T ma 20 5-201 8 Thema F Water en Klimaat - TNO · op het terrein van waterbehandeling en...
42
SPEURWERKPROGRAMMA 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT TNO-rapport 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 41 (incl. bijlagen) Aantal 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 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 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
Transcript of T ma 20 5-201 8 Thema F Water en Klimaat - TNO · op het terrein van waterbehandeling en...
SPEURWERKPROGRAMMA 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
TNO-rapport
Speu nrverkprog ram ma 20 1 5-201 8 ThemaWater en Klimaat
Datum 29 september 2014
Auteu(s) lr. J. de KoningDrs. C.N. Bremmerlr J.H. Hoegee
ExemplaarnummerOplageAantal pagina's 41 (incl. bijlagen)Aantal bijlagenOpdrachtgeverProjectnaamProjectnummer
Alle rechten voorbehouden.Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuld¡gd en/of openbaar gemaakt door middelvan druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaandetoestemming van TNO.
lndien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen vanopdrachtgever en opdrachtnemerverwezen naar de Algemene Voorwaarden vooropdrachten aan TNO, dan wel de betreffende tezake tussen de partijen geslotenovereenkomst.Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan.
o 2014 TNO
Gebouwde OmgevingPrincetonlaan 6
3584 CB UtrechtPostbus 800153508 TA Utrecht
www.tno.nl
T +31 88 866 42 56
F +31 88 866 44 75
SPEURWERKPROGRAMMA 2015.2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
SPEURWERKPROGRAMMA 20'15-2018 THEMA WATER EN KLIMAAT
Gebouwde OmgevingPrincetonlaan 63584 CB UtrechtPostbus 800153508 TA Utrecht
www.tno.nl
T +31 88 866 42 56F +31 88 866 44 75
SPEURWERKPROGRAMMA 2015-20'18 THEMA WATER EN KLIMAAT
TNO-rapport I3l 41
I nhoudsopgave
Vraaggestu u rd Prog ramma " Karakterisatie van g rondwater; dynamiek,samenstelling en processen" Charactarizing groundwater; dynamics,composition and processes........... ................5
Toelichting en lnleiding. ................5Doelstelling ..............6Relatie met Topsector Water ..........................7Focuspunten................. ................7Markt en stakeholders................. .....................9Samenwerking............... ...............9Programma 2015........... ............10Referenties .... .. ... . .. 1 0
Vraaggestuurd Programma "Water en Deltatechnologie".. ............11Vraagsturing ............11Context en samenhang ............... ...................11 l
Deelprogramma Watertechnologie ................12Deelprogramma Deltatechnologie...... ............21
Vraaggestuurd Programma "Maritiem en Offshore"........... ............27lnleiding ..................27Visie en ambitie .......29Relatie Topsector(en) en beleid overheid ........................30Roadmap 2015-2018: Blue Growth ................32Maritiem lnnovatie Programma ......................35Afsluitende opmerkin9en................. ,..............39Bijlage........ ..............40
Ondertekening ............. ...............41
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
3
3.1
3.2
3.33.43.53.6
3.7
4
2
21222324
TNO-rapport I 4l 41
TNO-rapport I 5t41
1 Vraaggestuurd Programma "Karakterisatie vangrondwater; dynamiek, samenstelling enprocessen" Cha ractarizing g rou ndwater;dynamics, composition and processes.
1.1 Toelichting en lnleiding
ToelichtinqHet belang van kennisontwikkeling met betrekking tot de karakterisering vangrondwater wordt reeds lange tijd erkend. Tot dusver waren hiervoor echter geenSMO-middelen beschikbaar. ln de loop van de zomer van 2014 werd besloten omvoor 2015 en volgende jaren wèl een SMO budget beschikbaar te stellen. Vanwegehet specifieke karakter van het onderzoek (o.a. de koppeling metondergrondactiviteiten) werd tevens besloten dit budget onder te brengen in eenapart, nieuw te formuleren (en hier voorliggend) Vraaggestuurd Programma, aan tesluiten op de programmering van de Topsector Water, TKI Watertechnologie.
De deadline voor indiening van de (concept) VP-programma's 2015 is door EZgesteld op 1 oktober 2014. Door de late start van de programmaformulering washet niet mogelijk het programma voor die datum met de Topsector te bespreken enadvies van de programmaraad van de Topsector over dit programma te verkrijgen.ln het resterende deel van het jaar zal met de Topsector worden overlegd overoptimale aansluiting op het programma van het TKI Watertechnologie.
lnleidinoln het innovatiecontract Watertechnologie worden de uitdagingen geschetst om eenduurzame 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 toenemendeverstedelijking, tot grote deltasteden waar de druk op de beschikbarezoetwaterbronnen en verzilting steeds verder toenemen. De gevolgen van deklimaatverandering zullen de beschikbaarheid van zoet water en de veiligheid enkwaliteit van de leefomgeving verder onder druk zetten, en zullen de onzekerheidhierover, door grotere extremen in droogte en neerslag, versterken. Op grote schaalwordt de draagkracht van de aarde aangetast door het overmatige gebruik vannatuurlijke hulpbronnen voor de productie van goederen en diensten. Na gebruikresteert vaak afual dat de aarde en haar hulpbronnen vervuilt. Een voorbeeld is hetovermatig gebruik van water waardoor op veel plaatsen watervoorraden uitgeputraken tenrvijl het geproduceerde afualwater waterbronnen kan verontreinigen,bijvoorbeeld met nitraat afkomstig uit de landbouw.
Voor een toekomstgerichte watervoorziening zijn enezijds innovaties noodzakelijkop het terrein van waterbehandeling en waterprocesbesturing. Anderzijds kan detechnologie van de waterketen niet los worden gezien van de processen in denatuurlijke compartimenten van de keten. Dit vraaggestuurde programmafocusseert op de processen in de ondergrond die verschillende rollen in dewaterketen speelt. Al heel lang is grondwater een bron van (veilig) drinkwater enwordt gebruik gemaakt van het bufferend en zelfreinigend vermogen ervan. Echter,
TNO-rapport I 6t41
als gevolg van allerlei natuurlijke en maatschappelijke ontwikkelingen worden wijsteeds meer geconfronteerd met de eindigheid van de zoete grondwatervoorraad.Bijvoorbeeld verzilting is een belangrijke bedreiging. Ook speelt het grondwatereen belangrijke rol in het transport van water, opgeloste stoffen en warmte.Het beheer en gebruik van grondwater in de waterketen wordt beperkt doorrandvoonruaarden die andere gebruiksfuncties met zich mee brengen, zoalsveiligheid (kritische waterspanning in dijken en rond kunstwerken) engrondwaterafhankelijke natuun¡vaarden. Het belang van deze laatste functie wordtonderstreept door de Grondwaterrichthjn (EU, 2006) die in het verlengde van deEuropese Kaderrichtlijn Water is uitgebracht.
Vrijwel alle gebruik van de grondwatercomponent vereist informatie en kennis tenaanzien van de dynamiek, samenstelling en 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. ln de afgelopen jaren heeft de GDN haar focus vooral gericht gehad ophet karakteriseren en modelleren van de 3D ondergrond. Mede in verband met derealisatie van de Basis Registratie Ondergrond (BRO) zal dit ook in de komendejaren een focuspunt blijven. Daarnaast is een begin gemaakt met het ontwikkelenvan methoden om de dynamiek van de ondergrond 4D in beeld te brengen en omdata over grondwaterkwaliteit, -kwantiteit en sedimentgeochemie totinformatieproducten om te vormen. ln de roadmap van de GDN (Van der Meulen eta|,2013) is gesteld dat de eerstvolgende belangrijke innovatiestap in degeomodellering bestaat uit het ontwikkelen van geo-informatie die dynamischeprocessen in de ondergrond beschrijft (dus van 3D naar 4D). Ten aanzien van hetgrondwatersysteem betekent dit meer focus op het ontwikkelen van kennis eninformatieproducten betreffende grondwaterdynamiek en grondwatersamenstelling(incl. menging, contaminatie, aanvulling, zoet-zoutproblematiek).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 DINO-loket, anderzijdsdoor specialistische kennis en informatieproducten voor individuele marktpartijen.Bovendien kan de samenwerking met andere part|en die zijn aangesloten bij hetinnovatiecontract Watertechnologie worden geïntensiveerd, zoals bijvoorbeeld doormiddel 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, desamenstelling en de processen inzichtelijk gemaakt kunnen worden en hetontwikkelen van bijbehorende data-analyse en informatieproducten, waarbij ook hetgeavanceerd meten en monitoren en de interactie tussen grondwater en sediment
TNO-rapport I 7t41
aan de orde komt. De kennisontwikkelingsactiviteiten binnen dit VP moeten leidentot:
- Een verbreding van het generieke informatieaanbod via de kanalen van deGDN;
- Specifieke advisering van stakeholders met betrekking tot meten,monitoren, data-analyse en processen aangaande het grondwater;
- B'tjdrage aan nationale ontwikkelingen, zoals het innovatiecontractWatertechnologie, waarbij specifiek kennis ten aanzien van grondwater enondergrond wordt ontwikkeld en ingebracht;
- Bijdrage aan Europese ontwikkelingen, onder andere via deelname aanwerkgroepen van de Europese Kaderrichtlijn Water en een actieve rol inde Eurogeosurveys.
