Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing...

33
IrNO innovation for life Leefomgeving Princetonlaan 6 3584 CB Utrecht Postbus 60015 TNO-rapport 3508 TA Utrecht TNO 2015 P11186 www.tno.nl T +31 86 66642 56 F +31 88 66644 75 Speurwerkprogramma 2015-2018 Thema Water en Klimaat. Bijstelling 2016 Datum 8 september 2015 Auteur(s) Erik Tielemans Monique Oldenburg Peter Paul van ‘t Veen Henk Miedema Jan Hoegee Pieter Boersma Frans van Geer Exemplaarnummer Oplage Aantal paginas 33 (mcl. bijlagen) Aantal bijlagen Opdrachtgever Projectnaam Projectnummer Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan. © 2015 TNO

Transcript of Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing...

Page 1: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

IrNO innovationfor life

LeefomgevingPrincetonlaan 63584 CB UtrechtPostbus 60015

TNO-rapport 3508 TA Utrecht

TNO 2015 P11186 www.tno.nl

T +31 86 66642 56F +31 88 66644 75

Speurwerkprogramma 2015-2018Thema Water en Klimaat.Bijstelling 2016

Datum 8 september 2015

Auteur(s) Erik TielemansMonique OldenburgPeter Paul van ‘t VeenHenk MiedemaJan HoegeePieter BoersmaFrans van Geer

ExemplaarnummerOplageAantal paginas 33 (mcl. bijlagen)Aantal bijlagenOpdrachtgeverProjectnaamProjectnummer

Alle rechten voorbehouden.Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middelvan druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaandetoestemming van TNO.

Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen vanopdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden vooropdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen geslotenovereenkomst.Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan.

© 2015 TNO

Page 2: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 2 1 33

Page 3: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 3133

Inhoudsopgave

1 Vraaggestuurd Programma Karakterisatie van grondwater; dynamiek,samenstelling en processen 5

1.1 Inleiding 51.2 Doelstelling 61.3 Relatie met Topsector Water 71.4 Focuspunten 71.5 Markten Stakeholders 101.6 Samenwerking 101.7 Programma2ol6 10

2 Vraaggestuurd Programma Maritiem en Offshore 132.1 Inleiding 132.2 Bijstelling VP2016 142.3 Samenwerkings initiatieven 2016 15

3 Vraaggestuurd Programma Deltatechnologie-Infrastructuur 173.1 Inleiding 173.2 Beoogde impacten aanpak 173.3 Programmavoor2ol6-2018 193.4 Samenwerking en strategische partnering 22

4 Vraaggestuurd Programma Watertechnologie 254.1 Beoogde impact en doelgroep 254.2 Samenwerking 264.3 Programma voor 2016 27

5 Ondertekening 33

Page 4: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 4! 33

Page 5: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 5133

Vraaggestuurd Programma Karakterisatie vangrondwater; dynamiek, samenstelling en processen

Characterising Groundwater; dynamics, composition and processes.

1.1 Inleiding

In de Kennis- en lnnovatieagenda 2016-2019 TKI Watertechnologie van deTopsector water worden verschillende tendensen ten aanzien van de wereldmarktvoor watertech nologie gesignaleerd te weten klimaatverandering, verstedelijking,groei van de wereldbevolking en een groeiende waterbehoefte per hoofd van debevolking. De achtergrond hiervan is een toekomstvisie met betrekking tot hetefficiënt beschikbaar hebben en (her)gebruiken van voldoende water met een voorhet gebruik geschikte kwaliteit. Hiertoe zijn enerzijds innovaties op het terrein vanwaterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan detechnologie van de waterketen niet los worden gezien van de processen in denatuurlijke compartimenten van de keten.

Dit vraaggestuurde programma focusseert op de processen in de ondergrond dieverschillende rollen in de waterketen spelen. Al heel lang is grondwater een bronvan (veilig) drinkwater. Daarbij wordt gebruik gemaakt van het bufferend en hetzelfreinigend vermogen van de ondergrond. Echter, als gevolg van allerleinatuurlijke en maatschappelijke ontwikkelingen worden wij steeds meergeconfronteerd met de eindigheid van de zoete grondwatervoorraad. Verzilting isbijvoorbeeld een belangrijke bedreiging in Nederland, maar zeker ook in anderekustgebieden. Ook speelt het grondwater een belangrijke rol in het transport vanwater, opgeloste stoffen en warmte.

De mogelijkheden van het gebruik van grondwater in de waterketen wordt beperktdoor randvoorwaarden die andere gebruiksfuncties met zich mee brengen, zoalsveiligheid (kritische waterspanning in dijken en rond kunstwerken) engrondwaterafhankelijke natuurwaarden. Het belang van deze laatste functie wordtonder meer onderstreept door de Grondwaterrichtlijn1 die in het verlengde van deEuropese Kaderrichtlijn Water is uitgebracht. Een goed afgewogen beheer vangrondwater in relatie tot de andere onderdelen van de waterketen is noodzakelijkom alle gebruiksfuncties evenwichtig te kunnen ondersteunen.

Vrijwel alle gebruik van de grondwatercomponent vereist informatie en kennis tenaanzien van de dynamiek, de samenstelling en de processen met betrekking totgrondwater. De Geologische Dienst Nederland (GDN) heeft als primaire taak hetverzamelen, beheren, interpreteren en uitleveren van gegevens en informatie vande Nederlandse ondergrond, zowel qua geologische opbouw en eigenschappen alsqua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen die in de ondergrondvoorkomen. In de afgelopen jaren heeft de GDN haar focus vooral gericht gehad ophet karakteriseren en modelleren van de 3D ondergrond. Mede in verband met de

RICHTLIJN 2006/118/EG VAN HET EUROPEES PARLEMENT EN DE RAAD van 12 december 2006betreffende de bescherming van het grondwater tegen verontreiniging en achteruitgang van de toestand.Publicatieblad L372, 12-12-2006, pp. 19-31

Page 6: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 6/33

realisatie van de Basis Registratie Ondergrond (BRO) zal dit ook in de komendejaren een focuspunt blijven. Daarnaast is het van belang om methoden teontwikkelen om de dynamiek van de ondergrond 4D in beeld te brengen en omdata over grondwaterkwaliteit, -kwantiteit en sedimentgeochemie totinformatieproducten om te vormen. Daarom is in de roadmap van de GDN2 (Vander Meulen et al, 2015) gesteld, dat de eerstvolgende belangrijke innovatiestap inde geomodellering3 bestaat uit het ontwikkelen van geo-informatie die dynamischeprocessen in de ondergrond beschrijft (dus van 3D naar 4D). Ten aanzien van hetgrondwatersysteem betekent dit voor het onderzoek meer focus op het verwervenvan kennis en het ontwikkelen van informatieproducten betreffendegrondwaterdynamiek en grondwatersamenstelling (mcl. menging, contaminatie,aanvulling en zoet-zoutproblematiek). In 2015 is een begin gemaakt met ditonderzoek en zijn enkele prototype karakterisatie- en informatieproductenontwikkeld.

De GDN beheert een uitgebreide databank met ondergrondgegevens, inclusief datavan grondwaterstanden, stijghoogte en samenstelling, op tienduizenden locaties inNederland. Bovendien beschikt de GDN over kennis ten aanzien van data-analyse,(geo)statistiek, onzekerheidsanalyse, meten en monitoring en het ontwikkelen vaninformatieproducten. Door een verdere investering in het ontwikkelen van dekarakterisatie van de dynamiek, de samenstelling en de processen van grondwaterkan de GDN een goede bijdrage leveren aan de realisatie van de doelstellingen vanhet innovatiecontract Watertechnologie. Enerzijds in de vorm van algemeneinformatieproducten, zoals een grondwaterkwaliteitsatlas via Dl NO-loket, anderzijdsdoor specialistische kennis en informatieproducten voor individuele marktpartijen.Bovendien kan de samenwerking met andere partijen die zijn aangesloten bij hetinnovatiecontract Watertechnologie worden geïntensiveerd, zoals bijvoorbeeld doormiddel van participatie in het NWO-programma Urbanising Deltas of the World enhet STW-programma WaterNEXUS.

1.2 Doelstelling

Het doel van dit VP is het onderzoeken op welke wijze de dynamiek, desamenstelling en de processen met betrekking tot grondwater inzichtelijk gemaaktkunnen worden, alsmede het ontwikkelen van bijbehorende data-analyse eninformatieproducten, waarbij ook het geavanceerd meten en monitoren en deintetactie tussen grondwater en sediment aan de orde komt. Dekennisontwikkelingsactiviteiten binnen dit VR moeten leiden tot:

- Een verbreding van het generieke informatieaan bod via de kanalen van deGDN;

- Specialistische advisering van stakeholders met betrekking tot meten,monitoren, data-analyse en processen aangaande de dynamischeaspecten van de kwaliteit en kwantiteit van het grondwater;

2 Meulen, M.J. van der, T.M. van Daalen, S.F. van Gessel. 1. Kroon, 2015. Roadmap Geological Surveyof the Netherlands. TNO, 43 pp.

