Thema Duurzame Leefomgeving - Bijstelling 2016 (TNO-rapport ...

TNO innovationfor life

LeefomgevingVan Mourik Broekmanweg 62628 XE DelftPostbus 49

TNO-rapport 2600AA Delft

www.tno. fl1

TNO 2015 R11205T +31 888663000

Meerjaren Speurwerkprogramma 2015-2018 F +31 888663010

Thema Duurzame LeefomgevingBijstelling 2016

Datum 14 september 2015

Auteur(s) Dr. H.M. MiedemaDrs. C.N. BremmerDrs. G.M. Bouma

ExemplaarnummerOplageAantal paginas 46 (mcl. bijlagen)Aantal bijlagenOpdrachtgeverProjectnaamProjectn ummer

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

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

© 2015 TNO

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 2/46

Inhoudsopgave

1 Inleiding 3

2 Duurzaam bouwen 42.1 Inleiding 42.2 Trends 52.3 Innovatiethema’s en technologielijnen 92.4 Programmalijn Infrastructuur 122.4.1 Kunstwerken (weg, nat, droog) 122.4.2 Wegen 142.4.3 Spoor 142.4.4 Kabels en leidingen 152.5 Programmalijn Bouwkwaliteit 162.5.7 Bouwkwaliteit generiek 162.5.2 Specifieke aspecten safety of buildings, quality and maintenance of buildings,

sustainable bui/ding materials 182.6 Programmalijn Energie Gebouwde Omgeving 192.6. 7 Gebouw en binnenmiieu 212.6.2 Wijk 232.7 Samenwerking en strategische partnering 23

3 Milieu en Duurzaamheid 253.1 Inleiding, visie en ambitie TNO programma Milieu en Duurzaamheid 253.1. 7 Toenemende druk op milieu en grondstoffen 253.7.2 Veranderende samenleving 253. 7.3 Technologische ontwikkelingen 273.7.4 Rol van TNO 273.2 Visie en ambitie 283.2.1 Visie en ambitie voor het programma Sense for Environment (S4E) 283.2.2 Visie en ambitie voor het programma Circulaire Economie (CE) 283.3 Impact doelen 2020 293.4 Afbakening van de Vraaggestuurde Programma’s 293.5 Open innovatie en samenwerkingen 303.5.1 Programma Sense4Enviroment 303.6 Vraaggestuurd Programma Milieu en Duurzaamheid 2016 323.7 Circulaire Economie 33

4 Smart Cities 354.1 Inleiding 354.2 Proces en inhoud van de vraagsturing 354.3 Visie en focus deelprogramma Smart Cities 364.4 Ontwikkeling Smart Urban System 404.5 Bijdrage aan de implementatie van het Smart Utban System voor de thema’s

energie neutrale steden en slimme en gezonde steden 424.5.1 Energie neutrale steden: kennisvragen en kennisproducten 434.5.2 Slimme en Gezonde steden: kennisvragen en kennisproducten 43

Bijlage 1 - Duurzame Stedelijke Mobiliteit 45

5 Ondertekening 46

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 3 /46

Inleiding

TNO richt zich op waarde-creatie in economische en maatschappelijke zin door hetversnellen van innovatieprocessen in coöperatie met bedrijven, kennisinstellingenen overheden. De innovaties waarop TNO zich deze strategieperiode (2015-2018)mee bezighoudt, betreffen vijf belangrijke transities voor de Nederlandsesamenleving:1. Industrie: Van economische stagnatie naar groei in hoogtechnologische industrie2. Gezond Leven: Van ziekte en zorg naar gezondheid en gedrag3. Defensie en Veiligheid: Van veelsoortige dreigingen naar beheersbare risico’s4. Leefomgeving: Van knelpunten door urbanisatie naar vitale stedelijke regio’s5. Energie: Van conventionele bronnen naar duurzame energiesystemen

Hiervoor zijn roadmaps ontwikkeld. Een roadmap bevat een stappen plan voor hetontwikkelen van een nieuwe waardeketen voor de Nederlandse economie. Eenroadmap beschrijft de innovaties (technologisch, sociaal en systeem) per(onderdeel van de) transitie en de rollen van deelnemende partijen. De tijdhotizonbeslaat een periode van zon tien jaar en de plan ningshorizon omvat een periodevan vier jaar (2015-201 8).De TNO activiteiten gericht op de domeinen van het ministerie Infrastructuur enMilieu en het ministerie Binnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties zijn grotendeelsgeconcentreerd in het TNO thema Leefomgeving met daarin de volgenderoad maps:1. Logistics & mobility2. Environment & sustainability3. Buildings & infrastructures4. Smart cities

Het Meerjarenprogramma 2015-2018 van het Maatschappelijke Thema DuurzameLeefomgeving is onderdeel van het Strategisch Plan TNO 201 5-2018 en beschrijftde hoofdlijnen van de kennisontwikkeling ten behoeve van een aantalbeleidsdomeinen van het ministerie Infrastructuur en Milieu en het ministerieBinnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties. Het betreft met name beleidsthema’s, diespelen op het gebied van milieu, ruimte, infrastructuur en de stad.Het Meerjarenprogramma is dus gericht op twee grotendeels overlappende zaken:• bijdragen aan de realisatie van de TNO-missie en• bijdragen aan de kennisinfrastructuut van de overheid.

In de voorliggende bijstelling 2016 van het Maatschappelijke Thema DuurzameLeefomgeving is een indeling gemaakt in 3 Vraaggestuurde Programma’sgekoppeld aan de gelijknamige road maps:1. Buildings and Infrastuctures2. Environment and Sustainability3. Smart Cities


Duurzaam bouwen

1.1 Inleiding

Dit vraaggestuurde programma richt zich op de kennisontwikkeling binnen deroadmap Buildings and Infrastructures. Er worden drie programmalijnenonderscheiden:• Infrastructuur• Bouwkwaliteit• Energie gebouwde omgeving

De kennisontwikkelingen voor de 3 programmalfjnen worden uitgewerkt in deparagrafen 1.— 1.6. Behalve in vraaggestuurde programma, vindt een deel van dekennisontwikkeling voor de roadmap Buildings and Infrastructures plaats inVraaggestuurde Programma Deltatechnologie-I nfrastructuur, VraaggestuurdeProgramma Urban Energy-Energo en Vraaggestuurde Programma HTSM-BouwInnovatie.

Dit Vraaggestuurde Programma bij de roadmap Buildings and Infrastructures staatniet op zich, maar is verweven in het totaal aan activiteiten op het desbetreffendegebied. De volgende type activiteiten en producten in het kader van de roadmapzijn te onderscheiden:• Innovatie van Middelen en Systemen: voor inspectie, monitoring, data

management, beslissingsondersteuning en regelprocessen. Deze productenworden onder meet gebruikt door beheerders van infrastructuur en/of gebouwenen in de glastuinbouw, door service providers, of door eigenaren en gebruikersvan energiesystemen.

• Innovatie van Materialen en Componenten: constructieve materialen, asfalt,coatings, beschermende en reparatiemiddelen, componenten en apparaten voorenergiesystemen. Hierin werkt TNO samen met ontwikkelaars en fabrikanten vanmaterialen, producten, en systemen, en met ontwerpers, bouwers eninstallateurs.

• Hoogwaardige Advisering: TNO ondersteunt eigenaren en beheerders vaninfrastructuur, gebouwen, en kassen, hun service providers, ontwerpbureaus, enbouwbedrijven en hun toeleveranciers met hoogwaardig advies op basis vanlaboratoriumonderzoek, veldtesten en bureaustudies.

• Onderbouwing en ondersteuning bij de invulling van Wetten, Normen enRichtlijnen: TNO levert kennis en expertise voor nationale, Europese, en andereinternationale wet en regelgeving, met betrekking tot onder andere veiligheid,levensduur / duurzaamheid, en energieprestatie. Er wordt intensiefsamengewerkt met autoriteiten in binnen- en buitenland.

Bij TNO zijn bij deze activiteiten onderzoek en toepassing nauw met elkaarverweven in opdrachten, of geheel of gedeeltelijk gesubsidieerde activiteiten. Eendeel van de (deels) door de Nederlandse overheid gesubsidieerde activiteiten vindtplaats in het kader van Vraaggestuurde Programma’s (VP’s),


De roadmap Buildings and lnfrastructures voor de periode 2015-2018 is in 2013tot stand gekomen in nauwe afstemming met overheden en marktpartijen in desector. Kennisontwikkeling is een belangrijk onderdeel van de roadmap. In dithoofdstuk worden de daar beschreven innovatiethemas met gestelde doelen endaaraan gekoppelde kennisontwikkeling samengevat in paragraaf 1.3. Eerstworden in paragraaf 1.2 de achterliggende trends voor de keuze van de thema’s endoelen beschreven.

1.2 Trends

Van ontwerp, nieuwbouw naar prestatie, beheer bestaande voorraadDe vervangingswaarde van de Nederlandse civiele infrastructuur is ca. 350 miljardeuro [CBS], voor gebouwen is dat ca. 1300 miljard euro [CBS]. Als gevolg vanveroudering van de voorraad gebouwen en infrastructuur wordt de komendedecennia een gestaag toenemende onderhoudsen vervangingsopgave verwacht.Dit brengt steeds hogere kosten met zich mee. Om deze kosten beheersbaar tehouden groeit de aandacht voor professionalisering van het asset management.

Veel van de infrastructurele werken zijn in de jaren 50 - 80 van de vorige eeuwaangelegd. Met een (technische) ontwerplevensduur van 70 tot 100 jaar is het deverwachting dat de kosten voor de instandhouding van deze assets in de komendejaren sterk toeneemt. Op het gebied van waterbouwkundige constructies (sluizenen stuwen) is de uitdaging nog groter. De leeftijd is vaak hoger. Daarnaast is defunctionele levensduur vaak langer, waardoor de technische levensduur eerderreden is voor vervanging dan bij weginfrastructuur. Naast de weg-, rail-, enwaterinfrastructuur ligt er een zeer grote opgave voor onderhoud en beheer vankabels en leidingen.De verwachting is dat totale jaarlijkse kosten voor onderhoud en vervanging vanciviele infrastructuur van ca. 6 miljard euro per jaar nu, in 2030 zijn opgelopen toteen veelvoud van dit bedrag. Vanwege het intensieve gebruik van onzeinfrastructuur en de hoge (maatschappelijke) kosten van verstoringen, is het vangroot belang dat ook hinder (indirecte kosten) bij onderhoud en vervanging tot eenminimum beperkt wordt.

Het grootste deel van de gebouwvoorraad in Nederland is van na 1945. Deze is nietalleen gerealiseerd tijdens de wederopbouw, maar ook gedurende de decennia vaneconomische groei daarna. Inmiddels is een flink deel van deze gebouwvoorraadminder bruikbaar vanwege een overschot aan vierkante meters kantooroppervlakte,een aantal gebieden met krimpende bevolking, verouderde installaties, en alsconsequentie van een teruglopende onderhoudsstaat. De verschuiving van defocus op nieuwbouw naar onderhoud en renovatie vraagt om een integralebenadering van het vastgoed. Om tot een verlenging van de exploitatieperiode vande bestaand bouw te komen, zal de factor levensduur van toegepastebouwproducten en installaties een essentiële rol gaan spelen. Speciale aandacht ishierbij nodig voor monumentale gebouwen. Productinnovaties en innovatieve toolsom bestaande gebouwen en nieuwe onderhoudsen renovatietechnieken te


beoordelen worden belangrijk om grip te krijgen op onderhoud en renovatie, envoor het optimaal beheersen van het operationele proces.

Energie- en materiaalgebruikIn Nederland en veel andere Europese landen is circa 35% van het primaireenergiegebruik, 50% van het grondstoffenverbruik en circa 30% van het vervoer,watergebruik en C02-uitstoot gerelateerd aan de gebouwde omgeving. Medegedreven door Europese regelgeving stellen overheden, bedrijven en burgerssteeds hogere eisen aan het reduceren van de energieconsumptie, het opwekkenvan duurzame energie, het sluiten van grondstofketens en het terugbrengen van deC02-uitstoot. Een kentering is op mondiaal niveau echter nog niet zichtbaar.De ultieme nationale en Europese ambitie ten aanzien van de gebouwde omgevingis een klimaat-neutrale gebouwde omgeving medio deze eeuw en een circulaireeconomie voor materialen.

Het Energieakkoord voor duurzame groei omvat stappen in de richting van eenenergievoorziening die in 2050 volledig klimaat-neutraal is. Voor 2030 wordt voorgebouwen gestreefd naar ten minste gemiddeld label A. In het Energieakkoord ishet streven voor de gebouwde omgeving voor 2020 om ten minste de doelstellingenuit de Europese energie-efficiëntie richtlijn (EED), de herziening van de richtlijnenergieprestatie van gebouwen (EPBD) en de richtlijn Ecodesign te realiseren, enverder:• bestaande bouw: 300.000 bestaande woningen en andere gebouwen per jaar

minimaal twee labelstappen laten maken;• nieuwbouw: bijna energieneutraal vanaf 2020 (en vanaf 2018 reeds voor

overheidsgebouwen) conform EPBD-richtlijn;• huur: gemiddeld label B in de sociale verhuur en minimaal label C voor 80% van

de particuliere verhuur in 2020;• utiliteitsgebouwen: energiebesparende maatregelen met een terugverdientijd

van minder dan vijf jaar dienen uitgevoerd te worden, conform Wetmilieubeheer.

Investeringen in energie-efficiëntere producten, productietechnieken enhernieuwbare energie worden beschouwd als essentieel om de ambities teverwezenlijken.

