvaart, defensie en wateropgaven, zoals waterbeheer en watervoorziening. Dit uit zich onder andere in slimme ontwerpen voor schepen, havens, vaarwegen en infrastructuur voor waterveiligheid en drink- en proceswatervoorziening. De thema's zijn:
Maritiem:
.
.
Slim en veilig varen: draagt bij aan een betere toerusting van de schepen bij de vele verschillende taken op zee en lagere kosten van bouw en exploitatie. Aspecten die onderzocht worden zijn reductie van bemanning, toename van de operationele inzetbaarheid, het handhaven en verhogen van het veiligheidsniveau van varen en werken op zee via het ontwerp van speciale schepen en slimme systemen voor scheepvaart en marine. Schone schepen: worden met de toenemende maatschappelijke druk steeds belangrijker. Er worden verschillende opties onderzocht en gebouwd met betrekking tot technologieontwikkeling voor brandstofreductie, alternatieve
TNO-rapport
31t41
I
¡ o
brandstoffen, rookgasreiniging, weerstandsvermindering, en schone productie van grondstoffen voor de scheepvaart
Winnen op zee: richt zich op technologische oplossingen om op zee energie en grondstoffen economisch en duurzaam te winnen. Effectieve lnfrastructuur: is nodig om het gehele proces vanaf de havenaanloop tot de overslag aan de kade van schepen efficiënter te maken. Verder rs er aandacht voor optimaal ontwerp en systeemintegratie voor communicatie, bouw en aanleg van systemen voor schepen en de infrastructuur van havens en vaarwegen.
Deltatechnologie: Waterveiligheid: het begrijpen van veranderingen in watersystemen en het bieden van meerlaagsveiligheid (preventie, beheersing gevolgen en
. . . .
rampenbestrijding ten aanzien van overstromingen). Waterbeheer: slim beheren van watertoevoer en watergebruik voor vermindering van overstromingsrisico en voor beschikbaarheid van water. Duurzame aanleg, beheer en onderhoud: slim, duurzaam en klimaatbestendig inrichten van deltagebieden en steden en duurzaam ontwerp van water
gerelateerde infrastructuu
r.
Ecologisch ontwerpen: bouwen en ontwerpen in synergie met natuurlijke krachten, ecosystemen en ruimtelijke functies.
Watertechnologie: Water for All: productie van drink- en industriewater en zuivering van afualwater tegen minimale kosten; toekomstvaste inrichting watertransport- en
. . . .
opslaginfrastructu ur. More Crop per Drop: hoogwaardige (duurzame)zoetwatervoorziening voor de productie van voedsel met onder meer terugwinning van nutriënten. Water & Energie: verduuzaming van processen voor de energie producerende industrie; nieuwe vormen van schone energie op basis van watertechnologie.
Water & ICT: het vergroten van de efficiëntie van winning, reiniging en transport van water door sensoring & monitoring van waterkwaliteit en procescontrole.
Doorsnijdende inzet Door de sterke interacties binnen zoete en zoute watersystemen, de integrale veiligheids- en waterbeschikbaarheidsproblematiek in verstedelijkte delta's en de interactie tussen kust, vaarweg en haveninfrastructuur, liggen er ook kansen in gezamenlijke kennisontwikkeling op bepaalde thema's. De drie deelsectoren werken dan ook nauw samen. De samenwerking blijkt uit het gezamenlijk oppakken van thematische calls op het vlak van onderzoek, die de samenhang van de Topsector Water benadrukken. Een eerste aanzet is in 2014 gegeven voor 2 thematische calls: De eerste call ('License to operate') gaat over de interactie fussen technologie en de watersystemen (binnen en buiten de delta) en
.
o
De tweede call (New Delta') gaat over de analyse van de watersystemen in de Delta.
TNO-rapport
32t41
I
3.4
Roadmap 2015-2018: Blue Growth*
Rolen vorm Naar de visie van TNO komen innovaties meer en meer in samenwerkingsverbanden tot stand omdat de complexiteit van het innovatielandschap verder zal toenemen. Oplossingen moeten sneller gerealiseerd worden. Daarnaast zullen voor de oplossingen verschillende kennisdomeinen intensief moeten samenwerken. Tenslotte zal het succes van innovaties worden afgemeten naar de waarde die de oplossingen de samenleving brengen: zowel op economisch als op sociaal en maatschappelijk gebied.
ln de nieuwe Strategie periode vooziet TNO vier vormen om te komen tot het creëren van innovaties:
. . . .