Geomodellering: het voorspellen van de opbouw- en eigenschappen van de ondergrond. TNO brengtop deze manier systematisch de Nederlandse ondergrond in kaart, gericht op het daarmeesamenhangende natuurlijk kapitaal (bijvoorbeeld gas, aardwarmte, olie, zout, grondwater enbouwgrondstoffen) en natuurlijke risico’s (implicaties grondgedrag voor de mens, natuur en debebouwde omgeving).

Page 7: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 7/ 33

- Bijdrage aan nationale ontwikkelingen, zoals de kennis- eninnovatieagenda 2016 —2019 IKI Watertechnologie, waarbij specifiekekennis ten aanzien van grondwater en ondergrond wordt ontwikkeld eningebracht;

- Bijdrage aan Europese en internationale ontwikkelingen, onder anderevia deelname aan werkgroepen van de Europese Kaderrichtlijn Water eneen actieve tol in de EuroGeoSurveys4.

Door de verbreding van het informatie- en dienstenpakket, krijgt de GDN niet alleennationaal, maar ook internationaal (m.n. Europees) een steviger positie.

1.3 Relatie met Topsector Water

Er is een onderverdeling gemaakt in drie innovatiethema’s: Resource efficiency,Smart water systems en Sustainable cities. Kennis en informatie ten aanzien vande processen in de ondergrond zijn voor alle innovatiethema’s van belang, maar ditvraaggestuurde programma raakt met name de kern van het innovatiethema Smartwater systems, in het bijzonder het sub thema Se,vices. Vanuit haar missie is deGDN sterk gericht op het beschikbaar maken van informatie ten aanzien van deondergrondse processen (waaronder grondwater) in een vorm die is toegesnedende verschillende groepen van stakeholders. Hierbij gaat het enerzijds om hetbeschikbaar maken van actuele informatie over het voorkomen en de dynamiek vanwaterkwantiteit en waterkwaliteit, met een focus op nutriënten en zoeUzout water.Anderzijds betreft dit geïnterpreteerde informatieproducten ten aanzien van trends,kwetsbaarheid, risico’s en de relatie tussen het grondwater en anderecompartimenten van de waterketen. Voorbeelden hiervan zijn: de verandering vanhet (grond)water regiem als gevolg van watermanagement en klimaatsverandering,en de relatie tussen grondwater en oppervlaktewater in verband metnutriëntenuitspoeling. Ook is er een duidelijke relatie met het subthema monitoring,met name wat betreft het monitoren van zoet en zout grondwater met behulp vanairborne electromagnetic technieken, zoals die bijvoorbeeld worden toegepastbinnen het STW-project WaterNEXUS.

1.4 Focuspunten

Om binnen de randvoorwaarden van beschikbare tijd en middelen significantevooruitgang te realiseren, concentreert het VP zich vooralsnog op vier focuspunten,‘waterkwaliteit en herkomst’, ‘zoet en zout grondwater’, ‘grondwaterdynamiek’ en‘visualisatie en presentatie’. De algemene aanpak is het werken vanuit de sterkepositie van de GDN op het terrein van data, meten, monitoren en de karakterisatievan het vaste fase in de ondergrond, naar de proceskennis en informatieproductenten aanzien van de dynamiek, samenstelling en processen van het grondwater.Hierbij is inbegrepen de interactie van processen in het grondwatercompartimentmet andere compartimenten uit de waterketen. De focuspunten zijn ingegeven dooractuele ontwikkelingen, zoals de implementatie van de KRW en de behoefte aanvoorspellingen van de effecten van klimaat scenario’s met als achterliggend doelhet duurzaam beheer van de zoetwatervoorraad. De problemen die aan deze

‘ EurGeoSurveys is een not-for-profit Organisatie die 33 Europese geologische dienstenvertegenwoordigt in Brussel, gericht op het gezamenlijke aanpak in Europese vraagstukken met eenaardwetenschappelijke component (waaronder grondwater).

Page 8: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 8 1 33

ontwikkelingen ten grondslag liggen zijn zeker niet alleen voor Nederland relevant.Zoutwaterintrusie, zoetwaterbeschikbaarheid, gevolgen van intensieve landbouw enverstedelijking zijn bijvoorbeeld voor vrijwel alle deltagebieden in de wereld vanbelang.

1.4.7 Focuspunt 7: Waterkwaliteit en herkomstVoor het duurzaam produceren van drinkwater (maar ook voor anderevraagstukken zoals het beheersen van uitspoeling van nutriënten naaroppervlaktewater en het realiseren van een goede kwaliteit vangrondwaterafhankelijke ecosystemen) is het noodzakelijk om niet alleen desamenstelling van het grondwater op een bepaalde locatie en tijd te kennen(meten), maar ook te beschikken over de verblïjftijd van het water in de ondergrond,de herkomst van het water en de ‘natuurlijke’ variaties van degrondwatersamenstelling in de tijd. Dit is bijvoorbeeld van belang ten behoeve vaneen efficiënte zuivering van het water. Tot vrij recent werd de grondwaterkwaliteitvooral via analyses aan watermonsters bepaald. Deze methode is relatief duur ende meetfrequentie is over het algemeen laag. Bovendien werden er zeldendateringen van het water uitgevoerd, zodat er veelal geen directe metingen zijn vande ouderdom van hert water. Momenteel is een enorme ontwikkeling gaande op hetgebied van de toepassing van sensoren om informatie over degrondwatersamenstelling te verzamelen tegen lagere kosten. Er zijn verschillendesensoren ontwikkeld. Sommige sensoren zijn geschikt voor het leveren informatieover hoogfrequente signalen. Andere geven een meting als gemiddeldeconcentraties over een tijdvak. Ook is de datering van het grondwater via isotopenanalyse een toegankelijke methode geworden. Deze ontwikkelingen geven incombinatie met de aardwetenschappelijke kennis van de GDN de mogelijkheid voorde ontwikkeling van ruimtelijke en temporele overzichten vangrondwatersamenstelling, trends, herkomst en kwetsbaarheid op nationale,regionale en sub regionale schaal. De nieuwe mogelijkheden van meten leverenverschillende typen gegevens op met verschillende supportschalen enaggregatieniveaus. Dit maakt het opportuun om te onderzoeken hoe een monitoringsysteem opgezet kan worden door een (kosten) optimale combinatie vanverschillende typen informatie (inclusief data van andere compartimenten zoalsoppervlaktewater). Hierbij dient uiteraard onderscheid gemaakt te worden naarmonitoring doel (waterwinning, uitspoeling landbouwstoffen, enz.).

7.4.2 Focuspunt 2: Zoet en zout grondwaterZowel door menselijk ingrijpen in het hydrologische systeem, als doorklimaatsverandering, zeespiegelstijging en bodemdaling, is zoutwater intrusie eenbelangrijk probleem in het watermanagement zowel in het oppervlaktewater als inhet grondwater. Een van de nieuwe methoden om het v6ôrkomen van zoutgrondwater in 3D te meten is Airborne Electromagnetic (AEM) monitoring5. AEMmonitoring geeft een schatting van het patroon van de ruimtelijke verdeling van zoeten zout grondwater op een bepaalde tijd (momentopname). De uitdaging is om doorcombinatie met geologische karakterisatie van de ondergrond en de integratie metdynamische, lange termijn grondwaterstromingsmodellen niet alleen een beeld te

Faneca anchez, M., Gunnink, ].L, Van Baaren, ES., Oude Essink, G.H.P., Siemon, B., Auken, E.,Elderhorst, W., De Louw, P.G.B., 2012. Modelling climate change effects on a dutch coastal groundwatersystem using airborne electromagnetic measurements. Hydrology and Eafth System Sciences 16(12),4499-4516

Page 9: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 9/33

krijgen van het v6ôrkomen van het zoute water in de ondergrond, maar ook van dedynamiek ervan6. Dit geeft dan weer de mogelijkheid om voorspellingen te doen en(klimaat)scenario’s door te rekenen. De problematiek rond zoet en zout grondwaternoopt tot samenwerking tussen verschillende disciplines, waaronder monitoring,karakterisatie, numerieke modellering en onzekerheidsanalyse. Dit heeftbijvoorbeeld ook geleid tot de consortia van NWO- en STW-projecten waar de GDNaan deelneemt. Specifiek voor de GDN is een bijkomende uitdaging om de kennisover de dynamiek van zoet en zout grondwater om te zetten in op stakeholderstoegesneden informatieproducten.

1.4.3 Focuspunt 3: GrondwaterdynamiekHeden ten dage wordt de grondwaterstand en stijg hoogte veelal gemeten metautomatische drukopnemers. Waar tot voor kort de standaard meetfrequentie 24maal per jaar was, kennen veel meetreeksen nu een aanzienlijk hogere frequentie(vaak 1 maal per dag). In principe levert de hoogfrequente monitoring een schataan informatie, in vergelijking met de lage monitoringfrequentie. Voor tal vantoepassingsvelden, zoals drinkwaterwinning, landbouw en natuur is kennis eninformatie over de temporele en ruimtelijke patronen van de stijghoogte zeerwaardevol. Daarbij gaat het zowel om fluctuaties die binnen het normale’ patroonpassen als om structurele veranderingen van dit patroon in de tijd. Bovendien zijnook relaties met andere variabelen van het hydrologische systeem, al dan niet incombinatie met een grondwaterstromingsmodel, van belang. Data analysetechnieken hebben het voordeel dat zo min mogelijk subjectieve keuzes wordengemaakt, maar het is voor de toepassing op hoogfrequente reeksen verre vantriviaal en veel stakeholders beschikken niet over voldoende tijd en expertise omzelf methoden die toegesneden zijn op specifieke vragen te ontwikkeLen en toe tepassen. Bij dit focuspunt gaat het zowel om de analyse van monitoringdata, als omhet opzetten en evalueren van de monitoringsystemen zelf.