Terugbrengen van het netto primair energiegebruik in de gebouwde omgeving tot(bijna) nul zou Nederland jaarlijks miljarden euro’s besparen die we nu bestedenaan kolen, olie en gas. Bovendien zou het tienduizenden nieuwe banen creëren inde bouw en toeleverende industrie. Door fors in te zetten op energiebesparing eneen slimme uitrol van hernieuwbare energie worden de energiekosten voor burgersen bedrijven beheersbaar gehouden. Daarbij moet worden bedacht dat deenergierekening van een gemiddeld huishouden 5 tot 6 procent van hethuishoudinkomen bedraagt (voor huishoudens met een laag inkomen ligt hetpercentage nog hoger).

Innovatieprogramma Energiesprong, uitgevoerd in opdracht van het Ministerievan Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties, heeft met marktpartijen Nul-op-demeter prestatiecontracten afgesloten. Bij een “Nul Op de Meter” nieuwbouwwoning


zijn de in- en uitgaande energiestromen voor gebouw gebonden energiegebruik(ruimteverwarming, -koeling, warm tapwater gebruik) en het gebruik vanhuishoudelijke apparatuur (mcl. verlichting) op jaarbasis per saldo nul. Hierbij geldttevens dat:

• Op basis van de EPG norm moet de woning voor het gebouw-gebondenenergiegebruik een EPC hebben kleiner dan 0;

• Aanvullend daarop levert de woning een minimum hoeveelheid elektriciteit perjaar voor de afdekking van het elektriciteitsgebruik van huishoudelijkeapparatuur;

• Gebiedsmaatregelen (conform EMG) worden toegepast om tekort aanopwekkingenmogelijkheden voor huishoudelijk verbruik van een individuelewoning te compenseren; de externe duurzame energie wordt opgewekt binneneen straal van 10 kilometer rondom de woning.

De prestatiegarantie in de contracten betreft minimaal de energieprestatie volgensbovenstaande definitie. Aanvullend worden prestatiegaranties verwacht op hetgebied van binnenmilieu.

Reductie van het energiegebruik en de toenemende inzet van duurzameenergiebronnen kan niet los gezien worden van de behoeften van deeindgebruikers in de gebouwde omgeving. De wisselwerking tussen eindgebruikeren gebouw/installatie is een dominante factor voor het uiteindelijke energiegebruikin energiezuinige of energie producerende gebouwen. Essentiële randvoorwaardevoor een succesvolle transitie is dat het comfort- en gezondheidsniveau ingebouwen toeneemt, of op zijn minst gelijk blijft en dat er steeds betere conceptenkomen voor snelle renovatie. Ook speelt voor het bereiken van de uiteindelijkedoelstellingen de keuze sloop/nieuwbouw.

De Roadmap to a Resource Efficient Europe stelt dat het bestaande beleid rondenergie-efficiëntie en hernieuwbare energie zijn focus moet verbreden en moetevolueren naar een beleid gericht op grondstotfenefficiëntie. Wonen is een van dedrie prioritaire sectoren, naast mobiliteit en voedselvoorziening. Belang daarbij zijnrecycle-baarheid. Aanpak van specifieke ketens en afvalstromen als die in de bouwen infra, past ook goed in het beleid van het Ministerie van Infrastructuur en Milieugericht op Van Afval Naar Grondstof (VANG).

De beheerders van infrastructuur volgen de algemene lijn in hunduurzaamheidsdoelstellingen. Het Rijk en de andere overheden in Nederlandhebben besloten om duurzaam in te kopen, om zo de markt te stimuleren totduurzaam produceren. Dit geldt ook voor de GWW-sector. Hiervoor zijn ambitieuzedoelen vastgesteld. Zo wilde het Rijk in 2010 voor honderd procent duurzaaminkopen. Gemeenten, provincies en waterschappen streven naar honderd procentin 2015. Om duurzaamheid binnen de G’MN-sector te stimuleren, en ambities terealiseren werken overheden, bedrijfsleven en kennisinstellingen samen inDuurzaam GWW.

Gegevens inwinnen en benuttenEr kan steeds meer gemeten en gemonitord worden en de capaciteit om demeetgegevens op te slaan neemt toe, als ook de mogelijkheden om van dezegegevens gebruik te maken. Werden voorheen metingen met een specifiek doel en


voor een specifieke (eenmalige) uitkomst uitgevoerd, tegenwoordig zijn deresultaten van de diverse metingen steeds meer voor iedereen beschikbaar. Erontstaat een toenemende behoefte om bruikbare gegevens efficiënt in te winnen, tebeheren, en deze te vertalen naar informatie waarmee betere sturing enbesluitvorming bereikt wordt.

De verschuiving die plaatsvindt van ontwerp en nieuwbouw naar prestatie enbeheer stelt specifieke eisen op het gebied van monitoring en beheer van data.Door de geschiedenis van constructies en installaties in cijfers beschikbaar tehebben, kunnen betere beslissingen over beheer en onderhoud worden genomen.Zo heeft Rijkswaterstaat inmiddels het Data Informatie Systeem Kunstwerken(DISK) als het beheer- en informatiesysteem voor de gegevens van kunstwerken(onder andere: bruggen, tunnels, aquaducten, ecoducten en viaducten, duikers,sluizen en stuwen) die Rijkswaterstaat beheert. Efficiënte inwinning van gegevensmet meten en monitoren, en koppeling van deze gegevens met modellen dieprestaties berekenen kan de kosten van beheer en onderhoud beheersbaar houdenen de beschikbaarheid vergroten.

Om energiebesparing te realiseren is inzicht nodig in de grote hoeveelheid data dieinstallaties genereren. In de praktijk blijkt dat een groot deel van degebouwinstallaties niet het verwachte potentiële rendement levert. Voor verbeteringvan energieprestatie en controleerbare afspraken hierover is vertaling vanmeetgegevens naar bruikbare informatie over verlangde prestaties(energieverbruik, comfort) nodig. Daarnaast is met intelligente regeling van hetbinnenklimaat en lokale energieopwekking en —opslag veel energie te besparen.

Met het toenemend belang van monitorings- en regelsystemen wordt het kwetsbarekarakter van informatie een punt van aandacht. Naarmate informatiesystemen eengrotere en cruciale rol gaan spelen, is hun robuustheid en veiligheid vantoenemend belang.

Veranderde rol overheidDe overheid verschuift voor haar kerntaken van ‘uitvoeren’ naar ‘regie voeren’. Ditleidt tot andere vormen van sturing en contracten, substantiële overheidskrimp eneen afnemend kennisniveau binnen de overheid. Dit geldt voor de rijksoverheid,maar ook lagere overheden hebben te maken met een schaarste aan technischinhoudelijk personeel. Dit leidt tot toenemende aandacht voor samenwerking metkennisinstellingen voor kennisborging.

Sinds enkele jaren stellen overheden verantwoordelijk voor infrastructuur zich intoenemende mate op als netwerkbeheerders. De kennis met betrekking tot hetontwerpen en onderhouden wordt daarbij meer bij de markt belegd en ook de wijzevan aanbesteden wordt hierop afgestemd via zogenaamde prestatiecontracten(maintain, DBM, DBFM). Tegelijkertijd moet de overheid haar kerntaken met steedsminder middelen uitvoeren. Asset management stuurt in toenemende mate op deLife Cycle Kosten (LCC) waarbij prestaties als beschikbaarheid en veiligheidgedurende de gebruiksduur centraal staan. Om te komen tot optimale oplossingenvoor aanleg, beheer en onderhoud dienen de risico’s die hierbij van belang zijn te


worden gekend en beheerst. Innovaties bij marktpartijen zijn nodig om deuitdagingen aan te kunnen. Belangrijk voor de acceptatie van innovaties is dat derisico’s ervan op termijn zijn te overzien en beheersen.

De overheid verzet ook haar bakens voor onderhoud gebouwen. Zij zal niet langersturend zijn middels regelgeving, maar legt de verantwoordelijkheid bij debouwkolom zelf. De overheid stuurt erop dat de bouwkolom komt tot eensignificante verbetering van de bouwkwaliteit en beter luistert naar de wensen vande bouwconsument. In verband hiermee zal de Nederlandse bouwsector moetenkomen tot breed uitgezette innovaties om de kwaliteit van de gebouwvoorraad ophet gewenste peil te brengen/houden.

Ook op energiegebied verandert de rol van de overheid. Burgers en bedrijvenworden ondersteund bij het zelf nemen van maatregelen om woningenenergiezuinig te maken en zelf energie op te wekken, waardoor ze hunenergierekening kunnen verlagen. Steeds meer mensen nemen het initiatief om zelfenergie te produceren, alleen of met anderen in een coöperatie. Ons land teltinmiddels zo’n 300 coöperaties (‘energieke samenleving’).

1.3 Innovatiethema’s en technologielijnen

Met voorgaande trends als achtergrond, richt TNO zich voor bouw en infra in deperiode 2015-2018 op twee innovatiethema’s: Instandhouding gebouwen eninfrastructuur en Energie en duurzaamheid. Op deze thema’s gaat TNO gerichtkennis ontwikkelen om haar rol als innovatie- en kennispartner voor de sector(overheid en bedrijven) te versterken, en samen met de sector ambitieuzedoelstellingen te realiseren. Daarbij richt TNO zich op de volgende

technologie lijnen1. Beheren en regelen met de volgende deelaspecten:• Beoordelingskaders en beslissingsondersteuning• Modellering van prestaties en gedrag van materialen, (energie) componenten,

constructies en (energie)systemen• Inspectie, monitoring en datamanagement gericht op prestatie (bv veiligheid of

energ ieprestatie)2. Maken: ontwikkelen van innovatieve materialen, componenten, producten ensystemen inclusief reparatiematerialen en technieken.

De kennisontwikkeling voor de genoemde innovatiethema’s wordt hieronder ophoofdlijnen toegelicht. De volgende hoofdstukken geven de nadere uitwerking perprogrammalijn (infrastructuur, bouwkwaliteit, energie gebouwde omgeving).

Innovatiethema 1: Instandhouding gebouwen en infrastructuurHet verlengen van de technische levensduur van infrastructuur zorgt in hetalgemeen voor een verlaging van de totale kosten. Omdat de ontwerpfilosofie vaninfrastructuur gebaseerd is op een conservatieve voorspelling, wordt hetnauwkeuriger modelleren en voorspellen van het gedrag in toenemende matelucratief. Het aantonen van verborgen sterktes levert een substantiele bijdrage in de

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 10146

verlaging van de levensduurkosten (langere levensduur). Ook het ontwikkelen vandegradatiemodellen, inspectie- en monitoring methoden, materialen en methodenvoor het voorkomen of vertragen van degradatie, en levensduur-verlengendereparaties helpt bij het terugdringen van de kosten voor zowel infrastructuur alsgebouwen.

TNO stelt zich tot doel om samen met de stakeholders in de gebouwde omgevingeen reductie van de life cycle kosten tot stand te brengen van 20% in 2020 en 50%in 2050. Om dat te kunnen realiseren zal TNO kennis ontwikkelen met betrekkingtot de onderscheiden technologielijnen:

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

ModelleringModellen waarmee de belangrijkste prestaties (KPI’s) van gebouwen eninfrastructurele objecten en systemen kunnen worden voorspeld, als basis voor deplanning van onderhoud en beheer.

Inspectie, monitoring en datamanagement.Binnen de bestaande onderhoudsaanpakken worden interventies in belangrijkemate gepleegd als reactie op schade-incidenten, op basis van routinematigeonderhoudsschema’s, of gestuurd door menselijke (visuele) inspecties. Hier kangrote winst worden geboekt door de ontwikkeling en inzet van next generation,geautomatiseerde monitoring en inspectie technologieën. Voor hetdatamanagement is van belang BIM en GIS systemen, die primair gebruikt wordenin de ontwerp- en realisatiefase, door te ontwikkelen tot platforms die ook geschiktzijn voor opslag, beheer en management van monitoring- en inspectiegegevensover de gehele levenscyclus. Met de grote hoeveelheden beschikbare data detoepassing van data mining technieken steeds belangrijker.

MakenMeest gebruikte materialen in gebouwde omgeving zijn beton, staal en asfalt.Focus hiervoor is veroudering/langere levensduur van deze materialen, verbeterenvan functionaliteiten, en toepassing van alternatieve, secundaire grondstoffen.Daarnaast van belang zijn nieuwe of verbeterde preventie, en reparatietechniekenen —materialen voor het voorkomen of afremmen van degradatieprocessen, en voorlevensduur verlenging. Ontwikkeling van versnelde proeven waarmee delevensduur en milieuwinst van innovatieve materialen en producten betrouwbaarkan worden bepaald, kunnen innovaties van materialen versnellen


Innovatiethema 2: Energie en duurzaamheidVia energiebesparing, duurzame lokale compacte conversie en opslag van energieen slimme systemen is de C02 uitstoot gerelateerd aan de gebouwde omgevingfors terug te brengen. De introductie van maatregelen zal voor een groot deel in debestaande gebouwde omgeving moeten plaatsvinden en gecombineerd wordenmet onderhoudsen renovatieaanpakken. Dit stelt specifieke eisen aan deinpasbaarheid van oplossingen.De opgave ten aanzien van het sluiten van materiaalkringlopen enenergiebesparing zijn nauw verweven. De uitdaging is de kringlopen te sluiten metverlaging van het energiegebruik in de levenscyclus van de materialen.