Door de verbreding van het informatie- en dienstenpakket, krijgt de GDN niet alleennationaal, 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 significantevooruitgang te realiseren, concentreert het VP zich vooralsnog op vier focuspunten.De algemene aanpak is het werken vanuit de sterke positie van de GDN op hetterrein van data, meten, monitoren en de karakterisatie van het vaste fase in deondergrond, naar de proceskennis en informatieproducten ten aanzien van dedynamiek, samenstelling en processen van het grondwater. Hierbij gaat het ook omde interactie van processen in het grondwatercompartiment met anderecompartimenten uit de waterketen. De focuspunten zijn ingegeven door actueleontwikkelingen, 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 dezeontwikkelingen 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.
De vier focuspunten zijn:
1.4.1 Waterkwaliteit en herkomstVoor het duurzaam produceren van drinkwater (maar ook voor vraagstukken zoalshet beheersen van uitspoeling van nutriënten naar oppervlaktewater en hetrealiseren van grondwaterafhankelijke ecosystemen) is het noodzakelijk om nietalleen de samenstelling van het grondwater op een bepaalde locatie en tijd tekennen (meten), maar ook te beschikken over de verblijftijd van het water in deondergrond, het herkomst van het water en de 'natuurlijke' variaties van degrondwatersamenstelling in de tijd. Bijvoorbeeld voor een efficiênte zuivering vanhet water. Tot vrij recent werd de grondwaterkwaliteit vooral via analyses aan
TNO-rapport I 8t41
watermonsters bepaald. Deze methode is relatief duur en de meetfrequentie wasover het algemeen laag. Bovendien werden er zelden dateringen van het wateruitgevoerd. Momenteel is een enorme ontwikkeling gaande op het gebied van detoepassing van sensoren om informatie over de grondwatersamenstelling teverzamelen tegen lagere kosten. De sensoren leveren informatie zowel wat betreftde hoogfrequentere signalen, als gemiddelde concentraties over een tijdvak. Ook is
de datering via isotopen analyse een toegankelijke methode geworden. Dezeontwikkelingen geven in combinatie met de aardwetenschappelijk kennis van deGDN de mogelijkheid voor de ontwikkeling van ruimtelijke en temporele overzichtenvan grondwatersamenstelling, trends, herkomst en kwetsbaarheid op nationale,regionale en sub regionale schaal. De nieuwe mogelijkheden van meten leverenverschillende typen gegevens op met verschillende supportschalen enaggregatieniveaus Een andere uitdaging is het opzetten van monitoring systemendoor een optimale combinatie van verschillende typen informatie (inclusief data vanandere compartimenten zoals oppervlaktewater). Hierbij dient onderscheid gemaaktte worden naar monitoring doel (watenruinning, uitspoeling landbouwstoffen, enz.).
1.4.2 Zoet en zout grondwaterZowel door menselijk ingrepen in het hydrologische systeem, als doorklimaatsverandering, zeespiegelstijging en bodemdaling, is zoutwater intrusie eenbelangrijk probleem in het watermanagement zowel in het oppervlaktewater als in
het grondwater. Een van de nieuwe methoden om het voorkomen van zoutgrondwater in 3D te meten is de Airborne Electroto Magnetic (AEM) methode. AEMgeeft een patroon van de verdeling van zoet en zout grondwater op een bepaaldetijd (momentopname) De uitdaging is om door combinatie met geologischekarakterisatie van de ondergrond en de integratie metgrondwaterstromingsmodellen niet alleen een beeld te krijgen van het vóórkomen,maar ook van de dynamiek van het zoute water in de ondergrond. Dit geeft danweer de mogelijkheid om voorspellingen te doen en (klimaat)scenario's door terekenen. De problematiek rond zoet en zout grondwater noopt tot samenwerkingtussen verschillende disciplines, waaronder monitoring, karakterisatie, numeriekemodellering en onzekerheidsanalyse. Dit weerspiegelt zich bijvoorbeeld in deconsortia van NWO- en STW-projecten waar de GDN aan deelneemt. Specifiekvoor de GDN is een bijkomende uitdaging om de kennis over de dynamiek van zoeten zout grondwater om te zetten in op stakeholder toegesnedeninformatieproducten.
1.4.3 GrondwaterdynamiekHeden ten dage wordt de grondwaterstand en stijghoogte veelal gemeten metautomatische drukopnemers. Waar tot voor kort de standaard meetfrequentie 24maal per jaar was, kennen veel meetreeksen nu een aanzienlijk hogere frequentie(vaak I maal per dag). ln 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 analyse heeft hetvoordeel dat zo min mogelijk subjectieve keuzes worden gemaakt, maar het is voorde toepassing op hoogfrequente reeksen verre van triviaal en veel stakeholders
TNO-rapport I 9t41
beschikken niet over voldoende t[d en expertise om zell methoden dietoegesneden zijn op specifieke vragen te ontwikkelen en toe te passen. Bij ditfocuspunt gaat het zowel om de analyse van monitoringdata, als om het opzettenen evalueren van de monitoringsystemen zelf.
1.4.4 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 ICTtechnieken bieden hiertoe uitgebreid mogelijkheden. Te denken valt aan overlaysen animaties van scenario's, maar ook aan interactieve services. Visualisatie enpresentatie speelt bij alle drie bovengenoemde focuspunten en kan gezien wordenals een dimensie dwars op de data analyse daarvan.
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 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 bestandvan de GDN, die via menusturing tailor made worden gemaakt voorspecifieke stakeholders. Deze specifieke informatieproducten zijnopvraagbaar middels een accounting systeem.
- Advies en informatie direct geleverd aan een vragende partij.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 meer gedemonstreerd in het project 'Riseand Fall',binnen het NWO-programma: Urbanasing Deltas of the World in deMekong Delta in Vietnam. ln dit project participeren onder meer Deltares, Vitens enverantwoordel ij ke 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 gevalkennisinstellingen:
- Deltares(numerieke rekenmodellen);- KWR (ecology en data analyse);- Alterra (nutriënten en uitspoeling).
en de marktpartijen:- Vitens;- Eijkelkamp.
TNO-rapport I 10t41
Daarnaast zal worden samengewerkt met de relevante academische groepen op de
UU, WUR, TUD en VU. De samenwerking omvat onder meer het indienen vangezamenlijke 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 stoffenaan de orde;
- Ontwikkeling en lnterpretaties van degrondwatersa menstellingskara kteristieken;
- Analyse methoden van de Leeftijd en herkomst van het grondwater ondermeer 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 gebruiken beheer van zout grondwater centraal staat;
- Onderzoek naar de toegevoegde waarde van AEM metingen, zoals dietoegepast worden in beide bovenstaande projecten;
- Ontwikkelen van informatieproducten om de dynamiek in het grondwaterte karakteriseren op basis van (hoogfrequente) metingen;
- Onderzoek naar web-based toepassingen om de resultaten van
bovenstaande inhoudelijke punten beschikbaar te maken;- Bijdragen aan het Msc programma aan de UU met betrekking tot
grondwaterkwaliteit, onzekerheid en monitoring.