1.4.4 Focuspunt 4: Visualisatie en presentatieAls gevolg van ontwikkelingen op het gebied van sensortechnologie enautomatisering is er een enorme toename van de datadichtheid, waarin veelinformatie is opgeslagen. Tegelijkertijd zijn er steeds meer groepen stakeholders,die zelf geen grondwaterspecialist zijn. Om de informatie die binnen de voorgaandedrie focuspunten wordt ontwikkeld, toch goed bruikbaar te maken voorstakeholders, dient de analyse en informatie in een voor de stakeholdertoegesneden vorm te worden gepresenteerd en gevisualiseerd. Moderne lOTtechnieken bieden hiertoe uitgebreid mogelijkheden. Te denken valt aan overlaysen animaties van scenario’s, maar ook aan interactieve services7. Visualisatie enpresentatie speelt bij alle drie bovengenoemde focuspunten en kan gezien wordenals een dimensie dwars op de data analyse daarvan.

6 De Louw, P.G.B., Eeman, S., Siemon, B., Voortman, B.R., Gunnink, J.L., Van Baaren, E.S., OudeEssink, G.H.P., 2011. Shallow rainwater lenses in deltaic areas with saline seepage. Hydrology andEarth System Sciences 8, 7657-7707

Dabekaussen, W., Van Geer, F.C., 2013. Procedure for automatic, online presentation of spatialinterpolated groundwater heads. Geophysical Research Abstractsl 5, EGU2O1 3-11952. EGU GeneralAssembly 2013, Vienna.

Page 10: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 10! 33

1.5 Markt en Stakeholders

De ‘markt’ voor grondwaterkarakterisatie bestaat uit partijen die grondwater alsgrondstof gebruiken voor drinkwater, industriewater, landbouw en natuur. Elk ophun eigen schaalniveau heeft behoefte aan betrouwbaregrondwaterkarakteristieken (dynamiek en samenstelling) en efficiënte monitoring.De resultaten van dit VP moeten leiden tot producten in drie categorieën:

- generieke informatieproducten gekoppeld aan de gegevensbestandenvan de GDN. Deze generieke informatieproducten zijn openbaarbeschikbaar,

- specifieke informatieproducten en —diensten gekoppeld aan degegevensbestanden van de GDN, die via menusturing tailor made wordengemaakt voor specifieke stakeholders. Deze specifieke informatieproductenzijn opvraagbaar middels een accounting systeem.

- Specialistisch advies en informatie direct geleverd aan een vragendepartij.

Voor derden levert het programma methoden om grondwater gerelateerdeprocessen efficiënter (goedkoper) in kaart te brengen en daarop de bedrijfsvoeringaan te kunnen passen. Dit wordt onder meet gedemonstreerd in het project ‘Riseand FalI’, binnen het NWO-programma: Urbanasing Deltas of the World in deMekong Delta in Vietnam. In dit project participeren onder meer Deltares, Vitens enverantwoordelijke Vietnamese instanties.

1.6 Samenwerking

Voor het uitvoeren van verschillende onderdelen van dit VP is samenwerkingnoodzakelijk met andere partijen. Zonder compleet te zijn betreft dit in elk gevalkennisinsteil ingen:

- Deltares (numerieke rekenmodellen, meten en monitoren);- KWR (ecology en data analyse);- Alterra (nutriënten en uitspoeling).

en de marktpartijen:- Vitens (drinkwatervoorziening);- Eijkelkamp (monitoring instrumenten).

Daarnaast zal worden samengewerkt met de relevante academische groepen op deUU, WUR, TUD en VU. De samenwerking omvat onder meer het indienen vangezamenlijke voorstellen bij NWO en STW, bijdragen aan het studieprogramma vande UU en inzet van MSc studenten bij de uitvoering van dit VP.

1.7 Programma 2016

Het programma voor 2016 is een rechtstreekse voortzetting van het programma2015. Concrete punten die daarbij aan de orde zullen komen zijn:

- In 2015 wordt gewerkt aan prototypes om zinvolle achtergrondinformatieover de grondwaterkwaliteit ruimtelijk in beeld te brengen, onderscheidennaar leeftijd, diepte enz. Hierbij komen verschillend stoffen aan de orde.Tevens is een begin gemaakt met het analyseren en visualiseren vanconcentratie-diepte profielen. In 2016 worden deze prototypes verderuitgebouwd en zal er veel aandacht zijn voor interactie met stakeholders op

Page 11: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 11/33

basis van deze prototypes. Het onderzoek zal leiden tot methoden voor depresentatie en interpretatie van grondwatersamenstellingskarakteristïeken.Voor de analyse van de leeftijd en herkomst van het grondwater ondermeer gebruik gemaakt worden van isotopen;Deelname aan het NWO project ‘Rise and falI’, dat eind 2014 is gestart zalworden voortgezet. Dit project richt zich op de ruimtelijke verdeling endynamiek van zoet en zout grondwater, middels grootschaligehydrologische modellering en in situ monitoring, aangevuld met AEM.Focus van het NWO project is de interactie tussen grondwater,oppervlaktewater en bodemdaling. Het proefgebied is de Mekong delta,waar nauw samengewerkt wordt met lokale partijen.In de tweede helft van 2015 start het STW project Water NEXUS, waarinhet efficiënt gebruik en beheer van zout grondwater centraal staat.Specifiek focuspunt hierbij is de bijdrage van de verschillende bronnen vaninformatie aan de reductie van de onzekerheid in de voorspelling van hetdynamisch gedrag van zout grondwater. Met name de toegevoegde waardevan AEM metingen in relatie tot de monitoringkosten in onderwerp vanonderzoek.In 2015 is een Python programma ontwikkeld om enkelvoudige enmeervoudige tijdreeksanalyses uit te voeren. Dit programma vormt de basisvoor de ontwikkeling van een serie informatieproducten om de dynamiek inhet grondwater te karakteriseren. In 2016 zal de nadruk liggen hetautomatiseren van het rekenproces en op de postprocessing ten einde detemporele karakteristieken overzichtelijk naar stakeholders te kunnenpresenteren. Ook de relatie tussen enerzijds de tijdreekskarakteristieken enanderzijds de geologische schematisatie (met name de hydrogeologischeinformatie systemen REGIS en Ge0TOP) en hydrologische modellen (zoalsbijvoorbeeld NHI) komen in 2016 aan de orde. Daarnaast vormt het Pythonprogramma ook de basis voor gespecialiseerde adviezen. Voor de verdereontwikkeling de dynamische karakterisatie van de stijghoogte zalnadrukkelijk contact gezocht worden met diverse groepen stakeholders.Onderzoek naar en prototyping van web-based toepassingen om deresultaten van bovenstaande inhoudelijke punten beschikbaar te maken.Naar verwachting zal in 2015 het onderdeel ‘Isohypsen online’ gerealiseerdworden in een GDN-web omgeving waar grondwater informatiebeschikbaar gesteld kan worden aan stakeholders. In 2016 zullen nieuweinformatie producten via deze web site beschikbaar gemaakt worden en zalaandacht worden besteed aan de robuustheid van het onderliggenderekenproces.Bijdragen aan het MSc programma aan de UU met betrekking totgrondwaterkwaliteit, onzekerheid en monitoring, onder meer via hetondersteunen met twee bijzonder hoogleraren.

Page 12: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 12/ 33

Page 13: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 13133

2 Vraaggestuurd Programma Maritiem en Offshore

2.1 Inleiding

De roadmap Maritiem & Offshore (M&O): Blue Growth, die de basis vormt voorhet Vraaggestuurd Programma (VP) voor de periode 2015 - 2016 maakt onderdeeluit van de transitie:

Energie: “Van conventionele bronnen naar duurzame energiesystemen”

De roadmap M&O is gericht op onderzoek om de Innovatiethema’s Winnen op Zee,Schone Schepen, Slim en veilig varen en Effectieve Infrastructuur, zoalsbeschreven in het Innovatiecontract Maritiem, onderdeel van de Topsector Water,adequaat te ondersteunen. De exploratie en exploitatie van de oceanen is eendomein waar we, tezamen met andere spelers, in deze strategie periode meeraandacht voor gaan vragen.

TNO Maritiem & Offshore staat met haar personeel en faciliteiten gereed om op eenadequate wijze de uitdagingen van de maatschappij ook in de komendestrategische periode 2015 —2018 aan te gaan.