TNO stelt zich tot doel om samen met de stakeholders voor de gebouwdeomgeving een reductie van 20% C02 tot stand te brengen in 2020 en energie-neutrale gebieden in 2050. Om dat te kunnen realiseren zal worden ingezet opkennisontwikkeling met betrekking tot de volgende technologielijnen:

Beoordelingskaders en beslissingsondersteuningActiviteiten gericht op beoordelingskaders kunnen plaatsvinden in verband met deverdere ontwikkeling van energieprestatie regelgeving. Meer specifiek zullen zegericht worden op planning van energiesystemen in de wijk.

ModelleringModellen waarmee de belangrijkste prestaties (KPIs) op het gebied van energie enbinnenmilieukwaliteit van gebouwen en milieuprestaties van infrastructuur berekendworden, als basis voor regeling, beheer, onderhoud en renovatie.

Inspectie, monitoring en datamanagementMonitorings- en adaptieve regelsystemen in gebouw(-) en kas(installaties) vooroptimale (energie)prestaties, en maximale aanpassing aan de (wisselende)gebruikerswensen. Ontwikkeling van BIM en GIS systemen die gebruikt worden inde ontwerp- en realisatiefase van energiesystemen en tevens geschikt zijn vooropslag, beheer en management van monitoringsgegevens tijdens de gebruiksfaseen daarop gebaseetde actieve sturing van het energiesysteem.

MakenReduceren van de energievraag in gebouwen (warmte-/koudevraag) door energieefficiëntere en robuuste installaties en door schakelbare gebouwschil (coatings), enreduceren van de energievraag in infrastructuur door beperking van derolweerstand van het wegdek en embodied energy van materialen. Ontwikkelingvan zeer efficiënte en compacte energie-conversietechnologie (thermischezonnecollectoren, efficiënte en compacte warmtepompen voor de bestaande bouw)en van lokale compacte thermische opslag om verschil in energievraag en aanbodin de tijd te kunnen overbruggen. Bij al deze ontwikkelingen is van belang deintegratie van energiesysteemcomponenten in gebouwen en in de infrastructuur.Ontwikkeling van binders voor asfalt en beton op basis van biobased materialen enreststromen uit andere sectoren. Materialen en processen waarmee hoogwaardighergebruik van bulkmaterialen uit bouw en infra mogelijk wordt. Materialen voor


verlenging levensduur resulterend in minder materiaalgebruik (bv. additieven,beschermende coatings), en materialen met meer functionaliteit.

1.4 Programmalijn Infrastructuur

De kennisontwikkeling in de onderscheiden technologielijnen wordt in aparteparagrafen beschreven voor (zie onderstaande tabel): kunstwerken, wegen, spoor,en kabels en leidingen. Een algemeen punt zal zijn dat de validatiecyclus voornieuwe ontwikkelingen zo compleet mogelijk wordt doorlopen. Stappen daarbijkunnen zijn simulaties, tests op lab schaal en veldtesten op ware grootte inpraktijkomstandigheden.

KunstwerkenKabels en

(weg, nat, Wegen Spoorleidingen

____________________________

droog)

________

Beoordelingskaders enbeslissingsondersteuning

I-.

QSMode/lering constructies en

—&-netwerken

Inspectie, monitonng endatamanagement

Maken: materialen,reparatietechnieken en VP HTSM Bou iinnovatieversnelde tests

7.4.1 Kunstwerken (weg, nat, droog)

De kennisontwikkelingen op het gebied van kunstwerken zijn binnen hetVraaggestuurde Programma Duurzaam Bouwen complementair aan deontwikkelingen binnen het Vraaggestuurde Programma Deltatechnologie. Belangrijkverschil tussen kunstwerken in het droge ( Vraaggestuurde Programma Duurzaam

Bouwen) en natte domein ( Vraaggestuurde Programma Deltatechnologie) is datwaterbouwkundige (natte) constructies onderdeel zijn van een (primaire)waterkeringen en daarom zowel onder het Bouwbesluiten als de Waterwet vallen.Voor droge kunstwerken is dat alleen het Bouwbesluit.

Beoordelingskaders en beslissingsondersteuning

De bestaande beoordelingskaders voor de prestaties van kunstwerken ten aanzienvan veiligheid, duurzaamheid, en levensduur worden op een drietal aspectendoorontwikkeld, te weten (1) de veiligheidsfilosofie voor (nieuwe en) bestaandeconstructies,(2) nieuwe materialen en constructievormen en (3) bijzondere risico’s(robuustheid en multi hazards).

0)

00

ci0)1-


De beschikbare beoordelingskaders richten zich van origine vooral op nieuw tebouwen constructies waarbij het verhogen van de veiligheid relatief weinig kostenmet zich meebrengt. Omdat het verhogen van de veiligheid voor bestaandeconstructies veelal ingrijpende maatregelen (zoals versterken) met zich meebrengt,loont het zich om voor de beoordeling van dergelijke gevallen meer zekerheid tekrijgen over het feitelijke gedrag (response en sterkte) van constructies. Ook voornieuwe constructiematerialen en events met een relatief kleine kans maar grotegevolgen (multi hazards) is het van belang om het inzicht in het werkelijke gedragen bezwijkmechanismes te vergroten.

Specifieke ontwikkelpunten in dat kader zijn:• Beoordeling van de betrouwbaarheid van bestaande betonnen en stalen

kunstwerken en het verkrijgen van een eenduidig beoordelingskader.• Probabilistische methodieken om de veiligheid en de (rest)levensduur van

kunstwerken te bepalen;• Beoordelingscriteria en toets- /testmethoden voor innovatieve oplossingen voor

vervanging en renovatie van kunstwerken.

Modellering constructies en netwerkenOm het inzicht in het werkelijke gedrag van constructies te vergroten en ditrealistisch te mee te nemen in een constructieve beoordeling dienen devoorspellende modellen te worden (door)ontwikkeld. De modellen zijn complex engaan met veel onzekerheden gepaard. Probabilistische methoden hiervoor zijn inontwikkeling, deterministische modellen zijn veelal beschikbaar, echter decombinatie verdient de nodige aandacht, vooral voor aspecten waarbijtijdafhankelijke processen zoals materiaaldegradatie (ARS, corrosie, etc.), enwisselende belastingen (verkeer, water, etc.) een rol spelen.

Voor quasi statische belastingen waarbij de ontwerpbelasting wordt bepaald doorde grote herhalingstijden van de belasting (zware transporten, extreem hoog water,explosiebelastingen) vraagt de probabilistiek van de belastingmodellen aandacht.

Inspectie, monitoring en datamanagement

Op het gebied van inspectie, monitoring en datamanagement ligt de nadruk op devertaling van inspectie en monitoring resultaten naar informatie die gebruikt kanworden voor beslissingen over onderhoudspianning op areaal- en objectniveau.Hierbij wordt steeds meer gebruik gemaakt van nieuwe technieken zoalssatellietmetingen en sonar. Voor bestaande constructies kunnen monitortechniekenworden ingezet om bijvoorbeeld waarschuwingssystemen te ontwikkelen voorbelastingen met een relatief korte herhalïngstijd (dynamisch belaste constructies).De monitorresultaten kunnen worden gebruikt als input voor Bayesiaansenetwerken waarmee de effecten van keuzes voor het onderhoud inzichtelijk kunnenworden gemaakt.

Andere ontwikkelingen op het gebied van inspectie, monitoring endatamanagement zijn:• Ontwikkeling en toepassing van nieuwe inspectietechnieken voor het

vaststellen van de actuele staat van constructies.


• Ontwikkeling van proefbelastingconcepten voor bruggen met een kleineoverspanningen (combinatie van belasten, monitoren en beoordelen);

• Voorsorteren op ontwikkeling van technieken voor optimaal gebruik van datavoor onderhoud (BIM/GIS, conversie bruikbare standaarden, data mining);

1.4.2 Wegen

Beoordelingskaders en beslissingsondersteuningVoor wegen en wegconstructies richten de ontwikkelingen zich voor een belangrijkdeel op het beschikbaar krijgen van versnelde beoordelings- en beproevingsmethoden waarmee innovatieve oplossingen in de wegenbouw in een korttijdsbestek adequaat kunnen worden beoordeeld op kwaliteit, technische prestatiesen duurzaamheid (durability en sustainability). Doel is hierbij dat de ontwikkeling enbeoordeling van producten van marktpartijen wordt versneld en beter aansluit bij deinkoopstrategie van de (Rijks)overheid.

Modellering constructies en netwerkenOp constructie- en netwerkniveau wordt ingezet op twee speerpunten. Op de eersteplaats zullen kwantitatieve, probabilistische modellen voor risico gebaseerd assetmanagement worden ontwikkeld voor de bepaling van de invloed van onderhoudsen beheersmaatregelen op de technische eigenschappen en de daaraangekoppelde prestaties van wegen (hinder, veiligheid, geluid, levensduur,herbruikbaarheid en gezondheid). Momenteel is schade aan de toplaag debelangrijkste focus. Het is echter de verwachting dat ook de draagkracht hierbij eensteeds belangrijkere rol gaat spelen. Daarnaast wordt ingezet op innovatieveontwikkelingen van nieuwe wegconcepten en -constructies met extra functionaliteit,of betere prestaties (bijvoorbeeld stiller, energie-armer, of met minder onderhoud).

Inspectie, monitoring en datamanagementDoor de ontwikkeling van next generation inspectie- en monitoringsystemen kunneneigenschappen en omgevingscondities van asfalt deklagen en bitumineuzevoegovergangen momentaan en lokaal worden geregistreerd. De data uitverschillende meet- en datasystemen kunnen worden geïntegreerd in een BIMomgeving, en vertaald naar indicatoren voor conditie, prestatie en kwaliteit. Het doelhierbij is dat die als input benut kan worden voor asset management.

1.4.3 Spoor

Voor spoorbruggen, -viaducten en -tunnels: zie paragraaf 3.1. Voor het spoorrichten de ontwikkelingen zich verder vooral op inspectie, monitoren engegevensverwerking.

Inspectie, monitoring en datamanagement• Voor het spoor is al een grote hoeveelheid van meetgegevens beschikbaar. Een

uitdaging is om de bruikbare informatie uit de beschikbare metingen te halenvoor integrale beslissingsondersteuning en te identificeren voor welkebenodigde informatie nog meetgegevens ontbreken;

• Ontwikkeling en realisatie van state-of-the-art systemen voor het monitoren vande railinfrastructuur. Voorbeelden zijn de ontwikkeling van een nieuwmeetsysteem dat met hoge snelheid de conditie van de bovenleiding in kaart


kan brengen en van de automatische interpretatie van camerabeelden terondersteuning en vervanging van visuele inspectie;Toegankelijk maken van de bruikbare informatie voor de verschillendestakeholders en systemen (in contracten, voor onderhoudsmanager; branchebreed informatie uitwisselen). De vereiste data één maal vastleggen en op eengemeenschappelijke manier beschikbaar maken voorzien van eenduidigebetekenis. De data op een soepele manier vertalen naar toegankelijkeinformatie, zo nodig op locatie beschikbaar.

1.4.4 Kabels en leidingen

De benodigde ontwikkeling voor kabels en leidingen wordt in de komende jaren

verder uitgewerkt, vooral met het oog op efficiënter beheer van de aanwezige

assets. De onderhoudsen vervangingsopgaaf is hier bijzonder groot. Op het

gebied van water-, gas- en persleidingen worden al enkele initiatieven genomen

zoals:

• Ondersteuning van besluitvorming over onderhoud en beheer persleidingen;

• Modellering degradatie leidingen en beddingen in relatie tot mogelijke

faalmechanismes (vaststellen KPI’s);

• Inspectie, monitoring en datamanagement van water- en gasleidingen.

1 TNO-rapport Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 16 /46

1.5 Programmalijn Bouwkwaliteit

De kennisontwikkeling in de onderscheiden technologielijnen (zie paragraaf 4.1)

wordt eerst voor Bouwkwaliteit algemeen beschreven (paragraaf 2.5.1) en daarna(paragraaf 4.2) aangevuld met specifieke aspecten. In de versie van hetspeurwerkprogramma van vorig jaar zijn daarbij de aspecten woningbouw,

utiliteitsbouw, erfgoed en zorgbouw, onderscheiden. Deze is, in afstemming met hetministerie Binnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties, vervangen door de beterwerkbare indeling:

• Safety of buildings

• Quality and maintenance of buildings

• Sustainable building materials

Het derde onderwerp wordt niet in dit Vraaggestuurde programma maar in

Vraaggestuurde Programma HTSM Bouwinnovatie behandeld.

Quality and SustainableSafety of

maintenance buildingbuildings

________________________

of buildinas materials


Mode/lering constructies encomponenten

t

. . .

Inspectie, monitonng endatamanagement

q”

Maken: materialen,reparatietechnieken en In: VP HTSM

versnelde tests Bo winnovatie

1.5.7 Bouwkwaliteit generiek

Beoordelingskaders en beslissingsondersteuningBinnen de publiek-private regelgeving vindt er een verdere verschuiving plaats vangespecificeerde oplossingen (‘sprinklers’) naar functionele specificaties(‘brandveilig’). Dit vereist een risico gebaseerde aanpak. Belangrijkeontwikkelingsgebieden voor de komende jaren zijn daarbij: aardbevingsbestendigheid, brandveiligheid en onderhoudsvoorspelling.Een consequentie van het functioneel specificeren is dat een koppeling van deprestatie-indicatoren op verschillende abstractieniveaus noodzakelijk wordt. Uit depraktijk blijkt dat er in veel gevallen nauwelijks een verband is tussen de KPI(kritische prestatie indicator) op gebouwvoorraad, op complexniveau en opelementniveau. Specifiek geldt dit voor de onderhoudssector waar integraal gaat

w

00

0w

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 17 146

worden aanbesteed en voor de zorgsector waar een goed ontworpen zorggebouwtot een wezenlijke optimalisatie van het zorgproces kan leiden.