1.8 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 I11t41
2 Vraaggestuurd Programma "Water enDeltatechnologie"
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 maatschappelijkethema'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 -2015De bijdrage van TNO aan de Topsector Water op het gebied van MaritiemeTechnologie is vervat in het Vraaggestuurd Programma 'Maritiem' en komt hierverder niet aan de orde.Het Vraaggestuurd Programma 'Water- en Deltatechnologie' bevat deprogrammatische aansluiting van het onderzoeksprogramma van TNO op delnnovatiecontracten voor'Watertechnologie' en 'Deltatechnologie'. TNO heeft metde kennispartners, bedrijfsleven en overheid een bijdrage geleverd aan de
totstandkoming van de lnnovatiecontracten en draagt programmatisch bij middelsdeelname in de Programmaraad 'Watertechnologie' van de TKI-Watertechnologieen de Programmaraad' Deltatechnologie' van de TKI-Deltatechnolog ie.
Voor zowel 'Watertechnologie' als 'Deltatechnologie' geldt een economischevraagsturing 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 zoveelmogelijk 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 megastedenwereldwijd bevinden zich op minder dan 100 km van de kust, inclusief 12van de 16
steden met meer dan 10 miljoen inwoners. Laaggelegen kustgebiedenverstedelijken in een snel tempo, leidend tot groeiende economische activiteiten en
investeringen. Daarnaastzijn deze laag gelegen gebieden erg kwetsbaar voor degevolgen van klimaatverandering, zeespiegelstijging en de gevolgen van menselijkingrijpen en veranderend landgebruik in lokale stroomgebieden. Dit leidt tezamentot een toenemende wereldwijde vraag naar oplossingen voor verstedelijkings-vraagstukken 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. Wereldwijden 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 schoonwater.
¡ Innovat¡econtract Walertechnologie'Kennis van Wate¡, Kass¿ voor Later' update 2014 - 2015
TNO-rapport I
12t 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 vanwaterzuivering, toename in het voorkomen van nieuwe stoffen, zoalsmedicijnresten, en de opties voor het nuttig hergebruiken van reststoffen en warmtein afualwater. ln toenemende mate wordt daarin gekeken naar oplossingen dieleiden tot het sluiten van de waterketen. Hiermee worden ook innovatiesgestimuleerd die internationaal vermarktbaar z¡n in gebieden waar dewatervoorziening in ontwikkeling is en waar oplossingen gezocht worden dierobuust zijn, weinig investeringen in harde infrastructuur vergen en aansluiten bijeen 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 maatschappelijkethema's. Het eerste betreft het thema rondom hulpbron efficiency en de transitienaar een circulaire economie. Hieraan wordt binnen het Deelprogramma'Watertechnologie' invulling gegeven door in te zetten op waterhergebruik, energie-efficiency 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 gebiedmet opties voor hergebruik van materialen en afualstoffen in de bouwketen enrondom blauwgroene infrastructuur (biobased).Het tweede maatschappelijk thema betreft de vraagstukken rondom ruimtelijkeadaptatie en assetmanagement. ln het Deelprogramma 'Watertechnologie' krijgt ditzijn 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 deonderzoeksprogrammering met name te richten rondom (a) het assetmanagementvan infrastructurele kunstwerken (bruggen, sluizen, viaducten, etc.) wat o.a. zijnbeslag krijgt in het TO2-project 'Natte Kunstwerken voor de Toekomst' en (b) dew¡ze waarop ruimtelijke adaptatie kan meekoppelen met toekomstigevervangingsopgaven en assetmanagement in stedelijk gebied.
2.3 DeelprogrammaWatertechnologie
2.3.1 Beoogde impact en doelgroepHet 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 efficientkunnen zuiveren van (afual)water is een voorwaarde voor duurzamesociaaleconomische ontwikkeling. ln veel gebieden wereldwijd is er een tekort aan
schoon water en raken watervoorraden en ecosystemen bedreigd door de lozingvan ongezuiverd afualwater. 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(waterbesparin g door kring loopslu iting), terugwin ni ng van grondstoffen en
TNO-rapport I 13t41
nutriënten 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 medícijnresten maar ook om deeffecten van nao-deeltjes, pesticides en natuurlijke hormonen.
TNO richt zich in het deelprogramma Watertechnologie op waterbehandelingwaarbij de focus ligt op het ontwikkelen van units voor decentrale waterzuivering diefit-for-use zijn en ingezet kunnen worden in de gehele waterketen. Belangrijketoepassingsgebieden zijn de drinkwatersector, glastuinbouw, industrie (papier,raffinage, mineralen, voeding)en chemische industrie. Daarbij wordt met partners in
de hele waterketen samengewerkt: eindgebruikers, service providers (zoalsSiemens, Evides), bedrijven uit de water-technologiesector (zoals Pentair, Priva,Hatenboer), overheid. Beleidsmatige ontwikkelingen, in het bijzonder deKaderrichtlijn Water (KRW), Beleidsnota Drinkwater en de'Kamerbrief GroeneGroei: voor een sterke, duuzame economie', zijn in dit kader relevant en medeuitgangspunt voor de programmering.
Als kennisinstelling is TNO gericht op het beschikbaar maken van innovatieveoplossingen voor waterzuivering voor het bedrijfsleven. Daarbij ligt de focus opfysisch-chemische scheidingstechnologie. Hierbij worden de volgende routesbewandeld waarbij (industriële) partners en technologiebedrijven vrijwel altijdbetrokken zijn:
. Ontwikkelen, testen, prototypen van nieuwe scheidingstechnologieën.Ofwel in consortia, ofwel in opdracht van een enkel bedrijf en veelalgekoppeld aan co-financieringstrajecten (PP-financiering, MKB-voucherse.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.
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 afualwaterbedrijvengebeurt in projecten die marktgedreven zijn. Het programma zet in op een bijdrageaan de Topsector Water door aan te sluiten bij de daarin benoemde speerpunten.lnnovatie komt mede tot stand door gebruik te maken van innovatie- enstimuleringsmaatregelen, zoals cofinancieringsinstrumenten, Europeseprogramma's, zoals KP7 en 82B financiering. Er is een patentportefeuilleopgebouwd op verschillende technologische ontwikkelingen, zoals o.a. Memstill.
2.3.2 Samenwerking
2.3.2.1 NationalesamenwerkingBinnen het TKl-Watertechnologie stemmen l(/VR, Wetsus, Deltares, Wetsus, NWO,Stowa en TNO hun onderzoeksagenda op elkaar af. Tevens vindt er opprojectbasis samenwerking plaats met de afzonderlijke partners. De koppelingtussen fundamenteel onderzoek en toegepast onderzoek past binnen desamenwerking die bestaat met universitaire onderzoeksgroepen aan de TU-Delft en
TNO-rapport I
14t41
Wageningen University en vindt mede plaats in gezamenlijke projecten voor STWen NWO. Daarnaast is TNO actief betrokken bij verschillende brancheorganisatieswaaronder AquaNL en VML
2.3.2.2 lnternationale 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 input voor de Europese ondezoeksagenda. TNO is PilotLead voor "Water and lndustry". Uit dien hoofde participeert TNO tevens in hetEuropean lnnovation Partnership "Water" als onderdeel van het Europesekaderprogramma voor onderzoek 2014-2020, Horizon-2020. Een door TNOingediend 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 andRecycling' 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 landenbuiten 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 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 lnnovationCommunity (KlC)-Climate. Hierbinnen wordt actief deelgenomen om met bedrijvenen universiteiten innovaties te ontwikkelen en marktimplementatie tebewerkstellingen. Het K|C-Climate is een programma dat ressorteert onder hetEuropean lnsitute for lnnovation and Technology van de Europese Unie.
2.3.3 Programma voor 2014-2015TNO sluit met het Vraaggestuurd Programma Watertechnologie aan op de vieronderscheiden Thema's uit het lnnovatiecontract Watertechnologie die in hetlnnovatiecontract als volgt beschreven zijn:Water for All omvat de productie van drink - en industriewater en de zuivering vanafualwater tegen minimale kosten. De omvang van deze markt wereldwijd wordtgeschat op € 50 - 60 miljard per jaar. De sterke groei van de markt volgt uit destijgende mondiale behoefte aan zoetwater als bron voor drink- en industriewater.Alternatieve bronnen dienen daarmee aandacht te krijgen. Nieuweafualwaterzuivering technologie is nodig om duurzaam water van goede kwaliteit tekunnen leveren waarbij het milieu niet wordt belast. De vraag naar deze technologiewordt mede gedreven door meer en strengere regelgeving en hogerekwaliteitsstandaarden.