Een terugtrekkende overheid zal tot gevolg hebben dat er nieuwe initiatieven totsamenwerking gezocht moeten gaan worden. Dit is in zichzelf al een transitie envraagt een grensoverschrijdende manier van denken en werken.

Eén van de sterktes van TNO, namelijk de integrator rol, geeft mogelijkheden totnieuwe vormen van business-ontwikkeling over grenzen heen, bijv. ‘civiel endefensie maritiem’ en ‘ecologie/biologie en technologie’.

Om een nog sterkere kennisbasis in Nederland op te bouwen zal hetsamenwerkingspotentieel met universiteiten sterker worden uitgebouwd enbekrachtigd worden in o.a. het Delft Offshore Technology Centre.

Samenwerking binnen het maritiem & offshore en mariene domein vanuit de groteonderzoeksinstituten geeft op een aantal (inter)nationale terreinen veelmogelijkheden: offshore wind, aquafarming, tidal energie, deep sea miningen zal verder invulling krijgen vanuit het MUST-initiatief (Maritime consortium forEnvironmental Science & Technology).

Een bredere inbedding in de sector in het Europese domein gaat ruimte endraagvlak geven voor Publiek private samenwerkingsvormen zoals PPP Vessels forthe Future, een consortium dat naar verwachting eind 2015 door de EuropeseCommissie zal worden geaccordeerd.

Page 14: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 14133

2.2 Bijstelling VP 2016

De basis voor de aanpak van dit vraaggestuurde programma is gelegd in hetInnovatiecontract Maritiem (onderdeel Topsector Water), waarbij de economischeen maatschappelijke uitdagingen zijn gecombineerd in 4 innovatie thema’s:

o Schone schepeno Slim en veilig vareno Winnen op Zeeo Effectieve infrastructuur

Binnen de roadmap zal in 2016 de focus gericht zijn op de volgendeaandachtsgebieden bij TNO:

Asset Integriteit

• duurzame, veilige- en betrouwbare infrastructuur op zee• veilige en betrouwbare constructies en systemen t.b.v. op- en overslag op zee

(Cryogeen/LNG)

• verlaging van de instandhoudingskosten van Offshore constructies (goedeprobabilistische modellen t. b.v. fracture/fatigue)

Monitoring systemen & sensoren

• Technologieontwikkeling t.b.v. nauwkeurige positionering op en onder water• Autonome inspectiesystemen & onderwatercommunicatie

• Onderwater objectidentificatie & classificatie

Operaties op zee

• Optimaliseren van een voorspelbare en veilige inzetbaarheid van demens/schip interactie

• Brandstofbesparing/emissiereductie van uitstoot en onderwatergeluid• Autonoom varen en het gebruik van “data-science-toepassingen t.b.v.

kosten reductie

Aan de hand van deze aandachtsgebieden zal er een passend aanbod van JointIndustry Programma’s worden opgezet. Tevens zal er op passende (EuropeseH2020) initiatieven met behoefte aan contra-financiering worden ingezet.

Om een adequate versterking van de kennisportfolio te realiseren, moet hierbijworden gedacht aan projecten en programma’s op onderstaande gebieden:

• Oplossingen voor vraagstukken om naar “zero emission” te komen op zowelvoortstuwing als het onderwatergeluid;

• Het voorspelbaar en duurzaam kunnen implementeren van “schone energie” opzee zoals wind, golf- en stromingsenergie;

• Het beschikken van informatie over onderwateromstandigheden aan de handvan sensoren (netwerken) en monitoringssystemen;

• De interactie tussen ecosystemen en constructies op zee (bio-corrosie, fouling)• Betrouwbaar, veilig en voorspelbaar gedrag van constructies en materialen.

Hierbij moet nieuwe wet en regelgeving omgezet worden in kansen vanuit

Page 15: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 15/33

innovatieve oplossingen. Steeds extremere omstandig heden (koude,druk/diepte en ontwerpoptimalisaties) dagen ons uit op dit vlak:

• Het verkennen van toepassingen met nieuwe materialen zoals composieten inhet licht van “Smart Industries”: Het veilig kunnen implementeren van MEGAconstructies die t.g.v. hun grootte buiten de huidige normen vallen:

• Kostenverlagende oplossingen voor Offshore renewables (wind, getijde engolfenergie). Hierbij richten wij ons vooral op de constructieve aspecten en decombinatie mens-machine t.b.v. onderhoud op zee:

• Het versterken van de betrouwbaarheid van mens-machine systemen (resilientengineering & design) teneinde ongewenste situaties voor schip en bemanningte voorkomen en catastrofale effecten te vermijden:

• Het ontwikkelen van oplossingen op autonoom varen en het gebruik maken vande datageneratie van steeds meet componenten en systemen aan boord.

2.3 Samenwerkings initiatieven 2016

Om een wereldwijde technologische toppositie te realiseren en te behouden zijn erten behoeve van het onderzoek en ontwikkelingsactiviteiten adequate faciliteitennodig. Hiermee kan TNO een belangrijke bijdrage leveren aan de benodigdeinnovaties in de maritieme cluster.

TNO wil samen met andere partners in kennis samenwerken waarbij ook wordtgekeken naar langdurige programma’s en samenwerking op onderzoeksfaciliteiten.

In 2016 zal er een vervolg worden gegeven op de volgendesamenwerkingsinitiatieven:

• Het DOTC / Offshore Technologie Centrum, een publiek privatesamenwerking met de TU-DeIft, M2i en de Industrie

• Het MUST / Maritime consortiUm for environmental Science & Technology,een samenwerkingsinitiatief met NIOZ, Imares en Deltares

• Op Topsectoren overstijgend niveau (Aerospace, Automotive, Maritime)wordt samen de met Industrie, M2i en kennisinstellingen ingezet aangezamenlijke cross-sectorale vraaggestuurde innovatie op het gebied vanscheepsbouw, composieten en materialen.

• Op basis van de Smart Industry agenda zullen in overleg met betrokkenpartijen (oa. Innovation Quartet) kansen verder worden benut binnen hetmaritieme domein.

Verder geeft TNO M&O in de periode 2016 een verder vervolg op de meerjarenEarly Research Programs. In deze ERP-programma’s wordt de industriëleparticipatie in zogenaamde “use-cases” voorzien. De ERP’s waarin in de periode2016 actief wordt geparticipeerd zijn:

• Structural Integrity• Making Sense of Big Data• Human EnhancemenUAdaptive automation

In de bovengenoemde kennisontwikkelingsprogramma’s zijn doorsnijdingen metandere domeinen en technologieën voorzien. De synergie wordt gezocht metDefensie (betrouwbaarheid en voorspelbaarheid), Infrastructuur (voorspelbare

Page 16: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 16/33

constructies), Mobiliteit (autonome systemen en veiligheid en emissie) en Olie enGas voor wat betreft extreme omstandigheden (diepwater en arctisch).

Vanuit technologieontwikkelingsstandpunt zal in de komende jaren steeds meeraandacht gevraagd worden voor relevante onderwerpen zoals:- Probabilistische benadering van vraagstukken- De mens in interactie met constructies en situaties- Het ontwikkelen en integreren van sensor en monitoringstechnieken

- Big” Data t.b.v. het verkrijgen van gedragsgegevens over mens en constructieen het ontwikkelen van betere voorspellingsmodellen

- Virtuele scenario analyse- en trainingsmogelijkheden serious gaming”

Page 17: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 17/33

3 Vraaggestuurd Programma DeftatechnologieInfrastructuur

3.1 Inleiding

Zestig procent van de 39 megasteden wereldwijd bevinden zich op minder dan 100km van de kust, inclusief 12 van de 16 steden met meer dan 10 miljoen inwoners.Laaggelegen kustgebieden verstedelijken in een snel tempo, leidend tot groeiendeeconomische activiteiten en investeringen. Daarbij zijn deze laag gelegen gebiedenerg kwetsbaar voor de gevolgen van klimaatverandering, zeespiegelstijging en degevolgen van menselijk ingrijpen en veranderend landgebruik in lokalestroomgebieden. Dit leidt tezamen tot een toenemende wereldwijde vraag naaroplossingen voor verstedelijkingsvraagstukken in deltagebieden in het algemeen enoplossingen voor vraagstukken ten aanzien van de infrastructuur in het bijzonder.Veel van de infrastructurele werken in Westerse landen waaronder Nederland zijnin de jaren 50 - 80 van de vorige eeuw aangelegd. Met een (technische)ontwerplevensduur van 70 tot 100 jaar is het de verwachting dat de kosten voor deinstandhouding van deze assets in de komende jaren sterk toeneemt. Op hetgebied van waterbouwkundige constructies (sluizen en stuwen) is de uitdaging noggroter. De leeftijd is vaak hoger. Daarnaast is de functionele levensduur vaaklanger, waardoor de technische levensduur eerder reden is voor vervanging dan bijweginfrastructuur.De verwachting is dat totale jaarlijkse kosten voor onderhoud en vervanging vanciviele infrastructuur in Nederland alleen van ca. 6 miljard euro per jaar nu, in 2030zijn opgelopen tot een veelvoud van dit bedrag. Vanwege het intensieve gebruikvan onze infrastructuur en de hoge (maatschappelijke) kosten van verstoringen, ishet van groot belang dat ook hinder (indirecte kosten) bij onderhoud en vervangingtot een minimum beperkt wordt.Dit vraaggestuurde programma richt zich op de instandhouding van infrastructurelekunstwerken in dicht bevolkte stedelijke delta’s, met bijzondere aandacht voor denatte infrastructuur. In dit programma wordt voortgebouwd op het TO2-project‘Natte Kunstwerken voor de Toekomst’.