Modellering constructies en componentenMet een verouderende gebouwvoorraad is het de vraag hoe lang gebouwen ensystemen nog mee kunnen.

• Aangezien materialen in de tijd degraderen is de ontwikkeling vanvoorspellingsmodellen voor levensduur en restcapaciteit essentieel. Belangrijkeaspecten hierbij zijn kosten en erfgoedwaarde.

• De kwaliteit van interventies (reparaties, onderhoud) zal bij een verouderendegebouwvoorraad een belangrijke stempel drukken op de kosten, kwaliteit enrisico’s van de voorraad. Belangrijk is het effect van interventies te kunnenvoorspellen.

• Zeer specifiek voor Groningen geldt dat bestaande (verouderende)gebouwvoorraad geconfronteerd wordt met geïnduceerde aard bevingen. Vooraardbevingsschade is het van belang de te verwachten schade te kunnenvoorspellen op basis van te verwachten bevingen. Hiervoor zal nog veel kennisontwikkeld moeten worden over het ontstaan van schade aan gebouwen dooreen beving, de inschatting van restcapaciteit en de koppeling vandeterministische benaderingen met probabilistiek.

• Tevens is het van groot belang de gevolgen van interventies (versterkingen) voorhet gedrag bij volgende bevingen te kunnen voorspellen om het juistemaatregelenpakket te kunnen kiezen.

• Bestaande gebouwen worden belast door extremer weersomstandigheden dantijdens hun ontwerp voorzien. Bestaande (utiliteits)gebouwen wordenaangepast aan nieuwe gebruikersbehoeften, bijvoorbeeld met extraverdiepingen op het bestaande gebouw, aangepaste (opener) gebouwindeling,en nieuwe gevels (hogere energieprestatie). Nieuwe gebouwen die ingepastmoeten worden tussen bestaande gebouwen worden slank ontworpen. Doordeze ontwikkelingen neemt de gevoeligheid voor wind en trillingen toe en blijftverdere ontwikkeling van rekenmethodieken op dit vlak een aandachtspunt.

Inspectie, monitoring en datamanagementVanwege het belang om de actuele staat van het gebouwen te weten, neemt debehoefte om te kunnen inspecteren en monitoren toe. Verzamelde gegevenskunnen samen met gebouwdata door middel van BIM/GIS eenvoudig toegankelijkworden gemaakt. Hiermee wordt de mogelijkheid geschapen om (bestaande)prestatiemodellen te voorzien van relevante data die voorheen slechts moeizaam teverkrijgen waren.Bij veel bestaande inspectiemethoden is het echter de vraag wat de kwaliteit vanhet resultaat is van het inspecteren. Zo leveren inspecties bij onderhoud inzicht inde problemen, maar niet de verwachte levensduur. Een belangrijke stap daarmeevoor de komende jaren is het komen tot gevalideerde methoden voor hetinspecteren en monitoren van de gebouwprestaties.Bouwlnformatie Modellen (BIM), 3D-opnames maar ook allerlei soorten appsmaken het op dit moment al mogelijk om op ieder moment in de tijdgebouwinformatie te verzamelen en te verwerken. Belangrijke vraag wordt welkeinformatie er waar nodig is. Dit betekent dat we van BIM naar BPM (bouwprestatiemodellering) gaan waarbij datamanagement, inclusief afspraken over rechten enplichten, centraal komt te staan.


Op den duur zal de koppeling van inspectie- en monitoringsinformatie metbouwprestatiemodellen de mogelijkheid doen ontstaan om de prestatie in de tijd tevolgen en steeds te voorspellen.

1.5.2 Specifieke aspecten safety of buildings, quality and maintenance of buildings,sustainable building materials

Safety of buildingsTNO heeft hoogwaardige expertise op het gebied van veiligheid (constructief enbrand). In dit kader wordt bijvoorbeeld modellen, inspectie- enmonitoringstech nieken voor aardbevingsschade, beoordeling van constructies, metname bij herbestemming van gebouwen en forensisch onderzoek bij instortingen.

In het kader van het speurwerkprogramma wordt gewerkt aan:• Verdere ontwikkeling van modellen voor windbelastingen en gebouwtrillingen;• Ontwikkeling van kennis complementair aan ontwikkelingen in andere kaders,

waardoor verschuiving van aandacht voor modellen en inspectiemethoden naarasset management in relatie tot aard bevingsimpact;

• Beoordeling van bestaande constructies, met name bij herbestemming vangebouwen

• Ontwikkeling van risico gebaseerde modellen voor brandveiligheid.

Quality and maintenance of buildingsVoor gebouweigenaren en —gebruikers wordt het steeds belangrijker omonderbouwde keuze te maken bij nieuwbouw, onderhoud en verbouw. Debeschikbare methoden en tooling is nog beperkt en vaak specifiek. Op basis van deprincipes van het prestatiebeginsel en focus op relevante KPI’s wordenbeslissingsondersteunende modellen voor praktische toepassingen ontwikkeld.

In dit verband zal worden gewerkt aan:• Ontwikkelen van een generieke KPI-systematiek gericht op onderhoud met

koppeling tussen indicatoren op strategisch, tactische en operationeel niveau;• Ontwikkelen van op actuele prestaties gerichte inspectiemethoden;• Koppeling van functionele prestatie modellen aan BIM-GIS.• Ontwikkelen van risico gebaseerde gebouwsimulatiemodellen voor onderhoud;• Koppelen en organiseren van digitale informatie op zowel technisch vlak

(gebruikte materialen), cultureel vlak (historie), alsook gebouwinformatie enbeslissingsondersteuning.


1.6 Programmalijn Energie Gebouwde Omgeving

Zowel nationaal als op EU niveau zijn ambitieuze doelstellingen geformuleerdwaarvoor grootschalige ingrepen noodzakelijk zijn. De Nederlandse doelstellingenzijn vastgesteld in het Energieakkoord. De doelstelling van het Energieakkoord iscirca 100 PJ besparing in 2020 en een energie neutrale gebouwde omgeving in2050 (Borgingscommissie 2015). Dit moet worden gerealiseerd door eencombinatie van energiebesparing en duurzame opwekking. Om deze doelstellingente halen zijn grootschalige ingrepen noodzakelijk. Er is afgesproken 300.000woningen per jaar minimaal twee labelstappen te laten maken en vanaf 2020 alleennog (bijna) energieneutraal te nieuwbouwen.

Voor het realiseren van deze doelstellingen is kennisontwikkeling nodig op hetgebied van technologie, menselijk gedrag en beleving en systeem verandering.Belangrijke aandachtspunten hierbij zijn inzicht in de feitelijke energieprestaties,besparingsmogelijkheden, duurzame energie productie, energieopslag en eennauwe betrokkenheid van en centrale rol voor de bewoner/gebruiker. Ook zal hetbelang van snelle renovatietechnieken (minimalisatie overlast en reductie kostenvoor de bewoner/gebruiker) en hergebruik van materialen voor energiezuinige ofenergie positieve nieuw- en verbouwconcepten de komende jaren verder toe gaannemen.

De kennisontwikkeling in de onderscheiden technologielijnen (zie paragraaf 2.2)wordt in aparte paragrafen beschreven voor (zie onderstaande tabel):• Installaties: compacte energieconversie en thermische opslag• Gebouw en binnenmilieu• Wijk

Activiteiten binnen de programmalijn Energie Gebouwde Omgeving sluiten nauwaan bij activiteiten binnen TKI Urban Energy. Onderdeel ‘Installaties’ sluit nauw aanbij de lijn Warmte- en koude installaties, onderdeel ‘Gebouw en binnenmilieu’ bijMultifunctionele Bouwdelen en onderdeel ‘Wijk’ sluit nauw aan bij TKI Urban Energylijn Flexibele energie-infrastructuur. Onderwerpen uit de TKI Urban Energy lijnEnergieregelsystemen en -diensten zijn hier geïntegreerd in de drie onderdelen.De activiteiten worden voor een belangrijk deel vergroot doordat deze gematcht zijnmet financiering uit EU kaderprogramma/ Horizon 2020 projecten en KICInnoEnergy projecten. Daarnaast vinden activiteiten plaats om technologie teontwikkelen die de basis vormt om met bedrijven gezamenlijk door te ontwikkelen,in een aantal gevallen met ondersteunende financiering uit TKI DEEGO tenders.


.

cUModeilenng

5Co Co

Inspectie, monitonng endatamanagement en control

!1Y-1Maken: materialen,componenten en systemen

7.6.7 Gebouw en binnenmiieuIn dit onderdeel worden modellen, methodieken en gebruiksvriendelijke, robuusteventilatiesystemen ontwikkeld om de energieprestatie en binnenmilieukwaliteit vaneen gebouw te verbeteren, effectief te monitoren, beter te voorspellen en teregelen. De invloed van de gebruiker is hierbij een belangrijke factor. Hierbij wordtzowel aandacht besteed aan de ontwerpfase als de operationele- en beheersfasevan een gebouw. Een deel van de activiteiten zullen zo ingericht worden dat degebruiker/bewoner een centrale rol kan nemen voor wat betreft het energieverbruik(in control te komen).

Modellering energieprestatieDe effectiviteit van energiebesparende maatregelen, en de daadwerkelijkeenergieprestatie van een bestaand gebouw en energiesysteem, worden in grotemate beïnvloed door de interactie met de gebruiker, de comfort beleving en heteffect op de binnenmilieu kwaliteit. Echter, de huidige (energie)prestatiemodellenhouden hier slechts summier rekening mee. Het gevolg is dat de modellengemiddeld over een groter aantal gebouwen een goede uitkomst geven, maarslechts beperkt bruikbaar zijn om de werkelijke energieprestaties van eenindividueel gebouw/energiesysteem te voorspellen als functie van de tijd, gebruik,etc.. Dergelijke modellen zijn echter wel nodig om bijvoorbeeld de effectiviteit vanenergiebesparende maatregelen te bepalen, de energieprestatieregelgevingeffectief aan te scherpen, robuustere installaties te ontwikkelen waarbij deenergieprestatie minder gevoelig is voor gebruikersgedrag, beheer en onderhoud tevereenvoudigen, en renovatie concepten gebaseerd op ESCo’s mogelijk te maken.Tevens zullen er modellen voldoende transparant gemaakt moeten worden, om zohet nut en noodzaak van gewenste maatregelen beleidsmatig beter uitgelegd tekunnen krijgen en tevens bruikbaar te worden voor geïnteresseerdebewoners/gebruikers.

Door de grote complexiteit van de onderlinge relaties is het niet mogelijk om dezemodellen volledig fysisch en analytisch af te leiden. De nieuwe modellen zullen vooreen deel gebaseerd zijn op correlaties die statistisch bepaald zijn op basis van

GebouwenInstallaties . .. Wijk

_____________________________ __________________

binnenmilieu

___________


ni 0i

0

0

00

00


monitoringsdata en analyse van bestaande databases. In onderstaande figuur ishet probleemveld schematisch weergegeven. De eerste stappen en analyses zijngemaakt. De komende jaren moeten de databases verder gevuld worden metmonitoringsdata, kunnen de analyses uitgebreid worden, betere prestatiemodellenworden ontwikkeld en gevalideerd. Op basis van de modellen kunnen gelijktijdigintelligente, robuuste regelalgoritmen afgeleid worden die beter passen bij dewensen van de eindgebruiker en het actuele energiegebruik blijvend verlagen.

In dit verband zal worden gewerkt aan:• Ontwikkeling verbeterde energieprestatiemodellen waarin beter rekening wordt

gehouden met de rol van de gebruiker, gebaseerd op statische analysemonitoringsdata (big data) en demonstratieprojecten op woning enutiliteitsbouwschaal. Tevens zal hierbij gewerkt worden aan het beschikbaar entransparant maken van de beschikbare data en modellen voor relevantegroepen van gebruikers/bewoners

• Onderhoud, update en experimentele validatie van ventilatie modellen, zodat zeeffectief ingezet kunnen worden voor intelligente regeling en ontwikkelingnieuwe robuuste en stille ventilatie systemen

Better forecast (dynamic) energy consumption for single buildings

DevelopmentDevelopment irnproved control algoritrnsimproved technology/concepts and adaptive control

Account for

\/Models based

Correlations

• enerpy consumption and ener consum ton

_________

- Reduction cost of Itvingon physics

end user - C02 emission reductionforecast models

End-user inputbased on statistics(databases)

t - Performance assessment technologies- Models for energy legislation

Monitoring data

New quick 7 . Database aggregationassessment techniques - Access data

- Quality, integrity data

Aanpak verbeterde energie prestatie modellen

Inspectie, monitoring en datamanagement, en controlVeel beschikbare energiebesparende technieken worden nog maar beperkttoegepast. Vaak zijn de integrale prestaties ook minder dan verwacht. Belangrijkeoorzaken liggen in het onvoldoende op elkaar afgestemd zijn van de technieken,slechte integratie in de bestaande bouw en onbekendheid bij de installateurs,bouwers en de gebruikers.


In dit verband zal worden gewerkt aan:• Snelle methoden voor inspectie van installaties en gebouwen;• Robuust en kosteneffectief monitorings- en adaptief regelsysteem (minimale

uitbreiding van het sensornetwerk) voor woningen. Energie- en comfortprestatieworden geoptimaliseerd rekening houdend met gebruikerswensen.

• Robuust en kosteneffectief monitorings- en adaptief regelsysteem (minimaleuitbreiding van het sensornetwerk) voor UBouw, vooral kantoren. De energie-en comfortprestatie worden geoptimaliseerd rekening houdend metgebruikerswensen. Dergelijke systemen maken alternatieve business modellenmogelijk voor gebouweigenaren en onderhoudspartijen gebaseerd op prestatieafspraken: een doorbreking van de traditionele split incentive.