More Crop per Drop stelt een hoogwaardige zoetwatervoorziening voor deproductie van voedsel centraal. Door de inzet van innovatieve en duurzametechnologieën en integrale oplossingen voor het sluiten van waterkringlopen enhergebruik in de land- en tuinbouwsector is veel te winnen. ln het verlengde van deland- en tuinbouwsector ligt binnen de voedingsmiddelenindustrie een uitdaging
TNO-rapport I 15t41
voor het efficiënt omgaan met schaarse grondstoffen en de verduurzaming vanprocessen als vooruaarde voor de'License to Produce'.
Water & Energie richt zich op de verduurzaming van processen voor deenergieproducerende industrie en op nieuwe vormen van schone energie op basisvan watertechnologie. De sector watertechnologie heeft een goede uitgangspositieom met duuzame en efficiënte oplossingen aan die ontwikkelingen bij te dragen.Het waterverbruik in de energiesector bhjft toenemen en met de groei van dewereldbevolking en de vraag naar energie moet deze trend gekeerd worden enmoeten energiezuinige watertechnologieên worden ontwikkeld. De verwachting isdat alternatieve vormen van energieopwekking op basis van watertechnologie eenbijdrage zullen gaan leveren aan de energietransitie van 'fossiel' naar'schoon'
Water & ICT richt zich op het vergroten van de efficiency van watertechnologiedoor gebruik te maken van automatische sensing & monitoring van dewaterkwaliteit en het optimaal kunnen regelen van de waterketen (process control).Dit biedt mogelijkheden voor een sterke verbetering van de procesvoering vaninstallaties waar water behandeld, en voordecentrale waterbehandeling'fit-for-use'.
Dit leidt tot een Programma met een focus op het ontwikkelen van units voordecentrale watezuivering die fit-for-use zijn en ingezet kunnen worden in de gehelewaterketen. Het gaat daarbij in hoofdzaak om:
. Efficiënt watergebruik / reductie van water- & energiegebruik doorefficiëntere processen & apparaten. Toepassingen hiervan vinden hun wegin projecten gericht op integratie van water en energie (o.a. water uitkoelwatersystemen en benutting van restwarmte) en op integratie vanwaterstromen tussen industrie, communaal en landbouw (hergebruik,cascadering)
. lntegratie water hergebruik en terugwinning van grondstoffen
. Verwüdering van zeer verdunde schadelijke stoffen met toepassingengericht op veruvijdering van. Toepassingen van point-of-use sensoring vooropgeloste toxische stoffen kan daarbij een rolspelen.
TNO-rapport I 16 I 4'l
Een nadere uitwerking en de bijstelling voor 2015 wordt in onderstaandeparagrafen gegeven.
2.3.3.1 Onderzoekslijn 1: lntegratie in de waterketen - Water for AllWijzien integratie opkomen tussen sectoren als industrie, landbouw en steden, diewater gebruiken en zuiveren. Het vergroten van de doelmatigheid van watergebruikdoor integratie in de keten biedt ook voor internationale export van waterkennisbusiness kansen omdat dit in verschillende regio's in de wereld een belangrijkaandachtspunt is. Fit for use is hier een belangrijk uitgangspunt voor het gebruik enzuivering van (afual)water. Voor wonen en werken doeleinden, met een brede
Themalnnovatiecontract
Te adresseren kennisthema's lnnovatiecontract en inzetVP 'Water- en Deltatechnoloqie'
Water for All Te adresseren kennisthema's uit lnnovatiecontract:Drinkwater en lndustriewater, Afualwaterbehandeling,Nieuwe Waterbronnen, Terugwinning van mineralen
lnzet:. Decentrale waterbehandelingstechnologie voor
waterhergebruik en -cascadering in industrie enwaterketen;
o Waterbehandelingstechnologie voor nieuwe bronnenvoor drinkwaterproductie (zout water);
. Geavanceerde venvijdering van toxischecomponenten uit grond/afualwater (As,F, fosfaten,pesticiden, endocrine disruptors).
More Crop perDrop
Te adresseren kennisthema's uit lnnovatiecontract:Afualwaterbehandeling, Nieuwe Waterbronnen,Terugwinning van mineralen
lnzet:
Geavanceerde veruvijdering van groeiremmers in deglastuinbouw ten behoeve van waterhergebruik.Waterbehandelingstechnologie voor terugwinningvan nutriënten, zeldzame mineralen, zouten enfosfaat.
Water en Energie Te adresseren kennisthema's uit lnnovatiecontract: Water enEnergie
lnzet:o Benutting restwarmte uit industriële processen voor
waterbehandeling. Decentrale waterbehandeling met co-generatie van
enerore.Water en ICT Te adresseren kennisthema's uit het lnnovatiecontract:
Drinkwater en lndustriewater, Afualwaterbehandeling,Nieuwe Waterbronnen, Sensoring & Control, Watersystemen
lnzet:. Sensing en Control in decentrale waterbehandeling. Sensornetwerken gericht op monitoring vanwatersvstemen IKRW)
TNO-rapport I 17t41
scope: zoals drinkwatervooziening, afualwaterbehandeling, energieopwekking uitof met waterbehandeling en nutriënten terugwrnnrng.
Decentrale Waterbehandeling is geschikt voor specialistische wateroplossingen,voor hoogwaardige niches van watertoepassing: zoals bv in industriewater, omdatde schaarste aan water leidt tot druk om tot waterbesparing en waterhergebruik tekomen, of drinkwaterproductie uit zouUbrak water, specifieke problemen zoalsafualwater met pesticiden en EDC's, met membraantechnologie.
Lopend onderzoek binnen dit Thema betreft:Test en demo van waterbehandelingstechnieken voor de geïntegreerdebehandeling van industrieel, communaal en agrarisch afualwater en opwerking vanhet afualwater voor hergebruik voor industriële processen. De ontwikkelingenworden gedaan in het FP7-project'E4Wafel 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 afualwater dat voldoet aanindustriële normen. Technieken die getest worden zijn Membraan-destillatie enElectro-dialyse (ontzouting), Electro-coagulatie (voorbehandeling van zoutestromen), Prevscale (ontharding) en Pertractie (venruijderen van VOC's). Partners:19 totaal, waarvan 4 Nederlandse uit de watertechnologiesector en chemischeprocesindustrie.
E4Water
De chemische industrie heeft een grote potentie voor het verbeteren van eco-efficiency 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 industriêle sectoren.
WWTP
Bs Symbbllcrq.E!'r:. _ -l e-¡
II
I
I
IIII
INO-rapport I
18 I 4'l
TNO, Dow Benelux, Evides en TU-Delft 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 om omindustrieel proceswater kosten-efficiënt te kunnen produceren uit gebruikt proces-en stedelijk afualwater en zo een grote waterbesparing te bereiken. Het concept zalgeneriek toepasbaar zijn in kustgebieden waar vanuit industrie en publiekewatervoorzieni ngen d ru k bestaat op de beschikbare zoetwatervoorraden.
Test en demo van waterbehandelingstechnieken voor terugwinning vanwaterige stromen en nutriënten uit de voedings-procesindustrie. Deontwikkelingen worden gedaan in het FP7-project ResFood'en zijn gericht ophet toepassen van membraan-scheidingstechnieken voor simultaneterugwinning van waardevolle componenten (polyphenolen,proteïnes/peptiden/amino zuren), veruvijdering van ongewenste bestanddelen(pesticiden, smaak), partiele filtratie (UF), energiebesparing door behandelingbij lage temperaturen en 9S%{erugwinning van water. Partners: 18 totaal,waarvan 4 Nederlandse uit de watertechnologiesector envoedingsprocesindustrie. De looptijd is 2012 - 2015.
Test en demo van eenheden voor decentrale waterbehandeling voor hetveruvijderen van arseen en fluoride uit grondwater. De ontwikkelingen wordengedaan binnen het PPP-project Sawadec van het ministerie vanOntwikkelingssamenwerking met de partijen SNV, Dunea, BOP en HatenboerWater en heeft een looptijd van 203 - 2015. Beoogd doel van het Sawadecproject 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 eengoedkope 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 ontwikkelenproject Waterautarkv. Dit nieuwe project heeft als doel het ontwikkelen van eengesloten watersysteem gericht op zelfuoorzienendheid in een stedelijke omgeving.Daarbij is het uitgangspunt dat uitsluitend regenwater voor drinkwater wordt benuten 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-behandelingvan zwart-water, membraandestillatie) voor drinkwaterbereiding, hergebruik vanwater 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 hetproject wordt mede financiering aangevraagd in het Horizon-212O-programma en
beoogt een verdere ontwikkeling binnen het Thema 'Water for All'uit hetlnnovatiecontract.