3.2 Beoogde impact en aanpak

Ontwikkeling van technologie voor verbetering van assetmanagement vaninfrastructurele kunstwerken (bruggen, sluizen, viaducten, etc.) heeft niet alleen eengroot maatschappelijk belang, maar gezien het wereldwijd voorkomen van devraagstukken en de vooraanstaande kennispositie van Nederland, ligt hier ook eenkans voor versterking van bedrijven nationaal, maar ook op de internationale markt.De Nederlandse kennispositie op dit onderwerp is sterk en kan de GWW-sector enconsultancy ondersteunen bij het versterken van een internationale een positie alshet gaat om het inspelen op en aandragen van oplossingen op deze terreinen. Eentrack-record in de Nederlandse context, dat gezien kan worden als proeftuin voorinnovaties op het gebied van stedelijke ontwikkeling en deltatechnologie, speelthierbij een belangrijke rol.

Page 18: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 18 / 33

Het verlengen van de technische levensduur van de kunstwerken zorgt in hetalgemeen voor een verlaging van de totale kosten. Omdat de ontwerpfilosofie vaninfrastructurele kunstwerken gebaseerd is op een conservatieve voorspelling, wordthet nauwkeuriger modelleren en voorspellen van het gedrag in toenemende matelucratief. Het aantonen van verborgen sterktes levert een substantiële bijdrage in deverlaging van de levensduurkosten (langere levensduur). Ook het ontwikkelen vandegradatiemodellen en inspectie- en monitoring methoden helpt bij het terugdringenvan de kosten voor infrastructuur.TNO stelt zich tot doel om samen met de stakeholders in de gebouwde omgevingeen reductie van de life cycle kosten tot stand te brengen van 20% in 2020 en 50%in 2050. Om dat te kunnen realiseren zal TNO kennis ontwikkelen met betrekkingtot de onderscheiden technologielijnen:

Beoordehngskaders en beslissingsondersteuningBeslissingsondersteunende systemen, waarmee de beslisser op eengebruikersvriendelijke manier toegang heeft tot de gegevens uit monitoring eninspectie uitkomsten, gemanaged via BIM en GIS systemen, via de KPI-modellengeanalyseerd en vertaald in actuele en toekomstige prestaties van de kunstwerken.

ModelleringModellen waarmee de belangrijkste prestaties (KPI’s) van infrastructurelekunstwerken kunnen worden voorspeld, als basis voor de planning van onderhouden beheer.

USER REEDS

4V—. RESIDUALSERVICEUFE• LOW URE CYO.E COStS• NOTRAFFICDISRUP11ON

PROJECT REOUIREMENTT

• PERFORMANCE REQUIREMENTS• SYSTEM SPECIFICAÏ1ON• (PA• VAWEORINFORMAflON

INTEGRATEDCONDIS1ON MONITORINGSYSTEMS

• BASELINEASSESSMENTPROOF LOADING & (S)PEM

• 0108.5E DAMAGE DIAGNOSISBRA000RADEDOPTICflRERSAESYSTEMS

• LOCAL OETERIORA11ON (CORROSJON)PROGN0SOCSMUL11.SENSOR DATA RJSBON SYSTEMS%% DATA HANOUNG

• DATA ACQUIS0N• DATA IRANSMISSION

DATA (DATA MINING)

Inspectie, monitoring en datamanagement.Binnen de bestaande onderhoudsaanpakken worden interventies in belangrijkemate gepleegd als reactie op schade-incidenten, op basis van routinematige

ASETMANAGEMENT

• RISK BASED MMNTANANCECONDrnON.BASED OBJECT MANITENANCE

• DEOON.MAKINGSTHATEGIESRISKBASEDDEOSION PROCESSE5

-- . MAINTARACE PNNING MODE

- PERFORMANCEMODELSFORINTERVEN11ONS

• SJMULM1ON MOORISCOMOS1ON PR0GRUSSMODELINTERFACE DEGRADAT1ON MODELSERVICE URE MODEL (SARETYAND DURABIUTY)

_

. PRORABIUST1CFEM MODEWNG METHODE• DATA FUSION• FLEET LEADER CONCEPT

Page 19: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 19 / 33

onderhoudsschema’s, of gestuurd door menselijke (visuele) inspecties. Hier kangrote winst worden geboekt door de ontwikkeling en inzet van next generation,geautomatiseerde monitoring en inspectie technologieën. Voor hetdatamanagement is van belang BIM en GIS systemen, die primair gebruikt wordenin de ontwerp- en realisatiefase, door te ontwikkelen tot platforms die ook geschiktzijn voor opslag, beheer en management van monitoring- en inspectiegegevensover de gehele levenscyclus. Met de grote hoeveelheden beschikbare data detoepassing van data mining technieken steeds belangrijker.De samenhang tussen deze technologielijnen in een integrale aanpak van assetmanagement van kunstwerken is gegeven in de figuur hierboven.

3.3 Programma voor 201 6-2018

3.3.1 Recente ontwikkelingenVisie asset managementMet een 5-tal high level representanten van asset owners, met TU Delft en TNO iseen gezamenlijke Visie “Future Maintenance lnfra” opgesteld. Met een kerngroepvan bedrijven wordt, samen met een aantal infra-eigenaars, toegewerkt naar eengemeenschappelijk onderzoek & ontwikkeling agenda ‘Future Maintenance 1 nfra’

Natte Kunstwerken voor de toekomstOp het gebied van natte infrastructuur wordt in de nabije toekomst overgegaan naareen andere manier van normeren, en ligt er een grote opgave bij hetHoogWaterBeschermingsProgramma (HWBP). Vele (honderden) Nederlandse,maar ook buitenlandse natte kunstwerken naderen het einde van hun levensduur(grote vervangings- en renovatieopgave). Hierdoor is er behoefte aan duurzame,multifunctionele, adaptieve en kosten-optimale oplossingen.Om deze opgave te realiseren is gestart met activiteiten om op de volgendeonderwerpen kennis en toepassingen te ontwikkelen:

• Een eenduidig probabilistisch format en toetskader voor het bepalen van deveiligheid, de beschikbaarheid en de betrouwbaarheid van (natte)kunstwerken;

• Probabilistische methodieken om de veiligheid (en beschikbaarheid enbetrouwbaarheid) en de (rest)levensduur van natte kunstwerken te bepalen;

• Inspectie- en monitorsystemen (en een generiek platform) om de actueletoestand in detail te kunnen bepalen en om levensduur van natte kunstwerkenmee te verlengen;

• Beoordelingscriteria en toets- en testmethoden voor innovatieve oplossingenvoor vervanging en renovatie van natte kunstwerken.

Smart BridgeWe hebben recent een geavanceerd monitoringssysteem (patent akoestischeemissie) en daaraan gekoppeld model ontwikkeld, waarmee dekplaatscheuren instalen bruggen veel nauwkeuriger zijn te voorspellen. Dat heeft zich in een fieldpilot op de Van Brienenoordbrug in praktijk bewezen. We hebben met onderzoek inhet lab een nog gevoeliger monitoringssysteem klaar gemaakt voor toepassing ineen fieldpilot (patent guided wave). Ook is de routine voor het ontwerp van een

Page 20: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 20133

optimaal adaptief draadloos sensornetwerk op een brug gereed voor toepassing ineen field pilot, en zijn de modellen gereed voor de scheurgroeivoorspelling vandekpiaatscheuren en voor de probabilistische doorvertaling van meetresultaten enverwachte scheurgroei naar constructieve veiligheid (wanneer repareren!renoveren/ vervangen). Deze aanpak zal doorontwikkeld worden waarbij vooralkennis zal worden ontwikkeld voor het uitbreiden van het monitoringssysteem voorander type scheuren in stalen bruggen en het verder voor de praktijk geschiktmaken van de guided wave techniek.

Connecting data-performanceWe hebben een aanpak ontwikkeld en demo gestart om uit grote hoeveelhedenbeschikbare data de maatgevende prestatie van een constructie te kunnenvoorspellen (bottom-up) en een keuze te maken uit meettechnieken om de prestatievan een constructie te kunnen voorspellen (top-down). Deze demo wordtdoorontwikkeld tot een praktijkaanpak, in eerste instantie voor bovenbouw spoor,en daarna verbreed naar ander infra asset management.

3.3.2 Programma

De verdere ontwikkelingen zullen bij wat boven beschreven is aansluiten en richtenzich in het bijzonder op de ontwikkeling van kennis en toepassingen met betrekkingtot de veiligheid van kunstwerken, met de nadruk op natte kunstwerken:

Beoordelingskaders en beslissingsondersteuningAan de hand van de wettelijke kaders volgens het Bouwbesluit en de Waterwetworden de bestaande beoordelingskaders voor de prestaties van kunstwerken tenaanzien van veiligheid, duurzaamheid, en levensduur worden op een drietalaspecten doorontwikkeld:

• Veiligheidsfilosofie voor nieuwe en bestaande constructies,• Nieuwe materialen en constructievormen,• Robuustheid en multi-hazards.