• Snelle en robuuste algoritmen om monitorings (big) data te beheren, teanalyseren en te vertalen in user-centered, energy efficient control.

1.6.2 WijkOm een energie neutrale gebouwde omgeving te realiseren is optimalisatie opwijkniveau noodzakelijk. Een bijkomende reden voor energie-optimalisatie opwijkniveau zijn de problemen die ontstaan bij grootschalige inzet van decentraleduurzame energiebronnen. De eerste problemen bij grootschalige inzet van PV,warmtepompen of windenergie hebben zich al voor gedaan. Gelijktijdigeinschakeling van de warmtepom pen hebben geleid tot een overbelasting van hetelektriciteitsnet, niet alle PV panelen kunnen de volledige capaciteit terug leverenop piekmomenten en windmolens worden vaak uitgeschakeld om soortgelijkeproblemen te voorkomen.

ModelleringAls basis voor intelligente tools waarmee op gebiedsniveau ontworpen, gepland,geoptimaliseerd of gestuurd kan worden zullen modellen verder ontwikkeld moetenworden waarmee het energiesysteem op wijkniveau in kaart gebracht kan worden.

In dit verband wordt gewerkt aan:• modellen die voor uiteenlopende en beleidsrelevante combinaties van lokale

opwekkings-, opslag- en distributiemogelijkheden scenario’s kunnendoorrekenen.

Inspectie, monitoring en datamanagementEen platform gebaseerd op open-source en open-standards zou koppeling vanverschillende modellen sterk vereenvoudigen en een beter integraal ontwerp,planning en optimalisatie (over verschillende nodes in de wijk heen) mogelijk makenmet benutting van beschikbare data.

In dit verband wordt gewerkt aan:• Open-source, open-standards platform op wijkniveau voor de operationele

aansturing van energiesystemen. Het platform moet vooral geschikt zijn voordynamische toepassingen (koppeling met, en gebruik van monitoringsdata).Hierin worden ook de specificaties gedefinieerd waaraan de (modellen)communicatie binnen het platform moet voldoen.

• Een 2e generatie, generiek toepasbaar open-standards, open-source platformvoor de monitoring en operationele aansturing van energy efficient, smartlighting op wijkniveau. Het systeem moet eenvoudig uitbreidbaar zijn voorandere diensten, apps en functionaliteiten voor smart cities.


1.7 Samenwerking en strategische partnering

lnfraQuest (RWS en TU Delft)

Rijkswaterstaat, Technische Universiteit Delft en TNO hebben op het gebied vanwegen en constructies krachten gebundeld in lnfraQuest. Gezien het strategischbelang van lnfraQuest is een belangrijk deel van de kennisinvesteringen op hetgebied van infrastructuur afgestemd op de Masterplannen van lnfraQuest. Dezemasterplannen hebben betrekking Droge Kunstwerken, Natte Kunstwerken,Tunnels en Wegen.

ProRail

ProRail en TNO hebben een alliantie gevormd voor het ontwikkelen en realiserenvan innovaties voor het spoorsysteem in haar omgeving. Daarbij staat bundelingcentraal van kennis van TNO over nieuwe technologieën ook uit andere sectorenmet kennis van ProRail over de spoorweginfrastructuur en omgeving. De alliantiericht zich vooralsnog op vier onderdelen uit ProRail Technologievisie 2050 en -

railmaps:• Doorsnijden (onder andere overwegen en tunnelveiligheid);• Dragen en Geleiden (onder andere monitoring van railinfrastructuur en

kunstwerken, verwerken informatie en levensduurverlenging van kunstwerken);• Voeden (exploratief gericht op hybride voedingssystemen voor regionale lijnen);• Communicatie (exploratief gericht op mogelijkheden en beperkingen

toekomstige technologie voor spoorsysteem, o. m. interferentie UMTS).Daarnaast worden twee dwars doorsnijdende onderwerpen vorm gegeven:informatie en gedragsbeïnvloeding, en monitoring en asset management.

Deltares

TNO en Deltares hebben een complementaire positie bij het onderzoek aanconstructies en waterveiligheid: kennis van de ondergrond en hydraulica is hetdomein van Deltares, terwijl de probabilistische- en beoordelingskennis en kunde bijTNO beschikbaar is. Deze complementariteit bestaat ook voor problematiekrondom geïnduceerde aardbevingen. De intensieve samenwerking van TNO enDeltares op het gebied grond/constructie is geformaliseerd door middel van eensamenwerkingsverband tussen beide partijen.

ECTP/Refine

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

Bouwcampus

Deze campus verenigt SBR, CURNET en Vernieuwing Bouw. Samen zorgen zijvoor verspreiding en gebruik van kennis, bedoeld voor het ontwikkelen en in standhouden van het beheer van onze fysieke leefomgeving, waaronder bouw eninfrastructuur. Het is een plek voor workshops, scholing en training, waar mensen


fysiek bij elkaar komen. En daarnaast is Bouwcampus belangrijk als virtueel kennis-en innovatiecentrum met onder meer TNO als partner voor kennisontwikkeling.

RCEen TUDe1ftHet in stand houden van monumenten dient een groot maatschappelijk belang(leefbaarheid van steden, culturele identiteit). Monumenten vormen een belangrijkewaarde in de (stedelijke) gebiedsontwikkeling. Aan de instandhouding vanmonumenten wordt veel publiek geld besteed. Om deze redenen hebben RCE,TNO en TU Delft met ingang van 2015 een bundeling tot stand gebracht van hunkennisopbouw, -beheer en -overdracht met betrekking tot de instandhouding vangebouwd cultureel erfgoed in de Programmatische Samenwerking Monument enKennis.

ECNRond 2011 heeft ECN het besluit genomen om te stoppen met de activiteiten op hetgebied van Energie in de gebouwde omgeving en intelligente netten. De activiteitenen mensen zijn vervolgens geïntegreerd in TNO. Met ECN wordt samengewerkt ophet gebied van toepassing van zonne-energie in de gebouwde omgeving. Samenmet de bedrijvenkoepel op het gebied van zonne-energie, Holland Solar, is destichting Solar Energie Application Centre opgezet, waarin medewerkers zichgezamenlijk op dit gebied richten.

ECTP/E2BaHet Europese PPP E2Ba is door bedrijven opgericht om het energiebeleid enindustriebeleid hand in hand met elkaar te laten gaan, zodat terugdringen van hetenergiegebruik in de gebouwde omgeving samengaat met versterking van hetbedrijfsleven. Deze aanpak is ondersteunend aan de overheidsambities.Binnen E2B zit TNO in de steering board, industrial advisory group en het scientificcommittee.

KIC InnoEnergyDe Knowledge Innovation Community InnoEnergy richt zich op de doorontwikkelingvan nieuwe technologie tot producten en diensten. De colocatie Benelux richt zichop energie in de gebouwde omgeving. In deze KIC werken kennisinstellingen enindustriele partijen samen om de innovatie driehoek (onderwijs, onderzoek,business) op het gebied van duurzame energie te versterken. TNO is full partner inde KIC InnoEnergy.

NENNEN ondersteunt bij het opstellen van normen en beheert Nederlandse en doorNederland aanvaarde internationale en Europese normen. Een belangrijkdeelgebied van normering waarop NEN actief is, is de gebouwde omgeving.


2 Milieu en Duurzaamheid

2.1 Inleiding, visie en ambitie TNO programma Milieu en Duurzaamheid

2.1.7 Toenemende druk op milieu en grondstoffenDe komende decennia zullen worden gekenmerkt door een groeiendewereidbevolking, die met toenemende welvaart in steeds sterkere mate in stedenzal wonen. Dit zal leiden tot een sterke stijging in grondstoffenbehoefte enmilieudruk.In Europa woonde halverwege de vorige eeuw ongeveer de helft van de bevolkingin steden. In Latijns Amerika werd deze mijlpaal bereikt in de jaren zestig en voorAzië wordt deze mijlpaal naar verwachting in 2020 verwacht en in Afrika 15 jaarlater. In combinatie met toenemende welvaart leidt dit tot een sterke toename vande milieudruk en met negatieve gevolgen voor de volksgezondheid. De mate vanverstedelijking in Nederland is hoog maar stabiel. Nationaal en Europees neemt dekwaliteit van het milieu toe; water wordt schoner en de normen voor luchtkwaliteitworden grotendeels gehaald. Toch is vanuit gezondheidsoogpunt blijvendeaandacht nodig voor het milieu. Luchtkwaliteit is in Europa is met een geschatte400 000 vroegtijdige sterftegevallen in 2011 (WHO) een belangrijke milieufactorvoor de gezondheid. Daarmee verschuift de aandacht van wettelijke normen voorluchtkwaliteit naar gezondheid.Zoals gezegd zal door toenemende consumptie ook de druk op Ieveringszekerheidvan grondstoffen toenemen, alsmede de zorg omtrent de directe en indirectemilieudruk. De UNEP spreekt over een verdrievoudiging van het mondialemateriaalgebruik in 2050. De uitdaging is nieuwe vormen van productie enconsumptie te ontwikkelen die leiden tot een absolute ontkoppeling tussenconsumptie en milieudruk, en dus tot een aanzienlijk efficiënter gebruik vanmaterialen en natuurlijke hulpbronnen, zoals water en landbouwgrond. Door in tezetten op een meer circulaire benadering van productie-consumptieketens maaktNederland en het bedrijfsleven zich minder afhankelijk van toekomstige druk opvoorraden grondstoffen en wordt de druk op milieu en natuurlijke hulpbronnenbeperkt.

2.1.2 Veranderende samenlevingDe overheid zal in haar streven naar een meer participatieve en decentraalaangestuurde samenleving, burgers en bedrijven actiever gaan betrekken bij milieu-en duurzaamheidsvraagstukken. Technologieontwikkelingen bieden daar ookmogelijkheden toe, met name op het gebied van ICT, sensoren en (open) big data.Vanuit gezondheidsoogpunt is er op individueel niveau behoefte aan milieu-informatie met een bijhorend handelingsperspectief. Gedreven door technologischeontwikkelingen ontstaan burgerinitiatieven op gebied van goedkope milieusensorenzoals AirEAS in Eindhoven en de Nederlandse iSPEX test voor fijnstof blootstelling.Hier is de grote uitdaging zinvolle invulling te geven aan de inzet van persoonlijkemilieusensoren en een transitie te bewerkstelligen vanuit de huidige praktijk vanmilieumonitoring die gestoeld is op instrumentatie van hoge kwaliteit met lagedekkingsgraad naar een praktijk van ‘crowdsourcing’ met een zeer hogedekkingsgraad van goedkope sensoren van bescheiden kwaliteit.Bij het bedrijfsleven groeit het besef dat duurzame bedrijfsvoering bijdraagt aan eencompetitief voordeel. Leidende bedrijven (zoals verenigd in de Dutch SustainableGrowth Coalition DSGC) dragen uit dat duurzaamheid op gebied van milieu,


veiligheid en gezondheid van werknemers noodzakelijk is voor delevensvatbaarheid van hun bedrijf op lange termijn. In het rapport “Kansen voor decirculaire economie in Nederland”, dat TNO in opdracht van het Ministerie voorMilieu en Infrastructuur heeft gemaakt, wordt geconcludeerd dat een meet circulaireeconomie 7,3 miljard euro aan baten, een reductie van de emissie met 17.000 KtonC02 per jaar (citca 8% van de totale Nederlandse uitstoot) en vangrondstoffengebruik met circa 100.000 Kton per jaar (een kwart van de totaleNederlandse jaarlijkse invoer) kan opleveren voor Nederland en dat daardoor devoetafdruk voor landen watergebruik van Nederland elders in de wereld navenantred uceert.

Landbouw

-_________ UToenarne landbouw na

_________________

benutten kansen

U Nijverheid (inclusief bouw(

UToename nijverheid nabenutten kansen

Diensten

U Toename diensten nabenutten kansen

TNO, Kansen voor de circulaire economie in Nederland, 2073

Deze inspirerende vergezichten hebben een grote invloed gehad op het beleid vanhet ministerie van Infrastructuur en Milieu, verwoord in de VANG (Van Afval NaarGrondstof) beleidsnotitie. De daarin verwoorde beleidsprioriteiten zijn:1. Verduurzamen aan de voorkant van de keten2. Verduurzaming consumptiepatronen3. Verbetering van de afvalscheiding en inzameling4. Bestaand afvalbeleid richten op circulaire economie5. Aanpak specifieke ketens en afvalstromen6. Het ontwikkelen van financiële en andere marktprikkels7. Kennis en onderwijs verbinden aan circulaire economie8. Vereenvoudigen van meetmethoden, indicatoren en keurmerken

Ook het ministerie van Economische Zaken omarmt de zowel de noodzaak als depotentie van een transitie naar een meer circulaire economie (Naar eenDynamische Duurzame Delta, publicatie van het ministerie van EconomischeZaken, augustus 2015): “Een duurzame delta waarin meer circulair geproduceerdwordt en hernieuwbare bronnen worden ingezet, de afhankelijkheid van (schaarse)grondstoffen afneemt en waarin economische groei niet op natuur, klimaat enbiodiversiteit wordt afgewenteld.” Bijbehorende voordelen liggen in een positievebijdrage aan de handelsbalans en een mogelijkheid voor export van zoweltechnologie, als secundaire grondstoffen en circulair ontworpen producten.Het TNO-programma Circulaire economie is sterk geënt op deze maatschappelijketrends en ondersteunt de ambities van genoemde ministeries.