2.3.3.2 Onderzoekslijn 2: Waterhergebruik in agribusrness - More Crop per Dropln de land- en tuinbouw is wereldwijd steeds meer behoefte aan efficientwatergebruik, mede door groeiende conflicten tussen de agri business en de
stedelijke omgeving anderzijds. Anderzijds liggen er kansen om tot waterhergebruik
TNO-rapport I 19t41
te komen van bijv. effluent van awzi of industrieel watezuivering. Belangrijkekansen daarom voor de inzet van innovatieve watertechnologie tot hergebruik wateren nutriënten en waterkwaliteit. TNO is betrokken in onderzoek naar innovatievewaterbehandeling (bijv. zouUbrak water, afualwater met pesticiden, nutrienten,terugwinning van fosfaat).
Het Platform Duurzame Glastuinbouw heeft als doel geformuleerd: nullozing vanuitde glastuinbouw naar riolering, oppervlakte- en grondwater moet zijn gerealiseerd.Voor de emissie loze kas (sluiten van water-, energie- en nutriëntenkringlopenbedrijfsniveau) is TNO o.a. met onderzoek naar waterhergebruik in de glastuinbouwmet groot onderzoek in samenwerking met de sector betrokken. Op Europeesniveau wordt in onderzoeksprojecten hergebruik van water in de agri businessonderzocht.
Lopend onderzoek binnen dit Thema betreft test en demo van gesloten(recirculatie) watersystemen voor verschillende niet-grondgebondentuinbouwgewassen en terugwinning van nutriênten uit het drainage water. Deontwikkelingen worden gedaan in het FP7-project ResFood' en zijn gericht op hetverminderen van het doorspoelen door verwijdering van natrium uit hetirrigatiewater en behandeling van het spoelwater voor hergebruik en terugwinningvan nutriënten.
RESFOODRESFOOD richt zich op de ontwikkeling van innovatieve oplossingen voor'Resource Efficient and Safe Food Production and Processing'. Resource efficiencybinnen dit kader richt zich voornamelijk op hergebruik van water, energie ennutriënten 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'Tcoo
III
w¡to.!oã
wJatI
| ¡v*r YÞrLeailaaa¡.nrrducl¡q¡:-w1â- ¡\hrtriaîf¡
(ãt
ia{¡âorn¡¡Et
w¡rF6¡C¡rql(lìg
tl
TNO-rapport I 20t41
TNO is coördinator van het FP7-project Resfood en werkt hierin met Nederlandsepartijen Logisticon, de Demokwekerij, Vezet B.V. en Microbiome en 13 buitenlandsepartners samen. Met Nederlandse partners wordt gewerkt aan een pilots in deverse groente-industrie en in de glastuinbouw die gericht zijn op het kunnensluiten van de waterkringloop. Onderzoek richt zich op toepassing van innovatievehybride membraanprocessen voor recirculatie van het waswater in devoedingsindustrie en op toepassing van elektrodialyse met ionselectievemembranen en desinfectie van het te recirculeren water in de glastuinbouw.
De btjstelling van het VP voor 2015 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelenproject Goed Gietwater2.O Dit project richt zich op de demo-fase van het geslotenkassysteem dat ontwikkeld is en sluit aan bij Thema 'More Crop per Drop' uit hetlnnovatiecontract. Focus is op het toepassen van foto katalytische oxidatie voor hettegengaan van groeiremming bijwaterhergebruik in een gesloten kassysteem.
2.3.3.3 Onderzoekslijn 3: Water en EnergrcHet integreren van energie- en watervraag leidt tot duuzame oplossingen.De uitdaging is afvalwarmte en proceswater in de industrie integraaltehergebruiken en de netwerken van water en energie met elkaar te verbinden voortoepassingen in eco-industrial parks of stedelijke gebieden. Wij richten ons daaromin de ontwikkeling van technologische concepten op nieuwe membraan- endestillatieconcepten die het mogelijk maken energie her te gebruiken of op tewekken in combinatie met waterbehandeling.
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.|n 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.
MemPowerTNO 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.MEMPOWER integreert membraandestillatie-onder-druk met energietechnologie.
TNO-rapport I 21t41
(solarþeothermaUwaste)
R,-1"
-fu',,spacef T2
. membrane
I ¿¡st¡lle¿ ionn"water (3) (2,
sea bdne (2) Clr¿ætsbtlcs:. Hsd æ a dñlng fqre fa MD. Pra¡urEed dbüllde.Wdrpíæ!ur" l¡cq¡sted
by turùlnalgcrerator
water (1
dist¡ll€dwat€r (3)
Pwrt r v.r
De bijstelling van het VP voor 2015 zal zich richten op een nieuw te ontwikkelenproject MemBgwer-lLDit project heeft als doel te komen tot een Proof-of-principlevoor het gecombineerd benutten van afualwarmte uit koelwater voor waterzuiveringen elektriciteitsproductie op basis van Mempower-concept. Op de technologie ispatent aangevraagd en de eerste'proof-of-concept'{esten zijn uitgevoerd, waarnabeoordeling plaats vindt in hoeverre de techniek in aanmerking komt voor eenproof-of-principle. Daarbij zal met name ook naar de toepassing zon-energiemodules gekeken worden. De ontwikkeling sluit aan op het Thema 'Water &Energie' uit het lnnovatiecontract.
2.3.3.4 Onderzoekslijn 4: Water & ICTln 2015 wordt ruimte gemaakt voor een nieuw ontwikkelproject dat zich richt opsens¡ng en monitoring ten behoeve van decentrale waterbehandeling enwaterbeheer. De focus zal gericht zijn op innovaties in sensing die doorbraken ophet gebied van decentrale waterbehandeling van stedelijk water, gietwater uit deglastuínbouw en behandeling van water dat verontreinigd is met medicijnrestenmogelijk maakt en tevens toepasbaar zijn bij monitoring van prioritaíre stoffen in hetwaterbeheer. Dit onderzoeksproject zal aansluiten op het Thema 'Water & ICT' uithet in novatiecontract.
2.4 DeelprogrammaDeltatechnologie
2.4.1 Beoogde lmpact en DoelgroepDeltatechnologie richt zich op de duurzame leefomgeving in een deltagebied.Wereldwijd zijn verstedelijkte delta's belangrijke regio's voor economischebedrijvigheid. Meer dan 23Yo van de wereldwijde bevolking leeft op minder dan 100kilometer van de kustlijn; de bevolkingsdichtheid in kustgebieden is meer dan driekeer zo hoog als het wereldwijde gemiddelde. Van de 16 steden met meer dan 10miljoen inwoners liggen er 12 op minder dan 100 km van de kust. Hier liggen groteverstedelijkingsopgaven die te maken hebben met:
. Waterveiligheid, wateroverlast en droogte in een veranderend klimaat.o Duurzame infrastructuur en netwerken.. Leefbaarheid en een aantrekkelijk woon- en werkklimaat: Climate Proof
Cities.