Early Research Programs; met eigen geld en in samenwerking met partners kennis ontwikkelen die op de langere termijn tot toepassingen kunnen leiden Shared lnnovation Programs; grotere meerjarige open innovatieprogramma's met nationale en internationale part¡en Contractresearch (B2B); 100% betaald beantwoorden van vragen van publieke of private partijen in Nederland en internationaal Toegewezen taken; bijvoorbeeld voor Defensie en de Geologische Dienst Nederland
ln figuur 1 is een overzicht gegeven van de wijze waarop voor de roadmap Maritiem & Offshore: Blue Growth*, de verschillende vormen in de komende strategieperiode
worden ingevuld. Governmental Assioned I nnovator: niet van toepassing op M&O.
o
lnnovation Catalvst: samenwerking met NWO met STW programma's; Early Research Programs* (M&O richt zich op Structural lntegrity en Human Enhancement); Shared lnnovation Programma's; Joint lndustry Programma's TKI gebonden programma's.
o o o o o
* ERP: Early Research Program, toelichting: Het "Structural lntegrity" gerelateerde programma richt zich op geavanceerde sensing en inspectietechnologie, (multiscale, probabilistische) modellen die (toekomstig) gedrag beschrijven en nieuwe beschermings-, reparatie- en vervangingsmaterialen en technieken waardoor de kosten voor instandhouding hanteerbaar blijven en de beschikbaarheid en veiligheid hoog, doordat onderhoud veel effectiever wordt en de levensduur van bestaande constructies wordt verlengd.
TNO-rapport
33t41
I
Het "Human Enhancement" gerelateerde programma r¡cht zich op de toenemende digitalisering en automatisering in werk-, leef- en sociale omgeving. Dit betekent dat het gedrag en interactie van de gebruikers met deze systemen de sleutel is naar succesvolle innovaties. TNO heeft een internationaal erkend track record op onderzoek naar verbeteren van menselijk gezondheid, functioneren en presteren, waarbij op combinaties van mentaal, cognitief en fysiek de kennis, infrastructuur en modellen zijn opgebouwd. Modelgebaseerde en adaptieve mens-machine-systeem automatisering, trainingsmethoden en monitor systemen gericht op het verbeteren van menselijk (cognitief) presteren (inzetbaarheid en veiligheid) en gezondheid (functioneren en welbevinden) zijn in veeldomeinen essentieel om aan uitdagingen van toenemende complexiteit en taakbelasting het hoofd te bieden.
lnnovation Factorv:
o o Valorisation
o
o
H
Business-2-Business ontwikkeling in de markten Maritiem & Offshore lnternationalisatie in de regio's: Zuid Korea, Noorwegen, het Midden Oosten en de Cariben I
ncu bator:
Opzetten van een Centre of excellence op het gebied van micro bacteriële corrosie Het ontwikkelen van tooling/modellen op basis waarvan een betere voorspelbaarheid gedaan kan worden op de aspecten onderuatergeluid en energie optimalisatie en configuratie verificatie. Hiertoe wordt voortgebouwd vanuit de huidige positie op General Energy Systems (GES); en SORIANT voor ondenruatergeluid. Deze ontwikkelingen sluiten tevens aan bij de ontwikkelingen op wet- en regelgeving (Europese Kaderrichtlijn Mariene Strategie en rookgasemissie SOx, NOx, CO2).