OPPORTUNITIES FOR ACIRCULAR ECONOMYIN THE NETHERLANDS

__,——t___

1O40?1 062

r, 1

1 TNO-rapport 1 BijsteHing VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 27 /46

2.7.3 Technologische ontwikkelingenDe ICT voor internet-of-things ontwikkelt zich snel. Projecties (onder andereGartner) voorzien de eerste applicaties de komende jaren en volledige acceptiedoor de markt in 2020. Milieusensoren worden bovendien steeds goedkoper.Projecties geven aan dat de prijs in 2022 met 3 ordes zal dalen (Een gassensorsysteem kost nu USD 100-250 en zal in 2022 minder dan 1 USD kosten).Beide ontwikkelingen gaan het grootschalig inzetten van milieusensoren mogelijkmaken.

Industry Status

Hype Facing technical chaUengesand market reality: Soon!

loT is ctirrently facing technical challenges in the hype process. First complete and dedicatedsensors are expected in 2016. Optimized sensors will appear in 2020, when market acceptancewill begin.

, YOtE

Hype cyclus van de lnternet of Things (Gartner)

Dezelfde ICT-diffusie zal in de komende jaren ook effect hebben op de circulaireeconomie in de vorm van nieuwe producten en diensten voor eindgebruikers(Accenture, 2014) bijvoorbeeld door de verspreiding van specifieke digitalemarktplaatsen, grotere potentie voor sensor-gestuurde onderhouds- enreparatieprogramma’s en de introductie van nieuwe diensten. Met de verdereverspreiding van ICT komt ook een grotere beschikbaarheid van (open) data enandere bedrijfsondersteunende ICT-diensten, zoals data met betrekking tot deproductie van secundaire grondstoffen (afval), ICT systemen voor het monitorenvan gedrag en logistieke processen en data-gedreven tools voor productontwerp.Daarnaast zijn er verscheidene disruptieve materiaal- en procestechnologischeontwikkelingen die een grote invloed kunnen hebben op productontwerp enmateriaalgebruik; denk hierbij bijvoorbeeld aan nanotechnologie,productietechnologie als bijvoorbeeld 3D-printing, atomic layer depositie of hetprinten van elektronica op rol, de verduurzaming van de energievoorziening viaopslag en conversïe van energie (solar, warmte). De kunst is om dezeontwikkelingen op het gebied van data, ICT en productie-innovaties te combinerenin nieuwe circulaire producten.

2.1.4 RoIvanTNODe belangrijkste uitdaging die TNO rond de hiervoor aangesneden thema’s voorzichzelf ziet ligt in de ondersteuning van de samenleving en direct betrokkenen metde co-creatie van nieuwe technologieën en methoden. Met voortschrijdende

First integrated loTsensors —

beginning of widemarket

First wave ofsensors

dedicated to loT

2014 2016 2020 Time

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 28 / 46

inzichten, ontwikkelingen en innovaties, zal er sprake zijn van continue transitie. Ditbetekent ook een andere manier van werken waarin de klassiekeopdrachtgever/nemer relatie steeds meer zal worden vervangen doorprivaaUpublieke samenwerkingen waarin alle stakeholders betrokken zijn. Dit zalgebeuren aan de hand van twee specifieke programma’s in het totaal van de TNOroadmap Milieu en Duurzaamheid, ni. Sense4Environment” en “CirculaireEconomie”. Binnen dit programma worden onderzoeksactiviteiten in vierverschillende Vraaggestuurde Programma’s Milieu en Duurzaamheid (ministerieInfrastructuur en Milieu), Watertechnologie (Topsector Water), Human Health RMNano en Environmental Technologies (Topsector HTSM) uitgevoerd op basis vanvraagsturing van verschillende stakeholders, alsmede projecten voor valorisatie vandeze opgebouwde kennis in projecten met diverse stakeholders.Dit document heeft specifiek betrekking op het Vraaggestuurde Programma Milieuen Duurzaamheid en de vraagsturing vanuit het ministerie van Infrastructuur enMilieu, maar gezien de relatie met andere activiteiten wordt de samenhang met deandere vraaggestuurde programma’s ook geschetst.

2.2 Visie en ambitie

2.2.1 Visie en ambitie voor het programma Sense for Environment (54E)We spelen daarop in met een aanpak die de filosofie van the Internet of Things”volgt: het grootschalig milieusensoren plaatsen in netwerken en de daaruitkomende data te combineren met andere databronnen en vervolgens weten tevertalen in informatie dat een handelingsperspectief voor burgers, bedrijfsleven enoverheid biedt.Milieu blijft een aandachtspunt, maar de speelruimte om maatregelen nemen wordtsteeds kleiner. Er is daarom sterke behoefte om maatwerk te kunnen leveren dattekening houdt met de lokale omstandigheden en de actuele situatie. Ommaatregelen te nemen die een schone en veilige leefomgeving realiseren zondereconomische activiteiten in te perken. Een behoefte die mede door milieusensorenen daaraan gekoppelde informatiesystemen vervuld kan worden. Hiermee is hetook mogelijk de reguliere (wettelijke) meetnetten te moderniseren. Met de recenteontwikkelingen in goedkope, energiezuinige, draagbare milieusensoren en ICTvoorzien we bovendien een verschuiving van monitoren naar rechtstreeksaansturen van milieufactoren en blootstelling, fijnmazig in ruimte en tijd. Er ontstaannieuwe mogelijkheden voor chronisch zieken, medewerkers in hoge risicowerkomgevingen en het verhogen van de leefbaarheid in het algemeen.Onze domeinkennis op het gebied van luchtkwaliteitsmodellen, bijbehorendelaboratorium faciliteiten en hoogwaardige ICT kennis geeft onze ‘right-to-play’ ophet gebied van milieumonitoring en sensoriek. Meet nadruk op gezondheid enveiligheid (thuis en arbeid) zal de klassieke milieudomeinen verbreden naarbinnenmilieus en persoonlijke blootstelling, dus veel meer gericht op deeindgebruiker.

2.2.2 Visie en ambitie voor het programma Circulaire Economie (CE)In de visie van TNO kan de daadwerkelijke implementatie van een meer circulaireeconomie bijdragen aan een duurzamere samenleving, met een kleinere milieuvoetafdruk en aan een robuustere economie, waar toegevoegde waarde en banengecreëerd worden door nieuwe economische activiteiten en waar de nationalehandelsbalans gunstig wordt beïnvloed. Deze toegevoegde waarde ontstaat nietzomaar: laaghangend fruit is in onze samenleving reeds geplukt en een


daadwerkelijke verandering hang af van enerzijds technologieontwikkeling enanderzijds maatschappelijke en institutionele veranderingen.Het programma Circulaire Economie draagt bij aan daadwerkelijke veranderingendoor overheid, bedrijfsleven en NGOs te ondersteunen in hun strategie gericht opeen meer circulaire benadering van productie-consumptieketens. TNO zal hiervoordata-gedreven modellen en instrumenten (door)ontwikkelen die ondersteunen opbijvoorbeeld productontwerp, keten- of regio-verkenningen of onderzoek naar dejuiste ‘economies-of-scale” waarin nieuwe technologische ontwikkelingen wordenmeegenomen om hun mogelijke impact te kunnen beoordelen. Dergelijkgereedschap zal de ontwikkelkosten voor nieuwe producten en diensten moetenreduceren en op deze manier nieuwe mogelijkheden, voorbij het laaghangend fruit,bereikbaar moeten maken. Zo wordt een concrete bijdrage geleverd aan gerichteinvesteringen op het gebied van (bijvoorbeeld) nieuwe methoden voor hergebruiken recycling van afval in stedelijke gebieden en van innovatieve materiaal- enproductietechnologieën.

2.3 Impact doelen 2020

Om de genoemde ambities te realiseren, organiseert TNO het onderzoek op gebiedvan milieu en duurzaamheid in twee programma’s Sense4Environment (S4E) enCirculaire Economie (CE). De beoogde doelen voor beide programmalijnen zijnrespectievelijk:• S4E. Een verbeterde leefkwaliteit met name in stedelijke gebieden, bijdragend

aan een winst van het aantal gezonde levensjaren en 20% mindermilieuklachten. De focus ligt hierbij op luchtkwaliteit, waterkwaliteit en externeveiligheid.

• CE: Reductie van de ecologische en materiaalvoetafdruk door het ontwikkelenen implementeren van schaalbare en overdraagbare oplossingen in stedelijkeliving labs, resulterend in 25% reductie van gebruik van grondstoffen en een 10%reductie van broeikasgassen voor de gekozen waardeketens. Daadwerkelijkebijdrage aan economische groei en banencreatie in (m.n.) stedelijke regio’s a.g.v.de identificatie en co-creatie van circulaire producten en diensten.

2.4 Afbakening van de Vraaggestuurde Programma’s

Zoals in de inleiding genoemd omvatten de programma’s Sense4Environment enCirculaire Economie de inzet vanuit vier verschillende VraaggestuurdeProgramma’s . De volgende tabel geeft de samenhang en de gebieden waarop deverschillende activiteiten betrekking hebben. Vraaggestuurde Programma’s uittopsector Water en HTSM richten zich sterk op technologieontwikkeling zoalsbepaald in afstemming met deze topsectoren. In het Vraaggestuurde ProgrammaMilieu en Duurzaamheid ligt voor Sense4Enviroment de nadruk op luchtkwaliteit enbestrijkt daarbinnen de gehele keten van sensortonwikkeling, modelinterpretatie enontwikkeling van diensten die leiden tot een duidelijk handelingsperspectief inclusiefde ondersteunende ICT; voor Circulaire economie de nadruk op het analyserenvan processen, stromen, ICT ontwikkeling, identificeren van kansen vooreconomische ontwikkeling. Het zal duidelijk zijn dat tussen de verschillendeVraaggestuurde Programma’s inhoudelijke raakvlakken bestaan, maar de opzetvan de programmering zorgt ervoor dat de resultaten van de verschillendeactiviteiten herkenbaar te rapporteren zullen zijn.


.

5,,

5,

0‘‘

. 0

.c E‘ =0

, tt05, - c

o.> >c °‘>

Ontwikkeling van De hele keten vanstofspecifieke sensoren sensorontwikkeling, Tools risico assess,emt

Ontwikkeling van

c voor waterkwaliteit en modelinterpretatie tot van nieuwestofspecifieke sensoren

‘ Sense4Environment

:bijbehorende 1Cr voor diensten met nanomaterialen voor het

voor luchtkwaliteit. Focus

. real-time uitlezen en hanteerbare informatie, milieuop nieuwe

rn E verwerken, focus op luchtkwaliteitsensorprincipes.

E5, Harde technologie Resource and waste flow

ontwikkeling (materialen, in urban areas Harde technologie

o processen) tbv ontwikkeling (materialen,Circulaire Economiewaterreiniging,hergebruik in kader van

Industrial value fromprocessen) tbv design for

circulaire economiecircular approaches

recyling, recycling

2.5 Open innovatie en samenwerkingen

2.5.7 Programma Sense4EnviromentOp 28 September 2015 start het open-innovatie lab CASTEL (Centre for AllignedSTudies on Environment & Life) waar Universiteit Utrecht, Deltares en TNOgezamenlijk milieulaboratiumfaciliteiten delen en gaan samenwerking opmilieuvraagstukken. De inbreng van TNO richt zich op de milieusensoren waarin deandere partijen zich bij gaan aansluiten. Deltares beschikt overwaterkwaliteitsmodellen en is daarin complementair aan onze expertise. CASTEL iseen omgeving van open-innovatie van waaruit we nieuwe partners ensamenwerkingen gaan exploreren en opzetten. We richten ons op sensor enservice providers (bijvoorbeeld NXP-NL, Philips, Comon Invent, Airsense Analytics),ontwikkelaars van lucht/water behandelingssystemen (bijvoorbeeld Philips,Siemens) en industrie, gemeentes, waterschappen, RIVM en DCMR en NGO’s alsMilieudefensie, Longfonds en Astmafonds. Het milieusensorlab zal nauwsamenwerken binnen al bestaande netwerken en programma’s, zoals het AirEASinitiatief in Eindhoven en NanoNextNL. Met verschillende partners uit industrie encollega onderzoeksinstituten zoals Fraunhofer en VTT Finland zijnonderzoeksvoorstellen ingediende bij H2020 en Artemis voor komendestrategieperiode.

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 31! 46

TNO’s bijdrage aan CASTEL en vorm gegeven in het programmaSense4Environ ment:• Sensor platforms en laboratorium faciliteiten voor de ontwikkeling van

milieusensoren• Meetinstrumenten om milieusensoren in het veld te testen• Modellen en simulatietools om sensordata te vertalen in hanteerbare informatie

voor de eindgebruiker• lOT en big data architecture om sensornetwerken op te zetten en te koppelen

aan beslissingsondersteunende instrumenten

2.5.2 Programma Circulaire EconomieHet onderzoek binnen het programma Circulaire Economie zal zich in toenemendemate richten op specifieke regio’s en specifieke (ketens van) sectoren. Stedelijkeregio’s zijn knooppunten van materiaalstromen en bieden uitgelezen kansenhergebruik op een ander niveau te brengen. Samenwerking zal zich vooral richtenop de metropoolregio Amsterdam (waarin onder meer de Amsterdam EconomicBoard, de gemeente Almere en Schiphol/gemeente Haarlemmermeer eenbelangrijke trekkende rol spelen) en Rotterdam (waar TNO met het HavenbedrijfRotterdam, Van Gansewinkel en de Rabobank participeert in het CircularityCentre). Consortia gericht op precompetitief onderzoek naar specifiekemateriaalstromen en/of sectoren moeten bijdragen aan daadwerkelijke stappen opweg naar waardecreatie. Ketens die zich mogelijk daarvoor lenen zijn debouwsector, de polymeerindustrie, elektronische systemen e.d. Nadereverkenningen zijn nodig om definitieve keuzes te maken, waaronder zeker ooknadere afstemming met het ministerie Infrastructuur en Milieu. Voor de verdereontwikkeling van deze onderzoeksinitiatieven zal de verbinding met de topsectorenHTSM, Logistics, Water, Agro-Food verstevigd en geconcretiseerd worden.Aansluiting bij kennisprogramma’s van NWO (Complexiteit, Circulaire Economie)wordt ontwikkeld.