TNO-rapport I
22t41
De Nederlandse G\M/V-sector en consultancy heeft internationaal een zeer sterkepositie als het gaat om het inspelen op en aandragen van oplossingen op dezeterreinen. Een track-record in de Nederlandse context, dat gezien kan worden alsproeftuin voor innovaties op het gebied van stedelijke ontwikkeling endeltatechnologie, speelt hierbij een belangrijke rol.
ln relatie tot 'Deltatechnologie' zet TNO in op de vraagstukken die liggen op hetraakvlak van water en de Gebouwde Omgeving. lnnovatieve oplossingen vooroverheid en bedrijfsleven komen daarbij tot stand via:
¡ Ontwikkelen en modelleren van nieuwe concepten en strategieën voorklimaatadaptatie en duurzame stedelijke ontwikkeling, deels in opdrachtvan de overheid en deels in opdracht van het bedrijfsleven. De
instrumenten die TNO hiervoor ontwikkelt, zoals Urban Strategy, zijn voormarktpartijen 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 Delftparticiperen. 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 ondernatuurlijke omstandigheden waarmee voor afnemers de mogel¡kheidbestaat 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 SamenwerkingTNO werkt binnen het Deelprogramma 'Deltatechnologie' samen metkennisinstellingen (zoals Deltares, TU Delft, TU Eindhoven, Wageningen UR),
overheid en marktpartijen. Dit gebeurt in nationaal en internationaal verband. Onzebetrokkenheid wordt zichtbaar door o.a. samenwerking in regionale en nationaleprogramma's zoals het Valorisatie Programma'Deltatechnologie', Clean Tech
Delta, Kennis voor Klimaat. lnternationale samenwerkingsverbanden zijn o.a.European Construction Technology Platform (ECTP), Knowledge and lnnovationCentre (KlC) Climate, JPI-Clic Europe. ln 2015 zal de samenwerking met Deltaresen WUR/Alterra verder invulling krijgen door gerichte investeringen in twee TO2-projecten: 'Adaptive Circular Cities' en 'Natte Kunstwerken voor de Toekomst'.
TNO zal daarnaast onderwerpen uit dit Vraaggestuurd Programma verbinden methet Nationaal Kennisprogramma'Water en Klimaat' i.o. De ambitie van het
Nationaal Kennis- en lnnovatieprogramma Water en Klimaat (NI(VVK) is hetgezamenlijk ontwikkelen van een brede kennis- en innovatiebasis op het terrein van
TNO-rapport I 23t41
water en klimaat. De primaire doelstelling is het ontwikkelen en bij elkaar brengenvan kennis ten behoeve van het Deltaprogramma en de Nationale AdaptatieStrateg ie. Vraag stu kken met betrekki n g tot watervei lig heid, zoetwatervoorzien i n g
en ruimtelijke adaptatie zullen centraal staan. Relevante verbindingen tussen dezehoofdthema's en ondenruerpen zoals waterkwaliteit, ruimtelijke ontwikkeling, natuuren klimaatmitigatie zullen ook geagendeerd worden. Het NationaalKennisprogramma'Water en Klimaat' biedt daarmee een goed instrument om deontwikkelde kennis en producten te verbinden met de actuele en nabij{oekomstigeopgaven rondom het klimaatbestendig maken van Nederland.
2.4.3 Programma voor 2014 - 2015ln het lnnovatiecontract 2014 - 2015 heeft deDeltatechnologiesector ervoor gekozen om dekennisontwikkelingen en innovaties te clusterenin vier innovatiethema's, te weten:
1. Waterveiligheid2. Waterbeheer3. Duurzame aanleg, beheer en onderhoud4. Ecologischontwerpen
Deze vier thema's hebben allen tot doel om eenLeefbare delta mogelijk te maken: te leven, te wonen en te werken indeltagebieden, zoals in Nederland. Het Vraaggestuurd Programma 'Water- enDeltatechnologie' sluit in hoofdzaak aan op het innovatiethema 'Duurzame aanleg,beheer en onderhoud'. ln het lnnovatiecontract wordt dit innovatiethemabeschreven aan de hand van:
Onde¡weroen in thema:. Ontwikkeling van deltagebieden, planvorming, planning en ontwerp. Duurzame en kostenefficiënte offshore engineering, haveninfrastructuur,
kust en rivierinfrastructuur;o Bouwen op en in slappe bodemso Vervangingsopgave kunstwerken en infrastructuuro bodemdalingo 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 stadlnnovatierichtinqen
. Life cycle benadering (van o.a. kunstwerken en infrastructuur)o Nieuwe materialen en duuzaam (her)gebruik van grondstoffen en
bouwmaterialeno Technieken om bodemdaling te voorkomen en tegen te gaano Meenryaarde uit data en monitoring voor ontwerp, beheer en onderhoud
halen
Water- I Water-veiligheid I beheer
LEEFBARE DETTA
I DuurzameEcologisch I aanleg,ontwerpen I beheeren
TNO-rapport I 24t41
2.4.3.1 ProgrammeringTNOTNO zet in haar bijdrage aan het lnnovatiecontract Deltatechnologie in opinnovaties op het gebied van een duurzame infrastructuur en stedelijke ontwikkelingin deltagebieden, zowel in Nederland als wereldwijd. ln 2014 is door deProgrammaraad Deltatechnologie een verdere uitwerking gemaakt van hetlnnovatiecontract in de vorm van lnnovatieclusters. Rondom deze lnnovatieclustersworden markt- en onderzoeksvragen samengebracht om te komen totvaloriseerbare kennis en prototype producten en technieken. De inzet van hetVraaggestuurd Programma 'Water- en Deltatechnologie' is gericht op hetlnnovatieclusters 'Duurzame Deltasteden' erì op het lnnovatiecluster'Assetmanagement'.
<- sectoren -------)
Wdã ù¡¡írt ¡f.tulclrdfl
trn-drüùü
Ércrdr Cmdloltä Yo.úra l¡rtr[ lcf¡ssnctñmlqh
Vclthrkt
- I
D IraF¡ar
h.rüttlol\ r¡ratm]r¡la
WücrùclEs
Zoctrat!a rnt CL.
Würtr.[rcn 7
I 7-
lnzet VP 'Water- en Deltatechnologie
2.4.3.2 Onderzoekslijn Duurzame DeltastedenUrbane regio's herbergen de grootste economische waarde van de delta's:menselijk en industrieel kapitaal. TNO richt zich op een ontwerp- enontwikkelaanpak waarmee in deltasteden op gebouw-, blok-, wijk-, stadsniveaumaatregelen genomen kunnen worden om duurzaam om te gaan metklimaatvraagstukken. 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 ominzicht te krijgen in de effectiviteit van individuele maatregelen en van combinatiesvan maatregelen voor de verschillende schaalniveaus. Deze kennis is o.a. vertaaldnaar ontwerprichtlijnen. Hierbij is o.a. naar voren gekomen dat implementatie vanklimaat adaptieve maatregelen moet meekoppelen met de bestaandeinvesteringscyclus van assets. Daarom is parallel aan het project CPC in 2014gestart met het project'Duurzame Deltasteden' dat zich richt op een aanpak voorhet beheer van klimaatbestendige G\ÂM-werken in stedelijke regio's waarbij eenmethode ontwikkeld voor het uitvoeren van stresstesten en selectie vanklimaatadaptatiemaatregelen voor steden aan de hand van de volgendeuitgangspunten:
1) Gevoeligheid: Welke aspecten van de kwetsbaarheid van GM/t/-werken voor degevolgen van klimaatverandering zijn belangrijk voor asset management?
TNO-rapport I
25t41
2) Meekoppelen: Wanneer kunnen ambities voor klimaatadaptatie wordengekoppeld aan natuurlijke investeringsmomenten en ingrepen in de openbareruimte? Wat zijn de huidige ontwikkelingen en trends die daar ruimte toe bieden?3) Robuuste maatregelen: Welke maatregelen voor klimaatadaptatie kunnenworden toegepast om infrastructuur robuust te maken i. r.t. klimaatverandering?4) lmplementatie: Welke mogelijkheden heeft een gemeente in haar operationeletaken 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 vanbesluitvormingsprocessen en investeringsbeslissingen bij stedelijk ontwerp,planvorming en/of inrichting die leiden tot en mitigatie en adaptatie en/ofhulpbronefficiency. De ontwikkelde tools maken deel uit van het generiektoepasbare raamwerk van instrumenten. Met behulp van de tools kan wordengetoetst in welke mate maatregelen bijdragen aan klimaatadaptatie, resourceefficiency en leefbaarheid (veilige, schoon, gezond) en welke financieel-economische baten daaraan gekoppeld z¡n ol kunnen worden. De tools wordentoegepast op een/enkele geselecteerde bestaande stedelijke opgaven waarin wordtgetoond hoe deze aanpak leidt tot toegevoegde waarde in de betreffendegebiedsontwikkeling.
Daarnaast wordt een Europees voorstel voorbereid om te komen tot standaardisatievan maatregelen op het gebied van klimaatadaptatie in stedelijk gebied. Hierbijwordt tevens gekeken naar maatregelen op het gebied van vitale infrastructuur. Deaanpak is met name bedoeld om te komen tot een aanpak die leidt totreproduceerbare en opschaalbare maatregelen in stedelijke gebieden.