Specifieke ontwikkelpunten met betrekking tot natte kunstwerken daarbij zijn:• Beoordeling van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van natte

kunstwerken zowel die in primaire keringen, als daarbuiten, rekening houdendmet de verschillende kaders (Waterwet! Bouwbesluit) en functies;

• Nadere analyse van de technische consequenties van gestelde functioneleeisen (RAMS)

• KPI’s voor kritische sterkte-eigenschappen van beton- en staalconstructies.• Eenduidig probabilistisch format en toetskader voor bepalen van de veiligheid,

beschikbaarheid en betrouwbaarheid van kunstwerken;• Probabilistische methodieken om de veiligheid (en beschikbaarheid en

betrouwbaarheid) en (rest)levensduur van kunstwerken te bepalen;• Beoordelingscriteria en toets- !testmethoden voor innovatieve oplossingen voor

vervanging en renovatie van kunstwerken.

Page 21: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 21/33

Modellering constructies en netwerken• Verdere ontwikkeling van probabilistische rekenmethoden voor natte

kunstwerken op het gebied van belastingen met een stochastisch karakter,• Het integreren van verschillende modellen binnen een probabilistisch kader,

bijvoorbeeld ten behoeve van voorspellingen met betrekking tot de interactietussen grond en constructie

• Modelleren van onzekerheden en het beter bepalen van onzekerheden doormetingen of expert meningen onderzoek

• Modelleren van onzekerheden en bepalen additioneel risico van nietwaterkerende constructies (zoals pijpleidingen en windmolens) in primairewaterkeringen i.r.t. de nieuwe normering

• Modellering van vermoeiingsbelasting en vermoeiingsgedrag en dynamischeaspecten bij stalen (verkeers- en spoor)bruggen;

• Ontwikkeling multi-scale aanpak om verschillende tijdschalen te verbinden enzo nodig te verbinden met stappen op de afstandschalen;

• Responsmodellering van tijdsafhankelijke processen die de veiligheid op termijnbeïnvloeden (materiaaldegradatie, ASR, vermoeiingsbelastingen bijconstructies) en het gedrag bij (extreme) dynamische belastingcondities bijspoor- en verkeersbruggen (stochastische, tijdsafhankelijke belasting-, responsen materiaalmodellen);

• Modellering van de effecten van onderhoudsmaatregelen op de levensduur.• Modellering van belasting en respons bij grond-constructie-interactie;• Tijdsafhankelijke modellen en curves, o.a. voor corrosion fatigue van

verschillende materialen bij sluizen en waterkeringen.

Inspectie, monitoring en datamanagementOp het gebied van inspectie, monitoring en datamanagement ligt de nadruk op devertaling van inspectie en monitoring resultaten naar informatie die gebruikt kanworden voor beslissingen over onderhoudsplanning en asset management,bijvoorbeeld door gebruik te maken van geavanceerde data-analyse-techniekengebaseerd op Bayesian Belief Nets:• Ontwikkeling faaldetectie van kunstwerken in navolging van lJkdijk en

monitoringsmethodieken voor natte kunstwerken voor tijdsadaptief assetmanagement

• Gebruik van nieuwe meettechnieken zoals satellietmetingen, metingen uit delucht en sonar wordt verder geëxploreerd;

• Ontwikkeling van waarschuwingssystemen voor dynamische belaste betonnenen stalen kunstwerken;

• Ontwikkeling en toepassing van nieuwe inspectietechnieken voor hetvaststellen van de actuele staat. In het bijzonder de toestand van metselwerkenkademuren en moeilijk te bereiken onderdelen in de kunstwerken.

• Methodiek voor optimalisatie van inspecties op basis van monitoring;• Ontwikkeling van proefbelastingconcepten voor bruggen met een kleine

overspanningen (combinatie van belasten, monitoren en beoordelen);• Voorsorteren op ontwikkeling van technieken voor optimaal gebruik van data

voor onderhoud (BIM/GIS, conversie bruikbare standaarden, data mining);

Page 22: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 22/33

3.4 Samenwerking en strategische partnering

Rijkswaterstaat en InfraQuest

Rijkswaterstaat is een belangrijke partner, omdat een groot deel van devervangingsopgave van (grote) natte kunstwerken bij RWS ligt. In MultiWaterWerkzoekt RWS naar mogelijkheden om te standaardiseren om zo Life Cycle Costs teverminderen.Rijkswaterstaat, Technische Universiteit Delft en TNO hebben op het gebied vanwegen en constructies krachten gebundeld in lnfraQuest. Gezien het strategischbelang van lnfraQuest is een belangrijk deel van de kennisinvesteringen op hetgebied van infrastructuur afgestemd met de Masterplannen van lnfraQuest metbetrekking tot Droge Kunstwerken, Natte Kunstwerken en Tunnels.

Waterschappen

Op dit moment is dit nog een partij waar TNO vooral indirect mee te maken heeft(bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van leidraden voor primaire waterkeringen). Dewaterschappen hebben ook veel (kleinere) kunstwerken in beheer, die nu of in dekomende jaren hun einde levensduur bereiken en daarmee hebben ook zij behoefteaan mogelijkheden om de levensduur te verlengen of efficiënt te vervangen.

ProRail

ProRail en TNO werken samen aan verbetering van het spoorsysteem in haaromgeving door innovaties te ontwikkelen en te realiseren. Daarbij staat bundelingcentraal van kennis van TNO over nieuwe technologieën ook uit andere sectorenmet kennis van ProRail over de spoorweginfrastructuur en omgeving. Belangrijkonderdeel van het spoorsysteem zijn de kunstwerken.

Deltares en Marin

TNO, Deltares en Marin hebben een corn plementaire positie bij het onderzoek ophet gebied van waterveiligheid en natte kunstwerken: kennis van de ondergrond,water en hydraulica zijn het domein van Deltares en Marin, terwijl deprobabilistische- en beoordelingskennis en kunde bij TNO beschikbaar zijn. Dezecomplementariteit bestaat ook voor problematiek rondom geïnduceerdeaardbevingen. De intensieve samenwerking van TNO en Deltares op het gebiedgrond/constructie is geformaliseerd door middel van een samenwerkingsverbanddat door beide partijen zijn aangegaan.

ECTP/Reline

Task Force lnfrastructure van het European Construction Technology Platform(ECTP) is een forum van bedrijven en kennisinstellingen dat zich richt op deformulering en realisatie van een middellange termijn onderzoeksprogramma:ReFINE (Onderzoek for Future lnfrastructure Networks in Europe). TNO is een vande deelnemende partijen.

Bouwcampus

Deze campus verenigt SBR, CURNET en Vernieuwing Bouw. Samen zorgen zijvoor verspreiding en gebruik van kennis, bedoeld voor het ontwikkelen en in standhouden van het beheer van onze fysieke leefomgeving, waaronder bouw en

Page 23: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 23/33

infrastructuur. Het is een plek voor workshops, scholing en training, waar mensenfysiek bij elkaar komen. En daarnaast is de Bouwcampus belangrijk als virtueelkennis- en innovatiecentrum met onder meer TNO als partner voorkennisontwikkeling.

NKWKIn het nationaal kennis- en innovatieprogramma water en klimaat werken partijen uitde gouden driehoek samen aan diverse onderzoekslijnen. TNO is daarbij betrokkenen trekt de onderzoekslijn Toekomstbestendige Natte Kunstwerken. Dit hangt nauwsamen met de TKI Deltatechnologie.

Page 24: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 24/33

Page 25: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 25/33

4 Vraaggestuurd Programma Watertechnologie

4.1 Beoogde impact en doelgroep

Het deelprogramma ‘Watertechnologie’ richt zich op het ontwikkelen, testen endemonstreren van innovatieve technologieën voor decentrale waterbehandeling.Het voldoende beschikbaar hebben van water van voldoende kwaliteit en efficiëntkunnen zuiveren van (afval)water is een voorwaarde voor duurzamesociaaleconomische ontwikkeling. In veel gebieden wereldwijd is er een tekort aanschoon water en raken watervoorraden en ecosystemen bedreigd door de lozingvan ongezuiverd afvalwater. Klimaatverandering en een groeiende bevolkingdragen bij aan het feit dat zoetwater- voorraden onder druk staan. Nederland heeftinternationaal een sterke positie op het gebied van watertechnologie, zowel als hetgaat om het ontwikkelen van nieuwe technologieën als om het implementeren vanwaterzuiveringssystemen. Gezien de grote behoefte aan water van voldoendekwaliteit is er een aantrekkelijke internationale markt voor watertechnologie.Nationaal en vooral ook internationaal bestaat er behoefte aan lokale en integraleoplossingen voor de watervoorziening met aandacht voor hergebruik(waterbesparing door kringloopsluiting), terugwinning van grondstoffen ennutriënten en mineralen (bijv. Fosfaat) en het gebruik of mogelijke opwekking vanenergie. Een opkomend thema betreft het voorkomen van hormoon verstorendestoffen in het water. Het gaat hierbij niet alleen om medicijnresten maar ook om deeffecten van nano-deeltjes, pesticides en natuurlijke hormonen.