W-7

Iï’IL

ICT (big) data L1d experiments


TNO is actief in verschillende initiatieven met ministeries van Infrastructuur enMilieu, Economische Zaken en Buitenlandse Zaken en zal actief zijn en blijvenbinnen de EU-28 (onder andere in de EIT Raw Materials en in relevanteHorizon2o20 calls van DG Research).

2.6 Vraaggestuurd Programma Milieu en Duurzaamheid 2016

2.6.7 Programma Sense4EnvironmentHet Programma S4E zal zich in 2016 in het Vraaggestuurde Programma Milieu &Duurzaamheid richten op:• Ontwikkeling van nieuwe prototypes voor goedkope, draagbare betrouwbare

sensoren voor luchtkwaliteit en waterkwaliteit. De aanpak ligt naar verwachtingop het gebied van het aanbrengen van functionele oppervlakken op optischevezels om speciale optische eigenschappen te ontwikkelen. Samenwerking metHolst en Europese halfgeleider industrie (NXP, Infineon) en 3TUs.

• Doorontwikkeling van bestaande goedkope, commercieel verkrijgbare sensoren.Daarbij richten we ons op het nauwkeuriger krijgen, corrigeren voor drift enandere parameters (andere componenten, temperatuur, luchtvochtigheid).Samenwerking wordt met onder andere DCMR en RIVM.

• Het ontwikkelen van crowdsourcing methodieken waarbij enerzijds persoonlijkeinformatie op maat wordt geleverd en anderzijds de sensorinformatie wordtgebruikt om globale informatie voor beleidsdoeleinden wordt verkregen.Daarmee samenhangend wordt onderzocht hoe sensordata op persoonlijkniveau vertaald kan worden in een duidelijk handelingsperspectief en hoe ditdoelmatige aangeboden kan worden via apps of andere diensten. Samenwerkingmet onder andere Aireas Eindhoven waarbinnen we pilots gaan uitvoeren. HetIRAS is een belangrijke kennispartner op dit onderwerp.

• Het ontwikkelen van early-warning systemen voor industrie en havengebieden ende directe omgeving. Hier wordt een combinatie gevolgd van stationairenetwerken en draagbare sensoren voor bijvoorbeeld hulpdiensten enmedewerkers in hoge risico omgevingen.

• Verdere integratie van sensornetwerken en modellen. Huidige modellen voorlucht/waterkwaliteit zijn voorzien van data-assimilatie technieken om metmetingen gekalibreerde modelresultaten te maken in analogie metweersverwachtingen. De technieken dienen als basis om ook sensordata te gaanintegreren. Daarbij speelt de grotere onnauwkeurigheid een rol. Wanneer wordtsensordata verworpen? Hoe gaan we om met storingen? Kunnen combinatiesmet wettelijke monitoringsstations en goedkope sensoren worden gemaakt?Kunnen goedkope, minder nauwkeurige sensoren online gekalibreerd wordendoor modelmatige koppeling met referentiemeetmethoden?

2.6.2 Aansluiting bij kennisagenda Ministerie van Infrastructuur en MilieuMet deze activiteiten beogen we langs twee lijnen aan te sluiten bij dekennisbehoefte van het ministerie van Infrastructuur en Milieu. De eerste betreft hetprogramma ‘Gezonde en Slimme Stad’ en via het Kennis Centrum Healthy UrbanLiving (KCHUL) waarin TNO participeert. We dragen bij via de ontwikkeling vangeschikte draagbare milieusensoren voor persoonlijke blootstelling, het ontwikkelenvan diensten die een handelingsperspectief bieden en crowdsourcing techniekenom de informatie geschikt te maken voor beleidsdoeleinden.De tweede is de behoefte van het ministerie van Infrastructuur en Milieu om dewettelijke meetnetten te moderniseren. Inhoudelijke bijdragen zijn het testen en

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leetomgeving 33 146

verder ontwikkelen van nieuwe en commercieel verkrijgbare sensoren en deactiviteiten van verdere integratie van sensoren, wettelijke meetstations enmodellen. Er is een samenwerkingsovereenkomst met DCMR waarvoor de plannennog verder uitgewerkt dienen te worden. Er zijn gesprekken gevoerd met RIVM enECN om mogelijkheden tot samenwerking te verkennen.

2.6.3 FocusMet dit programma brengen we verdere focus aan in het VraaggestuurdeProgramma Milieu en Duurzaamheid door volledig in zetten op het lab voormilieusensoren en bijbehorende diensten en producten. Dit betekent dat een aantalwerkzaamheden gestopt of afgebouwd gaan worden. Dit betreft geluidsonderzoeken externe veiligheid. De expertise op gebied van emissiemodellering engrootschalige lichtkwaliteit wordt sterker ingezet op het sensor lab en middelen voorverdere investeringen voor de modellering van grootschalige luchtkwaliteit trachtenwe binnen opdrachten en internationale onderzoeksprogramma’s te verkrijgen.

2.7 Circulaire Economie

Het Programma CE zal zich in 2016 in het Vraaggestuurde Programma Milieu &Duurzaamheid richten op:• Resource and waste flow in urban areas• Industrial value from circular approaches

en is gebaat bij aansluiting van en balans tussen deze twee programmalijnen.Logistieke processen zijn daarvoor bijvoorbeeld van belang en zullen wordenmeegenomen waar relevant.Binnen de lijn “Resource and waste flow in urban areas” is in afgelopen jaren(onder andere door EU-projecten als Exiopol, CREEA en MCS) een erkende ensterke positie opgebouwd op het gebied van de analyse van nationale en regionalemateriaalstromen en hun ecologische en economische impact. De vertaling vandeze theorie naar een handelingsperspectief in de praktijk dient zich vooral opregionaal en gemeentelijk niveau af te gaan spelen. In 2015 is daar ervaringopgedaan in activiteiten voor onder andere Amsterdam, Rotterdam, Almere enFlevoland. De vertaling (en visualisatie) van generieke materiaal- en afvalstromennaar het gemeentelijk niveau zal verder moeten worden ontwikkeld om voor lokalebestuurders en vervolgens ook ondernemers handvatten te bieden voorvervolgacties en investeringen.Met name het gebruik van producten, en de manier waarop zij afval worden, zal inhet programma van 2016 aandacht krijgen om in steden tot vervolgacties te komen.Het gebruik en de inzameling van afval vind immers daar grotendeels plaats endaarmee vallen ook de (economische) voordelen van beter beleid gericht opafvalpreventie (onderhoud, hergebruik en recycling) in de stad. Hiertoe zal TNOlokale stakeholders ondersteunen bij het prioriteren van beleid voor bepaaldeproducten en diensten, waar grote voordelen te verwachten zijn door bijv. betereverwerkingstechnologie of afvalinzameling en —scheiding. Het resultaat zal eeninnovatie-agenda voor afvalpreventie en —verwerking voor steden en regio’s zijn.Op basis van de kennis ontwikkeld in deze programmalijn, zal TNO ook in staatblijken een concrete bijdrage te leveren aan het vaststellen van indicatoren en ICTsystemen die de voortgang van de implementatie van een circulaire economiehelpen monitoren. Ondersteuning zal worden gevonden bij activiteiten in het


programma Complexity voor de ontwikkelingen van heterogene agent basedsysteemmodellen, waarbij oa gedragsbeïnvloeding wordt bestudeerdDe lijn ‘Industrial value from circular approaches” richt zich op de ontwikkelingen entoepassen van methodes en instrumenten om met het bedrijfsleven te komen totmultidisciplinaire pre-competitieve consortia voor de ontwikkeling van concreteproducten en/of diensten. Dit moet leiden tot het creëren van toegevoegde waardeonder een geringere voetafdruk. Eerste aanzetten in de keuze van prioritaire ketenszijn in 2015 verricht, onder andere in het kader van het RACE-programma van hetministerie van Infrastructuur en Milieu. Onder andere voor de sectorenpolymeerindustrie, bouw en elektronische en high-tech- equipment dient eenresearch-agenda te worden opgesteld die ingaat op disruptievetechnologieontwikkeling met een meer circulair karakter (bijvoorbeeld upcycling,modulair productontwerp of de invloed van ICT in hergebruik en onderhoud). Ook‘softe’ aspecten zoals gedragsverandering, benodigde weten regelgeving,financiering en de juiste businessmodellen zullen worden bekeken om barrièresvoor deze technologieontwikkeling in kaart te brengen. Dit moet ons in staat stelleneen roadmap op te stellen die deze barrières helpt slechten. De aansluiting bijmeer technologisch georiënteerde Vraaggestuurde Programma’s en TKI’s zalgezocht worden om snel van theorie naar consortiumvorming te komen.De combinatie van beide programmalijnen zal ertoe moeten leiden dat initiatievenop regionaal of sectorniveau eerder gescout worden, sneller van steekhoudendeanalyses worden voorzien, sneller door de innovatietrechter gaan en dus snellerleiden tot economisch relevante activiteiten en groei.

2.7.7 Aansluiting bij kennisagenda Ministerie van Infrastructuur en MilieuDe twee geschetste programmalijnen binnen het programma Circulaire Economiedragen concreet bij aan de beleidsdoelstellingen van het ministerie vanInfrastructuur en Milieu zoals verwoord in de VANG-notitie. Onderstaande tabelgeeft schematisch weer hoe deze lijnen samenhangen aan de geformuleerdebeleidsambities.

Vraaggestuurde Programma Milieu enDuurzaamheid Circulaire Economie 2016

VANG notitie Industrial value from Resource and wastecircular a oroaches flow in urban regions

Verduurzamen aan de voorkant van deketenVerdu urzaming consumptiepatronenVerbetering van de afvalscheiding eninzamelingBestaand afvalbeleid richten op circulaireeconomieAanpak specifieke ketens en afvalstromenHet ontwikkelen van financiële en anderemarktprikkelsKennis en onderwijs verbinden aancirculaire economieVereenvoudigen van meetmethoden,indicatoren en keurmerken

tabel geeft schematisch weer hoe deze lijnen samenhangen aan de geformu eerdebeleidsambities.


3 Smart Cities

3.1 Inleiding

In dit hoofdstuk vindt u de Bijstelling 2016 van het Meerjarenprogramma (MJP) vanhet Vraaggestuurde Programma Duurzame Leefomgeving, deelprogramma SmartCities.

Het meerjarenprogramma loopt gedurende de vierjarige strategische planperiodevan TNO van 2015 tot en met 2018. Het Meerjarenprogramma is een nadereinvulling van het strategisch plan van TNO dat is ingediend bij het ministerie vanEconomische Zaken en is behandeld en vastgesteld door de Tweede Kamer. Vandit plan is Smart Cities een deelonderwerp met een eigen strategische roadmap.Het Meerjarenprogramma voor het deelprogramma Smart Cities staat inhoudelijkonder regie van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu, DG Ruimte en Water.

De vraagsturing vanuit de TNO Roadmap Smart Cities is verdeeld over tweeSpeurwerkprogramma’s, te weten Speurwerkprogramma Thema DuurzameLeefomgeving en Speurwerkprogramma Thema Mobiliteit en Logistiek1.Onder het Speurwerkprogramma Thema Duurzame Leefomgeving valt deuitwerking van de thema’s Smart Urban System, Energie Neutrale Steden enSlimme en Gezonde Steden.

De Bijstelling omvat geen verandering op hoofdlijnen, maat een naderespecificering van de kennisvragen en kennisproducten naar de drie hiervoorgenoemde thema’s Smart Utban System, Energie Neutrale Steden en Slimme enGezonde Steden.

De afgelopen maanden is de inhoud van het De Bijstelling 2016 inhoudelijkafgestemd met het ministerie van Infrastructuur en Milieu, DGRW. Tevens iscontact geweest in verschillende gesprekken met Infrastructuur en Milieu — KIS enBinnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties - Programmadirectie Agenda Stad.

3.2 Proces en inhoud van de vraagsturing

De vraagsturing vanuit het Ministerie van Infrastructuur en Milieu is gebaseerd opbeleidsopgaven en lopende programma’s binnen het ministerie, primair vanuit DGRuimte en Water. Vanuit het ministerie Binnenlandse Zaken en Koninkrijkrelatieswordt hierin gezamenlijk opgetrokken vanuit de Agenda Stad.

Vanuit TNO wordt aangesloten op de SKIA Infrastructuur en Milieu 2012-2016Infrastructuur en Milieu maakt ruimte’ evenals de nadere uitwerking in de SKIADGRW uit 2013.

1 Onder het Speurwerkprogramma Thema Mobiliteit en Logistiek valt de uitwerking van hetthema Duurzame Stedelijke Mobiliteit (Sustainable Urban Access and Mobility). Voor devolledigheid is dit in bijlage 1 weergegeven. Dit wordt onder onderliggendSpeurwerkprogramma niet verder uitgewerkt.


In generieke zin op het gehele programma Smart Cities wordt verbinding gemaaktmet de Agenda stad en ontwikkelingen omtrent de Omgevingswet en NationaleOmgevingsvisie.