2.4.3.3 Onderzoekslijn Assetmanagement lnfra & KunstwerkenDe onderzoekslijn Assetmanagement lnfra & Kunstwerken bestaat uit de
onderdelen:o World Class Maintenanceo Natte Kunstwerken voor de Toekomst
World Class Maintenance lnfra: naar een Shared lnnovation ProgramHieronder vallen de volgende ondenrverpen:
Smaft BridgeWe hebben een geavanceerd monitoringssysteem (patent akoestische emissie) en
daaraan gekoppeld model ontwikkeld, waarmee dekplaatscheuren in stalenbruggen veel nauwkeuriger zijn te voorspellen. Dat heeft zich in een field pilot op deVan Brienenoordbrug in praktijk bewezen. We hebben met onderzoek in het labeen nog gevoeliger monitoringssysteem klaar gemaakt voor toepassing in een fieldpilot (patent guided wave). Ook is de routine voor het ontwerp van een optimaaladaptief draadloos sensornetwerk op een brug gereed voor toepassing in een field
o pilot, en zijn de modellen gereed voor de scheurgroeivoorspelling vandekplaatscheuren en voor de probabilistische doorvertaling vanmeetresultaten en venivachte scheurgroei naar constructieve veiligheid
r 'Adaptive Circular Cities' maakt onderdeel uit van de TO2-middelen uit het Flexbudget voor 2015voor het Thema 'Klimaat, Hulpbronefficiency en Grondstoffen'
TNO-rapport I 26t41
(wanneer repareren/renoveren/ vervangen). Deze aanpak zal verderdoorgezet worden waarbij het meeste ontwikkelwerk zal zitten in hetuitbreiden van het monitoringssysteem voor ander type scheuren in stalenbruggen en het verder voor praktijk geschikt maken van de guided wavetechniek en het draadloze netwerk.
Connecting data - pefformance
We hebben een aanpak ontwikkeld en demo gestart om uit grotehoeveelheden beschikbare data de maatgevende prestatie van eenconstructie te kunnen voorspellen (bottom-up) en een keuze te maken uitmeettechnieken 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 anderinfra 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 GemodificeerdHydrotalciet (beiden om corrosie van wapening tegen te gaan) en dewerking op labschaal is aangetoond. Het implementatieonderzoek zalworden voortgezet.
Kerngroep voor Shared lnnovation ProgramMet een 5-tal high level representanten van asset owners, met TU Delft enTNO is een gezamenlijke Visie "Future Maintenance lnfra" opgesteld. Meteen kerngroep van bedrijven wordt, samen met een aantal infra-eigenaars,toegewerkt naar een gemeenschappelijk onderzoek&ontwikkeling agenda" Future Maintenance Infra"
Natte Kunstwerken voor de toekomst2Op basis van de levensduur venivachtingen van Natte Kunstwerken zullen er tot2030 ca. '100 kunstwerken (zoals sluizen, stuwen en stormvloedkeringen) aanvervanging 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 enbetrouwbaarheid) en (rest)levensduur van natte kunstwerken te bepalen;
. lnspectie- 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- /testmethoden voor innovatieve oplossingen voorvervanging en renovatie van natte kunstwerken.
De validatiecyclus wordt hiervoor zo compleet mogelijk doorlopen. Daarbij wordtgebruik gemaakt van theoretische modellen, schaalmodellen en testen op waregrootte 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 hetFlexbudget voor 2015 voor het Thema 'Klimaat, Hulpbronefficiency en Grondstoffen'
TNO-rapport I 27 l4'l
3 Vraaggestuurd Programma "Maritiem enOffshore"
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 heeftgeleid tot de keuze voor vijf transities:
o lndustrie: van economische stagnatie naar groei in hoogtechnologischeindustrie
. Gezond Leven: van ziekte en zorg naar gezondheid en gedrago Defensie en Veiligheid: van veelsoortige dreigingen naar beheersbare
risico'so 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 nieuweorganisatie van TNO. De werkwijze van TNO zal gericht zijn op open innovatie,internationalisatie en versnelling van het ontwikkelen en toepassen van kenniszodat TNO een belangrijke bijdrage kan blijven leveren aan een vitale en veiligemaatschappij en het versterken van de internationale concurrentiepositie vanNederland.
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, miningetc. 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 dezeebodem. 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 I
28t41
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. TNOwerkt 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 steedsbelangrijker 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
TNO-rapport I
29t41
. 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 hetgebruik 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 I 30t41
o Schone schepeno Slim en veilig varen
o Winnen op Zeeo Effectieve infrastructuur
3.3 Relatie Topsector(en) en beleid overheid
De vraagsturing van het programma vindt plaats in vele bi- en multilateralecontacten met de industrie, overheid, universiteiten en kennisinstellingen. Een
belangrijke invulling komt voort uit de afstemming in twee overlegorganen:
. 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 deprioriteiten van het maritiem innovatie programma.
o Maritiem Kennis Gentrum: TNO maakt deel uit van het MKC en is lid van deProgrammaraad van het TKI Maritiem. Het MKC fungeert als Adviesraad voordit vraaggestuurde programma.
Met betrekking tot relevante innovatieprogramma's zijn door de sector prioriteitengesteld op basis van een aantal wereldwijde trends. Deze worden opgepakt vanuithet Maritiem Topconsortium voor Kennis en lnnovatie in onder andere de researchen 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 doorsnijdendethema's uitwerken.
Gontinuiteit, vernieuwing en doorsnijdende samenwerkingDe twaalf thema's waar de Topsector Water op inzet zijn sterk georiënteerd op hetbieden van d uurzame oplossingen voor klimaatverandering, grondstoffen
schaarste, vermindering van CO2-uitstoot, duurzame energiewinning en het biedenvan kostenefficiênte oplossingen voor de scheepvaart, defensie en wateropgaven,zoals waterbeheer en watervoorziening. Dit uit zich onder andere in slimmeontwerpen voor schepen, havens, vaarwegen en infrastructuur voor waterveiligheiden 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 deoperationele inzetbaarheid, het handhaven en verhogen van het
veiligheidsniveau van varen en werken op zee via het ontwerp van specialeschepen en slimme systemen voor scheepvaart en marine.
. Schone schepen: worden met de toenemende maatschappelijke druk steedsbelangrijker. Er worden verschillende opties onderzocht en gebouwd metbetrekking tot technologieontwikkeling voor brandstofreductie, alternatieve
TNO-rapport I31t41
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.o Effectieve lnfrastructuur: is nodig om het gehele proces vanaf de haven-
aanloop 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 watergerelateerde 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 inzetDoor 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 deDelta.
TNO-rapport I 32t41
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 hetinnovatielandschap verder zal toenemen. Oplossingen moeten sneller gerealiseerd
worden. Daarnaast zullen voor de oplossingen verschillende kennisdomeinenintensief 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 partnerskennis ontwikkelen die op de langere termijn tot toepassingen kunnen leiden
. Shared lnnovation Programs; grotere meerjarige open innovatieprogramma'smet nationale en internationale part¡en
. Contractresearch (B2B); 100% betaald beantwoorden van vragen van publiekeof private partijen in Nederland en internationaal
. Toegewezen taken; bijvoorbeeld voor Defensie en de Geologische DienstNederland
ln figuur 1 is een overzicht gegeven van de wijze waarop voor de roadmap Maritiem
& Offshore: Blue Growth*, de verschillende vormen in de komende strategieperiodeworden ingevuld.
Governmental Assioned I nnovator:
o niet van toepassing op M&O.
lnnovation Catalvst:o samenwerking met NWO met STW programma's;
o Early Research Programs* (M&O richt zich op Structural lntegrity en
Human Enhancement);
o Shared lnnovation Programma's;
o Joint lndustry Programma's
o TKI gebonden programma's.
* 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 onderhoudveel effectiever wordt en de levensduur van bestaande constructies wordtverlengd.