TNO richt zich in het deelprogramma Watertechnologie op waterbehandeling ensensing waarbij de focus ligt op decentrale waterzuivering en optimalisatie van dewaterketen door gebruik te maken van gerichte sensortechnologie. Belangrijketoepassingsgebieden zijn de drinkwatersector, glastuinbouw en diverse industrieën:papier, raffinage, mineralen, voeding en chemische industrie. Daarbij wordt metpartners in de hele waterketen samengewerkt: eindgebruikers, service providers,bedrijven uit de water-technologiesector, overheid. Beleidsmatige ontwikkelingen, inhet bijzonder de Kaderrichtlijn Water (KRW), Beleidsnota Drinkwater en deKamerbrief Groene Groei: voor een sterke, duurzame economie’, zijn in dit kaderrelevant en mede uitgangspunt voor de programmering.

Als kennisinstelling is TNO gericht op het bewerkstelligen van grote veranderingenin industrie en maatschappij door het beschikbaar maken van innovatieveoplossingen waarbij in dit VP de focus ligt op innovaties voor waterzuivering voorhet bedrijfsleven, in het bijzonder op fysisch-chemische scheidingstechnologie.Hierbij worden de volgende routes bewandeld waarbij (industriële) partners entechnologiebedrijven vrijwel altijd betrokken zijn:

• Ontwikkelen, testen, prototypen van nieuwe scheidingstechnologieën ensensortechnologieën. Ofwel in consortia, ofwel in opdracht van een enkelbedrijf en veelal gekoppeld aan co-financieringstrajecten (PP-financiering,MKB-regelingen e.d.).

• Opzetten en uitvoeren van fieldlabs in samenwerking met de sector.Fieldlabs worden veelal met de gehele waterketen (probleembezitters,watertechnologie-bedrijven, service providers, publiekeorganisaties/overheid) opgezet om tot demonstratie en acceptatie vannieuwe technologieconcepten te komen.

Page 26: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport Bijstelling VP 2016 Thema Water 26/33

Sector/branche-gerichte coördinatie. Hiertoe behoort TNO’s betrokkenheid inEuropese coördinatie-activiteiten zoals WSSTP European 1 nnovation Partnersh ip(EIP) Water en ChemWater.Samenwerking met overheden en industrie, technologie-, drinkwater- enafvalwaterbedrijven gebeurt in projecten waarvoor een maatschappelijk en/ofindustriële behoefte bestaat. Het programma zet in op een bijdrage aan deTopsector Water door aan te sluiten bij de daarin benoemde speerpunten. Innovatiekomt mede tot stand door gebruik te maken van innovatie- enstimuleringsmaatregelen, zoals cofinancieringsinstrumenten, Europeseprogramma’s, zoals KP7/H2020 en B2B financiering. Er is een patentportefeuilleopgebouwd op verschillende technologische ontwikkelingen, zoals op diversemembraancontactor technologieën (b.v. Memstill, slug flow pertractie).

4.2 Samenwerking

42.7 Nationale samenwerkingBinnen het TKI-Watertechnologie stemmen KWR, Wetsus, Deltares, NWO, Stowaen TNO hun onderzoeksagenda op elkaar af. Tevens vindt er op projectbasissamenwerking plaats met de afzonderlijke partners. De koppeling tussenfundamenteel onderzoek en toegepast onderzoek past binnen de samenwerkingdie bestaat met universitaire onderzoeksgroepen aan de TU-Delft, UniversiteitTwente en Wageningen University en vindt mede plaats in gezamenlijke projectenvoor STW en NWO. Daarnaast is TNO actief betrokken bij verschillendebrancheorganisaties waaronder Envaqua en VML.

4.2.2 Internationale samenwerking en Horizon-2020Het WSSTP (Water Supply and Santitation Technology Platform) is het technologieplatform voor de Europese commissie op het gebied van watertechnologie en levertgevraagd en ongevraagd in put voor de Europese onderzoeksagenda. TNOparticipeert tevens in het European Innovation Partnership “Water” als onderdeelvan het Europese kaderprogramma voor onderzoek 2014-2020, Horizon-2020. Eendoor TNO ingediend voorstel voor een Action Group Industrial Water Re-use andRecycling’ is in 2013 door het EIP geselecteerd. De Action Groups leveren medeinput voor “Horizon-2020”. Het doel van de Action Group ‘Industrial Water Re-Useand Recycling’ is het ontwikkelen en implementeren van (lokale) innovatievetechnische, sociale en duurzame oplossingen op het gebied van industrieelwaterhergebruik. Hierbij wordt gekeken naar verschillende bronnen: industrieel,stedelijk, landbouw, ecosystemen (wetlands). Meer dan 40 partners uit 10Europese landen en 7 landen buiten Europa (waaronder Australië, China, India,Singapore en Zuid-Afrika) participeren in deze Action Group. Vanuit Nederlandparticiperen Evides, Arkema, DOW Benelux, TNO en TU-DeIft.

Een belangrijk deel van het Vraaggestuurd Programma voor Watertechnologie isgekoppeld aan Europese onderzoeksprojecten. Deze projecten worden voorongeveer 60% gefinancierd door de EC en voor het overige uit het VraaggestuurdProgramma Watertechnologie. TNO streeft er naar dat zoveel mogelijkNederlandse bedrijven participeren in dezelfde EU-projecten als waarin TNOparticipeert. Daarnaast is TNO partner in het Europese Knowledge and InnovationCommunity (KIC)-Climate. Hierbinnen wordt actief deelgenomen om met bedrijvenen universiteiten innovaties te ontwikkelen en marktimplementatie te

Page 27: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 27/33

bewerkstellingen. Het KIC-Climate is een programma dat ressorteert onder hetEuropean Institute for Innovation and Technology van de Europese Unie.

4.3 Programma voor 2016

TNO sluit met het Vraaggestuutd Programma Watertechnologie aan op de drieonderscheiden l nnovatiethema’s uit het l nnovatiecontract Watertechnologie 2016 —

2019 die in het lnnovatiecontract als volgt beschreven zijn:

Resource Efficiency Met resource efficiency wordt binnen de sector het efficiënteromgaan met natuurlijke hulpbronnen door middel van kringloopsluiting bedoeld. Ditis daarmee een invulling van het streven naar een meet circulaire economie.Efficiëntieverbeteringen in de keten leveren niet alleen kostenbesparingen op, maarkunnen ook leiden tot energiebesparing en C02-reductie. Er wordt onderscheidgemaakt in het hergebruik van drie soorten hulpbronnen: energie, grondstoffen enwater zelf.

Smart Water Systems Water is een sector met verbindingen naar vele anderesectoren, zoals landbouw, energie en chemie. Water vormt in steden hetzenuwstelsel met sterke verbindingen naar de burger en is daarom bij uitstek eensector waar onderzoek en innovatie de samenleving ten goede komt. Veelperspectief is er voor innovaties op het grensvlak van de fysieke en digitale wereld.Sensoren en modellen die steden slimmer maken in hun dienstverlening aan deburgers en die burgers beter betrekken bij de vormgeving en het beheer van hunomgeving. Dit moet bijdragen aan de leefbaarheid, minder watervervuiling,efficiënter gebruik van water en energie en terugwinning en hergebruik vangrondstoffen.

Sustainable Cities Steden zijn steeds meer een thuisbasis voor velen. Er zijnmomenteel meer dan 400 steden met meer dan 1 miljoen inwoners en 23megasteden (steden met meer dan 10 miljoen inwoners). Steden spelen eenhoofdrol in de economische ontwikkeling. Ze zijn centra van communicatie,innovatie en creativiteit, en spelen een grote rol op sociaal en cultureel gebied.Een duurzame stad is een stad ontworpen met aandacht voor de milieu-impact, enmet inwoners die gebruik van energie, water en voedsel minimaliseren, uitstoot vanafval en broeikasgassen beperken, en watervervuiling minimaliseren.Vanuit het perspectief van watertechnologie zijn het Urban Water Cycle concept,een innovatieve infrastructuur en slim assetmanagement pijlers voor de duurzamestad.

TNO richt het onderzoek in dit Vraaggestuurd Programma Watertechnologie op dethema’s ‘Resource Efficiency’ en ‘Smart Water Systems’. Het programma voor 2016wordt in onderstaande nader beschreven. We zien duidelijke meerwaarde van deontwikkelingen die op de thema’s ‘Resource Efficiency’en ‘Smart Water Systems’worden gedaan voor het thema ‘Sustainable Cities’. Een nadere uitwerking en debijstelling voor 2016 wordt in onderstaande paragrafen gegeven.