istorie/aansluiting beleid
ln de vorige strategische periode 2011-2014 heeft het lnnovatiegebied Maritiem & Offshore een meer krachtige kennis- en marktpositie gerealiseerd. Met name de lnnovation Factory rol is door een sterk groeiende (inter)nationale business verstevigd en mede gegroeid. Ook de JlP, TKI en EU participatie in de lnnovation Catalyst rol zijn sterk gegroeid. ln 2014 is een aanvang gemaakt met het valoriseren van kennis door het positioneren van o.a. Endures BV. De klantwaardering is in de afgelopen periode gegroeid en positioneert zich op een stabiel niveau conform de gewenste normering binnen TNO. Tengevolge van het bereiken van het einde van de zogenaamde "easy oil/ materials winning" zal de exploratie van de diepzee en het Arctisch gebied groeien en dit brengt vele uitdagingen met zich mee. Kortere levertijden, meer veeleisende (diepten > Skm, temperaturen) en zware (wind, golven) omstandigheden, maatschappelijke ondersteuning en draagvlak, onbekende gebieden van exploitatie zijn elementen die de behoefte voor voorspellende systemen (programma's, demonstrators en simulators) doet groeien
TNO-rapport
34t41
I
en zal een 'must' zijn voor "firsttime-right" produktie en exploitatie. Naast deze aspecten zal een groeiende zorg van bescherming van bestaande assets (tengevolge van enerzijds degradatie van de materiaal status en anderz¡ds invloeden zoals piracy en terrorisme) gaan ontstaan. Toekomstige assets hebben de neiging om complexer, meer geautomatiseerd en meer zelf-autonoom te worden. Het ontwerp, engineering, productie, installatie en de operatie van deze assets vereist een groeiende multi-disciplinaire benadering, Niet alleen wat betreft de technologie, maar ook wat betreft de menselijke bediening. Hierin liggen de mooiste en grootste uitdagingen voor TNO. Meer in detail richt onze kennisontwikkeling zich op twee hoofdlijnen, MUST en Nautilus.
Binnen het MUST programma wordt kennis ontwikkeld op: Oplossingen voor vraagstukken om naar "zero emission" te komen op zowel voortstuwing als het ondenivatergeluid; Het voorspelbaar en duurzaam kunnen implementeren van "schone energie" op zee zoals wind, golf- en stromingsenergre; Voedselvoorzieningsmogelijkheden op zee (zeewier, vis/aquafarming); De interactie tussen ecosystemen en constructies op zee (corrosie, fouling etc.)
-
Binnen het Nautilus programma wordt kennis ontwikkeld op: Betrouwbaar, veilig en voorspelbaar gedrag van constructies en materialen. Hierbij moet nieuwe wet en regelgeving omgezet worden in kansen vanuit innovatieve oplossingen. Steeds extremere omstandigheden (koude, druk/diepte en ontwerpoptimalisaties) dagen ons uit op dit vlak.
.
o . . .
Het beschikken van informatie over ondenrateromstandigheden aan de hand van sensoren (netwerken) en monitoringssystemen; Het veilig kunnen implementeren van MEGA constructies die t.g.v. hun grootte buiten de huidige normen vallen. Kostenverlagende oplossingen voor Offshore renewables (wind, getijde en golfenergie). Hierbij richt TNO zich vooral op de constructieve aspecten en de combinatie mens-machine t.b.v. onderhoud op zee. Het versterken van de betrouwbaarheid van mens-machine systemen (resilient engineering & design) teneinde ongewenste situaties voor schip en bemanning te voorkomen en catastrofale effecten te vermijden.
De aansluiting op ontwikkelingen in wetenschap en technologie;
ln de bovengenoemde kennisontwikkelingsprogramma's zijn doorsnijdingen met andere domeinen en technologieën. De synergie wordt gezocht met Defensie (betrouwbaarheid en voorspelbaarheid), lnfrastructuur (voorspelbare constructies), Mobiliteit (autonome systemen en veiligheid en emissie) en Olie en Gas voor wat betreft extreme omstandigheden (diepwater en arctisch). Vanuit technologieontwikkelingsstandpunt zien we de komende jaren steeds meer relevantie voor:
-
Probabilistischebenaderingvanvraagstukken De mens in interactie met constructies en situaties
ïNO-rapporll -
lStlt
Het ontwikkelen en integreren van sensor en monitoringstechnieken "Big" Data t.b.v. het verkrijgen van gedragsgegevens over mens en constructie en het ontwikkelen van betere voorspellingsmodellen Virtuele scenario analyse- en trainingsmogelijkheden "serious gaming"
-
Coh
erent.ln[q_y*A(qn ßoles
"Sgsleh;aþl,eçxplglbË-gnof gl-oþ-el*osgilgZ
a
-P
ç9l(çmÃe["letAråisnçl !Ãnnglafer. I
n ¡.9_v
$r¡ct¡rd lî¡grfft ,dlff'dsúttlilrfæ.lht ERPHlrÜúhrËtt EÞlit litt e'lælsqrw útwethwi,
lffigl 'dttùú
hno,.valieo
.V-e-le¡-s*q!_ign
lncubetor
F,eelerY
C_-a!a1y.9_r"
t*trt A.t?lrtf Ctt(Î{t ¡nRlll il¡Ll
i¡n(yÍwtnEÁgJRÉ lfltorílt .I)+flxltÆ ERP
e!l9fi-
a¡rvrudlltruill-
IEIO Loct¡tl, g¡lfEFtträdrotr flÍllEr¡{6t€ RJ t?* lr..-b lorf. Fún
E ]EDù Advrc.d tlr.rd¡irt ¡ F!É-¡. llriE ¡ EiliEtËsdr e t.ffitñSÉn. *Í¡altu-ú rr$t: C¡ñt ¡cdoí, w., frio! dãEË rl(TrIBËÛIEI .rPttú ttl f àé|ùn '.qor-t notd t¡O sJtr'tcfluß'[lffi
Rdãil8¡É: l¡ailiËroff¡lE lnóúry A¡lluitaJchÚtr¡.I.t Gorgml¡ tug¡ofl:
Àlw¡y. Sqr¡hl(la¡, S¡reprt
¡&i¡{öt, CrtÈ..!