TNO-rapport I
33t41
Het "Human Enhancement" gerelateerde programma r¡cht zich op de toenemendedigitalisering en automatisering in werk-, leef- en sociale omgeving. Dit betekent dathet gedrag en interactie van de gebruikers met deze systemen de sleutel is naarsuccesvolle 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-systeemautomatisering, trainingsmethoden en monitor systemen gericht op het verbeterenvan menselijk (cognitief) presteren (inzetbaarheid en veiligheid) en gezondheid(functioneren en welbevinden) zijn in veeldomeinen essentieel om aan uitdagingenvan toenemende complexiteit en taakbelasting het hoofd te bieden.
lnnovation Factorv:
o Business-2-Business ontwikkeling in de markten Maritiem & Offshoreo lnternationalisatie in de regio's: Zuid Korea, Noorwegen, het Midden
Oosten en de Cariben
Valorisation I ncu bator:
o Opzetten van een Centre of excellence op het gebied van micro
bacteriële corrosieo 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 GeneralEnergy 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).
H 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 businessverstevigd en mede gegroeid. Ook de JlP, TKI en EU participatie in de lnnovationCatalyst 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 voorvoorspellende systemen (programma's, demonstrators en simulators) doet groeien
TNO-rapport I34t41
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¡dsinvloeden 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 watbetreft 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"
C o h erent.ln[q_y*A(qn ßoles
"Sgsleh;aþl,eçxplglbË-gnof gl-oþ-el*osgilgZ
a
-P
i¡n(yÍwtnEÁgJRÉlfltorílt .I)+flxltÆ
ERP $r¡ct¡rd lî¡grfft,dlff'dsúttlilrfæ.lht lffiglERPHlrÜúhrËttEÞlit litt e'lælsqrw
'dttùúútwethwi,
t*trt A.t?lrtfCtt(Î{t ¡nRlll il¡Lla¡rvrudlltruill-IEIO Loct¡tl, g¡lfEFtträdrotrflÍllEr¡{6t€RJ t?* lr..-b lorf. FúnE ]EDù Advrc.d tlr.rd¡irt ¡F!É-¡. llriE ¡ EiliEtËsdr et.ffitñSÉn. *Í¡altu-úrr$t: C¡ñt ¡cdoí, w., frio!dãEËrl(TrIBËÛIEI.rPttú ttl f
'.qor-tàé|ùnnotdt¡O sJtr'tcfluß'[lffi
Rdãil8¡É:l¡ailiËroff¡lE lnóúryA¡lluitaJchÚtr¡.I.tGorgml¡tug¡ofl:Àlw¡y. Sqr¡hl(la¡, S¡reprt¡&i¡{öt, CrtÈ..!PÞi.cl¡:FË FJ Lfaaoí¡rLrrlopE¡tp.ogm{C¡}e¡.ú¡) OrtrlætrõfgsÞ¡ffiFPIÐ tßfrr)ÉffiSlEd(-Ya.far ÒvdofilpogfúOfÊlmtdrËtüt¡tùË
SDEdCrrÉrotc,
Grrd Erft¡q/rtË(cEsl
túil¡rsr¡orËËSfiUñl
Figuur 1. lnnovatievormen TNO, VP Maritiem & Offshore
3.5 Maritiem Innovatie Programma
Het hoofdlijnen programma voor 2015 sluit aan op de voornoemde elementen uithet lnnovatiecontract Maritiem (Water) enzal verbonden zln aan de Horizon 2020programma's die hierop betrekking hebben. Ook de geïnitieerde Joint lndustryPrograms zullen hieraan gekoppeld zijn.
Langs de programmalijnen van MUST en Nautilus moet hierbij gedacht worden aan(tekst afkomstig uit TNO Kennis lnvesterings Plan):
need for sustainable transporUshipping (SOx, NOx, acoustics) and fuels &propulsion systemsneed 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)
a
a
a
ç9l(çmÃe["letAråisnçl !Ãnnglafer.
I n ¡.9_v e!l9fi- C_-a!a1y.9_r"
hno,.valieoF,eelerY
.V-e-le¡-s*q!_ignlncubetor
MUST Motive
TNO-rapport I
a
o
a
. need for innovative reliable and safe solut¡ons for industry due to goal baseddesign*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) forOffshore & Renewable assets
o 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)
De beoogde doelstellingen hierbij zijn:
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 &
eq u i p m e n 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) MiningExamples: TREASURE (STW, BLUE MINING (EU)
36t41
Develop state of the art knowledge for new materials & solutions to developM 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
NAUTILUS Motive
MUST objective
NAUTILUS objective
TNO-rapport I 37t41
systems/Arctic). Also a strong pos¡t¡on on the human factor in extremeconditions (pressure/moonpool, seasrbkness cold/Arctic, Sfress, vibrations dueto structuralresponse) by develop mitigation so/ofibns /(TNO Human Factors).
Cost effective solutions (production & operate & maintain/inspection) forOffshore 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.
.ta0E¡I
aêoÐôoÞ
!
õaao:!EtE
Nederland: de Maritieme WereldtopVeilig, duurzoom en welvorend
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 destrategische issues van de maritieme en offshore industrie in Nederland.
Belangrijke elementen hierin zijn:
Deep sea development. De centrale doelstelling daarbij is om de Nederlandselndustrie te helpen bij ontwerp van wereldklasse geaccordeerde
voorspellingsmodellen, systemen en beslissings-ondersteuningstools. Dit met hetdoel om 'first-time-right' duuzame complexe installaties voor sub-sea en deep-seate ontwerpen om hoge inbedrijfstelkosten aanzienlijk te reduceren.Door een samenwerking met NIOZ, IMARES om gezamenlijk een research agendate 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 unieketestfaciliteiten (op het water en op land).
lnnovatie Agandeven de Maitiemc Clustct
Samenwerkrng en lntegratiecn vailrg vareniiii
t---__-_---______i
Resca¡ch cn ondctwijsagenda van de Mdùl¡amo Clustct
TNO-rapport I
38t41
Daarnaast zien we door een verschu¡ving van grotere en meer complexeinfrastructuren op zee ook de belangstelling vanuit de industrie voor Arctischeexploratie 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 dekennisgebieden Maritieme constructies en materialen, Maritieme systemen enprocessen, Maritieme operaties en lmpact op het mariene milieu):
. Materialen, constructies en inspectie, monitoring en detectie
. Diep Zee Mijnbouw processeno Arctische conditieso 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 erten behoeve van de onderzoek en ontwikkelingsactiviteiten adequate faciliteitennodig. Hiermee kan TNO een belangrijke bijdrage leveren aan de benodigdeinnovaties in het maritieme cluster. TNO wil hierin haar testfaciliteiten versterkenvoor 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 wordenversterkt of opgebouwd om de vraagstukken van de toekomst adequaat te kunnenbeantwoorden:. Kennis van vermoeiing en breuk van (nieuwe) materialen en constructies onder
extreme omstandigheden (diepzee/arctic). Vermoeiingsmodellen voor hogere
TNO-rapport I 39t41
rekgrensstalen (5690) en composieten. Breukmodellen onder extremeomstandigheden (arctic, LNG).
. Kennis van betrouwbaarheids- en risicoanalysesystemen (onder andere metbetrekking 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 vaninformatie naar het managen van 'Big Data').
o 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.).o Kennis van materialen constructies en mariene leefomgeving van diepzee
exploratie en exploitatie en de mogelijkheden en behoeften aan eenexperimentele faciliteit om hieraan onderzoek te verrichten onder hyperbarecondities tot circa 5 km diep onder water.
. Kennis van geïntegreerde mens-machine technologieën en operaties en deimpact op veiligheid bij efficientie optimalisatie.
3.6 Afsluitendeopmerkingen
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 zaltot gevolg hebben dat er nieuwe initiatieven totsamenwerking gezocht moeten gaan worden. Dit is in ziclvelt 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 (oa. Constructive en Deep Sea Engineering).
Een bredere inbedding in de sector in het Europese domein gaat ruimte endraagvlak geven voor Publiek private samenwerkingsvormen zoals PPP Vessels forthe Future.
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 mining.
TNO-rapport I
40 I 4',|,
3.7 Bijlage
Overzicht van de deelname TNO Maritiem & Offshore in diverse (inter)nationale
fora:. ISSC: lnternational Ship & Offshore Structures Congres, lid
. ECMAR: European Council for Maritime Applied R&D, boardmember
. PPP-Vessels for the Future (in oprichting), boardmember
o 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
o Constructive: Coöperatief research programma voor materialen, systemen
en constructies, founder
TNO-rapport I
4 Ondertekening
Utrecht, 29-09-2014
41t41
lr. L.J.J. KustersManaging Director