Page 28: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 28/33

Thema Te adresseren kennisthema’s Innovatiecontract en inzetInnovatiecontract VP ‘Watertechnologie’Resource Te adresseren kennisthema’s uit 1 nnovatiecontract:Efficiency Drinkwater en industriewater, Afvalwaterbehandeling, Nieuwe

waterbronnen, Terugwinning van mineralen (nutriënten enhergebruik van reststoffen), Winning van energie,Watersystemen en kringlopen

Inzet:• Waterbehandelingstechnologie voor terugwinning van

nutriënten (o.a. zeldzame mineralen, zouten enfosfaat)

• Decentrale waterbehandelingstechnologie voorwaterhergebruik en —cascadering in industrie enwaterketen;

• Benutting restwarmte uit industriële processen voorwaterbehandeling

• Decentrale waterbehandeling met co-generatie vanenergie

• Waterbehandelingstechnologie voor nieuwe bronnenvoor drinkwaterproductie (zout water).

• Geavanceerde verwijdering van toxischecomponenten uit grond/drink/afvalwater (As,F,

___________________

fosfaten, pesticiden, endocrine disruptors).Smart Water Te adresseren kennisthema’s uit Innovatiecontract:Systems Drinkwater en industriewater, Afvalwaterbehandeling;

Winning van energie; Sensoring & control; Watersystemen enkringlopen.

Inzet:• Decentrale waterbehandelingstechnologie voor

waterhergebruik en —cascadering in industrie enwaterketen.

• Sensing en Control in decentrale waterbehandeling• Sensornetwerken gericht op monitoring van

_________________

watersystemen (KRW)

4.3.1 Innovatiethema 1: Resource EfficiencyDe terugwinning van waardevolle grondstoffen uit (afval)water is van belang omduurzamer om te springen met eindige voorraden en geopolitieke afhankelijkheidvan deze grondstoffen te verminderen. Zuivering van afvalwater en terugwinningvan grondstoffen kunnen hand in hand gaan. Dat kan bij industrie, landbouw enhuishoudens.Een voorbeeld is het terugwinnen van schaarse metalen. Men kan hierbij denkenaan afvalstromen van de mijnbouwindustrie maar zeker ook aan metalen die terugte winnen zijn uit afval, bijvoorbeeld beeldschermen. Momenteel is TNO actief in hetFP7 project Reclaim, waarbij gallium en indium worden teruggewonnen uitbeeldschermafval. Deze vorm van “urban mining” kan als voorbeeld dienen voorproject die als opvolger(s) gezien zouden kunnen worden binnen H2020.

Page 29: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 29/33

De productie van energie uit water kan goed bijdragen aan de transitie richtingduurzamer energiegebruik. Fossiele brandstoffen dragen bij aan het broeikaseffecten zijn eindig. Uitputting van de voorraad fossiele brandstoffen leidt naast stijgendeprijzen tot ongewenste politieke afhankelijkheid.De winning van energie uit water is in Nederland in ontwikkeling. Belangrijkevoorbeelden hiervan zijn energie uit getijden, energie uit golven, energie uit zoet-zout gradiënten, warmte koude opslag, energie uit aquatische biomassa (algen enzeewier), energie uit temperatuurverschillen en energie uit afval- en proceswatet.Voorts is water een belangrijke drager van energie in de vorm van warmte. Dezewarmte kan direct worden hergebruikt bij direct waterhergebtuik (in industriëleprocessen) of worden opgeslagen, teruggewon nen en vervolgens benut.Warmte/koude-opslag is hiervoor een toegepaste techniek. Zowel op grote schaal-in de industrie -, als op kleine schaal.

Binnen dit Thema wordt gewerkt aan het KIC-Climate-project WE4CC’ dat zich meteen consortium van bedrijven uit de energie- en watersector richt op hetontwikkelen van de technische opschaling van drie nieuwe waardeketens voor deproductie van water door gebruik te maken van laagwaardige restwarmte uitkoelwater. Het gebruik van restwarmte kan elektriciteitsgebruik voor lokalewaterbehandeling met 50% reduceren ten opzichte van conventioneletoepassingen. De looptijd van het project is 2013— 2016. In het project wordtmembraandestillatie toegepast voor de productie van gedemineraliseerd water endrinkwater met gebruikmaking van laagwaardige warmte. Hierbij worden tweetoepassingen getest:• Memstill: gedeeltelijk gebruik van restwarmte• Memstill met warmte envelop (MD-HEX): volledig gebruik van restwarmte voormembraandestillatie.

Ander lopend onderzoek binnen dit Thema betreft E4Water:Test en demo van waterbehandelingstechnieken voor de geïntegreerdebehandeling van industrieel, communaal en agrarisch afvalwater en opwerking vanhet afvalwater voor hergebruik voor industriële processen. De ontwikkelingenworden gedaan in het FP7-project E4 Water’ op een proeflocatie in Terneuzen enlopen gedurende de periode 2012 —2016. Het doel van het project is om te komentot een substantiële vermindering van de zoet water inname voor industriëleprocessen door gebruik te maken van opgewerkt afvalwater dat voldoet aanindustriële normen. Technieken die getest worden zijn Membraan-destillatie enElectro-dialyse (ontzouting), Electro-coag ulatie (voorbehandeling van zoutestromen), Prevscale (ontharding) en Pertractie (verwijderen van VOO’s). Partners:19 totaal, waarvan 4 Nederlandse uit de watertechnologiesector en chemischeprocesindustrie.

De chemische industrie heeft een grote potentie voor het verbeteren van ecoefficiency in industrieel water beheer. E4Water is een Europees onderzoeksprojectdat zich richt op het ontwikkelen, testen, en valideren van nieuwe geïntegreerdebenaderingen, methoden en procestechnologie voor een meer efficiënt enduurzaam beheer van water in de chemische industrie met mogelijkheden voorkruisbestuiving naar andere industriële sectoren.

Page 30: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 30 / 33

•.I al..

TNO, Dow Benelux, Evides en TU-DeIft werken in E4Water samen aan deindustrie-pilot ‘Terneuzen’. Daarbij gaat het om ontzilting van verschillendewaterstromen afkomstig uit oppervlaktewater, proces stromen en effluent van zowelindustriële als publieke waterzuiveringsinstallaties. Het gaat er daarbij omindustrieel proceswater kosten-efficiënt te kunnen produceren uit gebruikt proces-en stedelijk afvalwater en zo een grote waterbesparing te bereiken. Het concept zalgeneriek toepasbaar zijn in kustgebieden waar vanuit industrie en publiekewatervoorzieningen druk bestaat op de beschikbare zoetwatervoorraden.

TNO is in 2012 begonnen met een project gericht op de ontwikkeling van een nieuwconcept voor de gelijktijdige productie van arbeid/elektriciteit en schoon water uitwaterige 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 restwarmteopgewerkt tot schoon (drink)water onder co-generatie van arbeid/elektriciteit.Mem Power integreert membraandestillatie-onder-druk met energietechnologie.

Natural watGr rocources: good quantitïvo & qualitathie status:Industry reduced demand & discharge, ragulatory compilenco

Page 31: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport Bijstelling VP 2016 Thema Water 31! 33

Heat (solar/geothermal/waste)

- ptt.,I,3

spacer

__________

oore-

-. membrane

distilled brinewater (3) (2)

brine (2) Characteristics:Heat as a driving farce for MDPressurized disbilate

distilled • Water pressure is convertedwater (3) by turbine/generator

De bijstelling van het VP voor 2016 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelenproject Mempower-Il. Dit project heeft als doel te komen tot een Ptoof-of-Conceptvoor het gecombineerd benutten van afvalwarmte uit koelwater voor waterzuiveringen elektriciteitsproductie op basis van Mempower-concept. Op de technologie ispatent aangevraagd en de eerste proof-of-concept’-testen zijn uitgevoerd, waarnabeoordeling plaats vindt in hoeverre de techniek in aanmerking komt voor eenproof-of-prototype. Daarbij zal met name ook naar de toepassing zonenergiemodules gekeken worden. De ontwikkeling sluit aan op het lnnovatiethemaresource efficiency’ uit het Innovatiecontract.

4.3.2 Innovatiethema 2: Smart water systemsOp het gebied van technologieën mogelijk gemaakt door ICT, zullen we onsfocussen op toepassing die het volgende ondersteunen:

(1) het ontwikkelen van sensoren gericht op het meten van specifiekeverontreinigingen. Hierbij richten wij ons op de ontwikkeling van eenglasvezel gebaseerd sensorsysteem voor diverse chemische stoffen inwater, zowel anorganisch als organische componenten.

(2) sensoren integreren in een platform voor het real-time uitlezen van datavoor het sluiten van de controlloop en efficiëntere monitoring. Hierbij richtenwij ons op de ontwikkeling van een sensorsysteem voor organischeverontreinigingen, BTEX en diverse (gechloreerde) VOC’s op basis vanstate of the art technologieën.

spacer

Page 32: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 32/33

Page 33: Bijstelling 2016 Thema Water en Klimaat ... · waterbehandeling en waterprocesbesturing noodzakelijk. Anderzijds kan de ... qua kwantiteit en kwaliteit van natuurlijke hulpbronnen

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Water 33/33

5 Ondertekening

Delft, 15 september2015 TNO/ ii

Ir. L.J.J. KustersAIgernen Directeur