PÞi.cl¡: FË FJ Lfaaoí¡rLrrlopE¡t p.ogm
SDEdCrrÉr otc,
Grrd Erft¡q/rtË (cEsl
túil¡rsr¡o rËËSfiUñl
Ortrlætrõfg sÞ¡ffi FPIÐ tßfrr)Éffi SlEd(-Ya.far Òvdofil {C¡}e¡.ú¡)
pogfú
OfÊlmtdrË tüt¡tùË
Figuur 1. lnnovatievormen TNO, VP Maritiem & Offshore
3.5
Maritiem Innovatie Programma
Het hoofdlijnen programma voor 2015 sluit aan op de voornoemde elementen uit het lnnovatiecontract Maritiem (Water) enzal verbonden zln aan de Horizon 2020 programma's die hierop betrekking hebben. Ook de geïnitieerde Joint lndustry Programs zullen hieraan gekoppeld zijn. Langs de programmalijnen van MUST en Nautilus moet hierbij gedacht worden aan (tekst afkomstig uit TNO Kennis lnvesterings Plan):
MUST Motive
a a a
need for sustainable transporUshipping (SOx, NOx, acoustics) and fuels & propulsion systems need for renewables & sustainable exploration of oceans (wind, tidal etc.) need for blue growth of food in the sea (seaweed-farming) need for scarce materials (land-based) and right to play for offshore exploitation (Arctic & Offshore (deep sea) Mining)
TNO-rapport
36t41
I
NAUTILUS Motive
.
need for innovative reliable and safe solut¡ons for industry due to goal based design* New materials & solutions for MEGA/special structures need to prevent of catastrophic events in harsh areas (technical solutions) cost effective solutions (production & operate & maintain/inspection) for Offshore & Renewable assets snìârt equipment for deep sea exploration (risers) en ship to ship transport (hoses) *Governmental regulations may not block innovative so/ufions for extreme areas (offshore & arctic)
. . o
De beoogde doelstellingen hierbij zijn:
MUST objective Develop tools and knowledge for sustainable transporUshipping and Offshore operations Examples: developmenf of GES-fool ing and implementation (ECOTRACTOR) (TNO Structural Dynamics), LCAlooling and Acoustics (tooling) / (Acoustics & Sonar) and pafticipating in JIP/TKI projects (JlP Hybrid), lnterregional programs (Maritim) and EU (Joules). (INO Susf. Transport and Logistics) World's number one and unique collaboration with NIOZ & IMARES (MUST initiative) on Ecological, Biological & Technical approach of Global Ocean exploitation. Examples: Participation in NWO/STW programs (TREASURE Deep Sea). Development of solutions and a right to play for aquafarming and building with nature and interaction between ecosysfems and assefs (structures &
t). Assetm a n ag e m e n t p rotectio n sol utio n s ( M I C). Cooperation in initiative for restoring the global oceans. Example: plastic soup initiative (paft of Our Oceans Challenge-initiative) Participation in knowledge development projects on Arctic & Offshore (deep sea) Mining Examples: TREASURE (STW, BLUE MINING (EU) eq
a o a
u ip
m
en
NAUTILUS objective Develop state of the art knowledge for new materials & solutions to develop M EGA/special structures. Examples: (Fatigue & Fracture research on high strength sfee/s (AFSUM project and ETP FAIMOS)/ Corrosion fatigue. Keep position in Arctic ISO commitee. Make it happen (structural safety approach). Development of solutions for new shipping fuels . Examples: (LNG-bunkeftanks). Low cost ship to ship tranfer sysfems and accepted by c/ass innovative reliable and safe so/uflons (FPSO turret coupling). Develop and support world best safe and evacuation and failure prevention solutions.
Examples: (from free-fall lifeboats to ship suruivability and air fo sea support
TNO-rapport
37t41
I
systems/Arctic). Also a strong pos¡t¡on on the human factor in extreme conditions (pressure/moonpool, seasrbkness cold/Arctic, Sfress, vibrations due to structuralresponse) by develop mitigation so/ofibns /(TNO Human Factors). Cost effective solutions (production & operate & maintain/inspection) for Offshore assets. Examples: FeLoSeFi, Offshore platform technology and renewables incl. floating offshore wind & tidal. Smart equipment for deep sea exploration (risers) en ship to ship transport (hoses) and underwater orientation.
Nederland: de Maritieme Wereldtop Veilig, duurzoom en welvorend
lnnovatie Agandeven de Maitiemc Clustct
Samenwerkrng en lntegratie
.t
a
0
¡
E
I a ê o Ð ô o
Þ
iiii
t---__-_---______i
!
õa
cn vailrg varen
Resca¡ch cn ondctwijsagenda van de Mdùl¡amo Clustct
a o
:
! E t E
Figuur 2. Maritiem TKI en Maritiem Ondezoeks Programma
Onder invloed van vraagsturing heeft het vraaggestuurde programma Maritiem en Offshore zich in de afgelopen jaren gericht op de focuspunten, die aansluiten bij de strategische issues van de maritieme en offshore industrie in Nederland. Belangrijke elementen hierin zijn: Deep sea development. De centrale doelstelling daarbij is om de Nederlandse lndustrie te helpen bij ontwerp van wereldklasse geaccordeerde voorspellingsmodellen, systemen en beslissings-ondersteuningstools. Dit met het doel om 'first-time-right' duuzame complexe installaties voor sub-sea en deep-sea te ontwerpen om hoge inbedrijfstelkosten aanzienlijk te reduceren. Door een samenwerking met NIOZ, IMARES om gezamenlijk een research agenda te definiëren met betrekking tot een duurzame exploitatie van 'Global Oceans', kan een basis worden gelegd voor een Strategisch Programma binnen het thema 'Winnen op Zee' van het lnnovatiecontract Maritiem. Een belangrijke stap hierin is het koppelen van ecologische, biologische en technologische kennis en kunde en het wederzijds gebruik maken van unieke testfaciliteiten (op het water en op land).
TNO-rapport
38t41
I
Daarnaast zien we door een verschu¡ving van grotere en meer complexe infrastructuren op zee ook de belangstelling vanuit de industrie voor Arctische exploratie en exploitatie in snel tempo toenemen. Juist de extreme omstandigheden waarbij state-of-the-art technologie noodzakelijk is voor mens en machine om veilig en betrouwbaar te acteren, biedt kansen voor de Nederlandse industrie. TNO kan hierin ondersteunen in duurzame exploratie van de diepzee en de Arctic door onder andere het verbeteren en optimaliseren van zichtbaarheidssystemen onder water (bijvoorbeeld zwart-wit sonar plaatjes omzetten in 3D kleurenfilms). Om in deze exploratie en exploitatie de menselijke fout in operationele processen te reduceren en incident-recovery te verbeteren, zal er ook worden ingezet op verdergaand onderzoek in het zogenaamde asset-operatlon en asset-control. Dit sluit aan op het thema'Slim en Veilig varen' van het lnnovatiecontract Maritiem, waarbij vooral ook de veilige operatie van essentieel belang is. De volgende onderwerpen krijgen specifieke aandacht (met name uit de kennisgebieden Maritieme constructies en materialen, Maritieme systemen en processen, Maritieme operaties en lmpact op het mariene milieu):
. . o o . . . . ¡
Materialen, constructies en inspectie, monitoring en detectie Diep Zee Mijnbouw processen Arctische condities Van data naar informatie Menselijke factoren/Human Factors Training en simulatoren Veiligheid Uptime/werkbaarheid Luchtemissies en keten-analyses
Om een wereldwijde technologische toppositie te realiseren en te behouden zijn er ten behoeve van de onderzoek en ontwikkelingsactiviteiten adequate faciliteiten nodig. Hiermee kan TNO een belangrijke bijdrage leveren aan de benodigde innovaties in het maritieme cluster. TNO wil hierin haar testfaciliteiten versterken voor een duurzame ontwikkeling van een veilige en schone scheepvaart en een duurzame winning op zee en in de Arctic. Hierbij moet gedacht worden aan:
Verder zal een instandhouding van bestaande faciliteiten, zoals akoestisch bassin, human factor analyse centrales en crash test banen van belang zijn voor een verhoging van veiligheid voor mens en milieu.
Als kennisinvestering zal de kennis op diverse onderwerpen moeten worden versterkt of opgebouwd om de vraagstukken van de toekomst adequaat te kunnen beantwoorden: Kennis van vermoeiing en breuk van (nieuwe) materialen en constructies onder extreme omstandigheden (diepzee/arctic). Vermoeiingsmodellen voor hogere
.
TNO-rapport
. . . o . . o .
39t41
I
rekgrensstalen (5690) en composieten. Breukmodellen onder extreme omstandigheden (arctic, LNG). Kennis van betrouwbaarheids- en risicoanalysesystemen (onder andere met betrekking tot condition based monitoring). Kennis van (bio)corrosie mechanismen in relatie tot duurzaamheid (wi ndmolen parken Offshore, ballast watertanks, procesleid in gen). Kennis van standaarden van informatie systemen (overgang van het delen van informatie naar het managen van 'Big Data'). Kennis van het efficiënt opslaan en benutten van energie bronnen. Kennis van nieuwe mogelijkheden om de weerstand (drag) van schepen te verlagen teneinde brandstof te besparen. Kennis om een relevante reductie van de milieu 'footprint'te realiseren (NOx, SOx, carbon, materials, etc.). Kennis van materialen constructies en mariene leefomgeving van diepzee exploratie en exploitatie en de mogelijkheden en behoeften aan een experimentele faciliteit om hieraan onderzoek te verrichten onder hyperbare condities tot circa 5 km diep onder water. Kennis van geïntegreerde mens-machine technologieën en operaties en de impact op veiligheid bij efficientie optimalisatie.
3.6
Afsluitendeopmerkingen
TNO Maritiem & Offshore staat met haar personeel en faciliteiten gereed om op een adequate wijze de uitdagingen van de maatschappij ook in de komende strategische periode 2015 -2018 aan te gaan. Een terugtrekkende overheid zaltot gevolg hebben dat er nieuwe initiatieven tot samenwerking gezocht moeten gaan worden. Dit is in ziclvelt al een transitie en vraagt een grensoverschrijdende manier van denken en werken. Eén van de sterktes van TNO, namelijk de integrator rol, geeft mogelijkheden tot nieuwe vormen van business-ontwikkeling over grenzen heen, bijv. 'civiel en defensie maritiem' en'ecologie/biologie en technologie'.
Om een nog sterkere kennisbasis in Nederland op te bouwen zal het samenwerkingspotentieel met universiteiten sterker worden uitgebouwd en bekrachtigd (oa. Constructive en Deep Sea Engineering). Een bredere inbedding in de sector in het Europese domein gaat ruimte en draagvlak geven voor Publiek private samenwerkingsvormen zoals PPP Vessels for
the Future. Samenwerking binnen het maritiem & offshore en mariene domein vanuit de grote onderzoeksinstituten geeft op een aantal (inter)nationale terreinen veel mogelijkheden: offshore wind, aquafarming, tidal energie, deep sea mining.
TNO-rapport
40 I
I
3.7
4',|,
Bijlage
Overzicht van de deelname TNO Maritiem & Offshore in diverse (inter)nationale fora: ISSC: lnternational Ship & Offshore Structures Congres, lid
. . . o . . . .
. o
ECMAR: European Council for Maritime Applied R&D, boardmember PPP-Vessels for the Future (in oprichting), boardmember ISO-Arctic, lid NML-IC: Nederland Maritiem Land lnnovation Council, (bestuurs) lid MKC: Maritiem Kennis Centrum, (bestuurs) lid Platform Schone Scheepvaart, stuurgroep en werkgroep lid MUST: Maritime ConsortiUm for Environmental Science & Technology, partner OOC: Our Oceans Challenge initiatief, partner Constructive: Coöperatief research programma voor materialen, systemen en constructies, founder
TNO-rapport
41t41
I
4
Ondertekening
Utrecht, 29-09-2014
lr. L.J.J. Kusters Managing Director