Vanuit de deelprogramma’s (Smart Urban System, Energie Neutrale Steden enSlimme en Gezonde Steden) wordt gericht aansluiting gezocht bij het programmaSlimme en Gezonde Stad, SER Energie Akkoord en ontwikkelingen rondom deBasisregistratie en Laan van de Leefomgeving.

Het is de gezamenlijke wens dat TNO en het Ministerie van Infrastructuur en Milieuregelmatig contact hebben omtrent de vraagsturing, de resultaatmonitoring en dekennisdisseminatie. Op strategisch niveau vindt dat reeds plaats met DG Ruimte enWater (Hans Teijl, Nathalie Harrems, Kees de Jong, Willemieke Hornis). In 2016 zaldit verder geïntensiveerd worden door ook op het niveau van de deelprogramma’sinhoudelijke contactpersonen te benoemen, waar minimaal twee keer per jaar pluszo vaak als er aanleiding voor is, contact over de inhoudelijke planning enmonitoring te organiseren.

3.3 Visie en focus deelprogramma Smart Cities

Steden zijn zenuwcentra voor economische groei, sociale interactie en innovatie.Naar verwachting woont 70 procent van de wereidbevolking in 2030 in een grotestad. Nu al wonen 1,5 miljard mensen in de 600 grootste steden van de wereld. Diesteden zorgen voor bijna 60% van het bruto wereldproduct (global GDP).Verstedelijking blijkt essentieel om een duurzame economische groei te bereiken.Tegelijkertijd stelt juist deze ontwikkeling ons voor enorme uitdagingen op hetgebied van gebruik van natuurlijke hulpbronnen, belasting van het milieu en deleefbaarheid in steden.

Steden moeten zich dus slimmer gaan ontwikkelen willen zij deze uitdagingensuccesvol aan kunnen gaan. Slimmer door op een integrale wijze naar de diverseaspecten van een stad te kijken en die onderling met elkaar in verband te brengen.Slimmer door meer gegevens in ‘realtime’ over de stad te verzamelen en teverrijken en deze vervolgens op het juiste moment en op de juiste plek terbeschikking te stellen aan bedrijven, bestuurders en burgers. Maar ook slimmerdoor het experiment letterlijk op straat te brengen. Geen innovaties achter hetbureau bedenken maar samen met burgers, bedrijven en bestuurders concreteoplossingen realiseren.

In dit onderdeel van het Vraaggestuurde Programma komen onderzoeksthema’saan de orde, die gericht zijn op het verbinden van technologische, sociale ensysteeminnovaties in verschillende domeinen van een stedelijk systeem. Deinnovaties betreffen het verbeteren én onderling verbinden van “urban operations”,“city services” en “urban (re)design” met behulp van moderne ict technologie.

1 TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leetomgeving 37 /46

Bij urban operations”, gaat het om het beter benutten van de fysiekeinfrastructuren, zoals openbare ruimte, wegen, energiesystemen en hetwatersysteem. Al deze structuren maken gebruik van ICT en vormen samen hetmetabolisme van een stedelijk systeem. De afzonderlijke subsystemen kunnenworden opgevat als onderdelen van één geïntegreerd stedelijk ICT systeem: eensmart urban system. Met nieuwe ICT technologie kan dit beter, efficiënter en meerin samenhang met verschillende stedelijke functies worden georganiseerd.Een tweede component van een smart city betreft het geheel van stedelijkediensten voor en door burgers en bedrijven (city services): de verbinding tussen hetfysieke en sociale systeem. Diensten kunnen gericht zijn op een bereikbarebinnenstad, schone lucht in de stad, veilige schoolroutes, banen in de buurt,sportmogelijkheden in de buurt, diensten gericht op lokale samenwerking, etc. Vaakzijn ze gericht op een specifieke bevolkingsgroep: jonge schoolgaande kinderen,werkenden of zelfstandig wonende hoogbejaarden. Deze diensten maken gebruikvan hetzelfde smart urban system. Via deze diensten worden gegevens verzameldover het gebruik van de stad en stedelijke voorzieningen.De derde component betreft de ruimtelijke structuur van de stad en de wijze waaropde ruimtelijke inrichting en ruimtelijke ontwikkeling is georganiseerd (urban(re)design). Steeds vaker vallen in het kader van stedelijke planning, onderzoek enontwerp samen. Nieuwe ict-technologie is voor het combineren van ontwerp enonderzoek beschikbaar. Men spreekt over evidence-based design en geodesign.Het verbinden van innovaties in deze drie domeinen kan bijdragen aan de kwaliteitvan leven in en de economische concurrentiekracht van steden.

Vanuit verschillende kanten wordt in Nederland gewerkt aan een nationale ICTarchitectuur, die de basis is voor innovaties op de drie deelgebieden. Alsbeleidscontext voor dit onderdeel van het Vraaggestuurd programma, heeft TNO devolgende ambities gekozen:1. Europees niveau: de Europese ambities van DG Connekt om tegen 2020 jaarlijks

160 miljard euro aan inkomsten (1% van het BNP van de EU) en 2,5 miljoennieuwe banen te genereren door ontwikkelingen op cloud gebied te stimuleren.Standaardisatie, vergaande digitalisering van de overheid en een Europesecloud zijn belangrijke pijlers voor dit beleid. Verschillende DG’s hebben eengemeenschappelijk programma Smart Cities ontwikkeld. Dit EIP Smart Citiesricht zich op a significant improvement of citizens’ quality of life, an increasedcompetiveness of Europe’s industry and innovative SMEs together with a strongcontribution to sustainability and EU’s energy en climate targets”(SlP 2014).

2. Nationale E-overheidsbeleid. Vanuit de missie “één service, meer gemak” werktde Nederlandse overheid in het verlengde van de EU agenda aan eendigitalisering van de werkprocessen binnen de overheid en de communicatie met

De drie componenten van een smart city


burgers en bedrijven. Voor Leefomgeving zijn naast de programma’s die vallenonder E-overheid, de digitale stedenagenda en de digitalisering van hetomgevingsbeleid (GOAL: zie punt 4) belangrijk.

3. De Nationale Omgevingsvisie, die in 2018 zal worden vastgesteld. Stedelijkevisies in Nederland. Hierin worden onder meet de hoofdlijnen van stedelijkeontwikkelingen vastgelegd. Deze zijn tot stand gekomen via lokale, regionale ennationale discussies, in de samenleving, binnen de overheid en in de politiek.TNO wil ICT-innovaties ontwikkelen die dit complexe besluitvormingsprocesondersteunen.

4. De digitalisering van de nieuwe Omgevingswet als onderdeel van smartcommunities en als onderdeel van de nationale kennisinfrastructuur.

5. De Agenda Stad en daarbinnen vooral de relatie met de volgende domeinen(uiteraard in samenhang met de overige domeinen): slim en duurzaam stedelijkvervoer, gezonde en groene steden, stedelijke energietransitie en toepassingvan data en slimme technologie in steden.2

6. Ruimte geven aan de participatie samenleving en lokale economischeinitiatieven, dat een terugkerend thema is in lokale stedelijke vraagstukken.

De komende jaren wil TNO samen met bedrijven, kennisinstellingen en overheidnieuwe stedelijke diensten en bijbehorende ICT tools (smart city concepten)ontwikkelen die direct of indirect3 bijdragen aan het versterken van de regionaleeconomie. Hierbij wordt gewerkt langs twee onderzoekslijnen. Een technische lijn(smart urban system; toepassing van data en slimme technologie in steden) enmeer inhoudelijke lijn (de drie eerder genoemde domeinen vanuit Agenda Stad:slim en duurzaam stedelijk vervoer4, gezonde en groene steden5, stedelijkeenergietransitie6) (zie onderstaande figuur).

2 Ministerie van BZK, Brief aan de Tweede Kamer, Voortgang Agenda Stad, 26 juni 2015,kenmerk 2015-0000307564Denk bijvoorbeeld aan: versterken van regionale productie-consumptieketens, versterken vanvestigingsmilieu of het bijdragen aan een veilige en gezonde leefomgeving

‘ Hierna te noemen Thema ‘Duurzame Stedelijke Mobiliteit’Hierna te noemen Thema ‘Slimme en gezonde steden’.

6 Hierna te noemen Thema ‘Energie neutrale steden’

Energieneutra’esteden

CDuurzamestede1ijmobfltet

Sllmme engezondesteden

t TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 39/46

1. Bijdragen aan de ontwikkeling van een smart urban system. Dezeontwikkeling vindt plaats in samenwerking met providers op het gebied van urbanoperations, bedrijven gericht op city services, de overheid, CBS en anderekennisinstellingen. Het gaat met name om het verbinden van realtime data metandere informatie over stedelijke gebieden. De markt betreft de sturing enoperationeel beheer van stedelijke processen en diensten voor bewoners,bezoekers en bedrijven (denk bijvoorbeeld aan toepassingen inverkeerscentrales, meldkamers van veiligheidsdiensten en opschalen van degegevens naar stedelijke indicatoren). De genereerde informatie dient niet alleenals sturingsinformatie in operationele processen maar kan ook worden verwerktnaar informatie (“evidence”), voor ontwerp en planningsprocessen.

Gewerkt wordt aan twee innovaties.a. Big data handling in complexe systemen: standaardisatie in

gegevensopslag en gegevensuitwisseling zodat smart city oplossingenkunnen worden opgeschaald. Het ontwikkelen van software tools voor hetcombineren van zeer uiteenlopende databronnen (realtime,basisregistraties, teksten, etc.) waarbij regels samenhangend metkwaliteitsborging en privacy eisen in acht worden genomen. Dezedatavoorzieningen worden gebruikt om voor verschillende doeleindenbusiness intelligence te ontwikkelen (bijvoorbeeld voor verkeerscentrales,het beheer van smart grids maar ook beslissing ondersteunende systemenvoor stedelijke planning). Het idee is om in samenwerking met partners,vraaggestuurd, generieke componenten voor verschillendeanalysemethoden te ontwikkelen.

b. Smart urban system: het ontwikkelen van bouwstenen voor een systeemarchitectuur waarin tools voor urban operations, city services en stedelijkeplanning / gebiedsprocessen gebruik maken van een gemeenschappelijkgegevens-inwinsystemen, analysetools en visualisatie encommunicatietools.

2. Bijdragen aan implementatie van de ICT infrastructuur voor beleid eninnovaties in de volgende domeinen: energie neutrale steden en slimme engezonde steden.

Voor deze twee thema’s worden de innovaties beschreven onder het voorgaandepunt, en worden deze in living labs ingevuld. Daarnaast wordt vanuit de thema’seen bijdrage geleverd aan:

a. Tool om toekomst scenario’s door te tekenen van allerlei verschillendeindicatoren

b. Bijdragen aan de Laan van de Leefomgeving.c. Tools ter ondersteuning van de energieke samenleving. De ontwikkeling

van de nieuwe omgevingsvisie en een beperkt aantalgebiedsontwikkelingen worden als living lab” gebruikt.

d. Bijdragen aan regionale kennisclusters in samenwerking met hogescholenen universiteiten.

e. Ontwikkelen van een evaluatiekader voor smart city projecten gericht opversterking van business modellen en governance structuren.


In de volgende twee subpatagrafen worden de twee lijnen, Smart Urban System ende twee inhoudelijke thema’s — Energie Neutrale Steden en Slimme en GezondeSteden, verder uitgewerkt.

3.4 Ontwikkeling Smart Urban System

A. Toolkit voor big data handling (Urban Strategy)Hoe kan de dagelijks gegenereerde gegevensstromen in onze steden bijdragenaan duurzame economische ontwikkeling? En welke tools kunnen hiervoor wordenontwikkeld? Om deze vragen te beantwoorden is het belangrijk dat de gegevensvertaald worden naar informatie. Hierbij spelen standaardisatie en het ontwikkelenvan tools voor data analyse een belangrijke rol.In het recent gepubliceerde Operational Implementation Plan van het EuropeanInnovation Partnership on Smart Cities and Communities (OIP), zijn verschillendeonderzoeksprioriteiten geformuleerd die bijdragen aan het beantwoorden van dezevragen. In de onderstaande figuur zijn de thema’s van het OIP samengevat.

Voor de ontwikkeling van de beoogde tools is TNO actief op de volgendeprioriteiten: big data toolkit, kennisdeling, performance-indicatoren, analyse tools,concepten voor open data en data standaarden.Aan de hand van drie maatschappelijke thema’s wordt in samenwerking metbedrijven gewerkt aan het in beeld brengen van de toepassingsmogelijkheden vandoor de stad en infrastructuur gegenereerde data. Daarvoor worden steden eninfrastructuren als “living labs” gebruikt om ideeën te vertalen naar proof ofconcepts. Hierbij wordt aangesloten bij onderwerpen in andere TNO programma’s(bijvoorbeeld lJkdijk, het ontwikkelen van milieusensoren in het programma milieuen duurzaamheid en andere tools die voor beleid van ministeries lenM en VWS zijnontwikkeld). Verkend wordt welke kansen en knelpunten bestaan bij het gebruik vangegevens voor het ontwikkelen van business cases voor urban operations en urbanservices. In dit kader werkt TNO nauw samen met gemeenten en stedelijke regio’s(met name Utrecht, Almere en Rotterdam/MRDH), waterschappen en provinciesenerzijds en providers anderzijds.

SustainableUrban (SustainableDistrict” f IntegratedMobilfty & BuiltEnvlronment Infrastructure &

Processes

1 t

_____] _____

Onderzoeksthema’s EU Bron SIP EIP smart cities 2073.

TNO-rapport 1 Bijstelling VP 2016 Thema Duurzame Leefomgeving 41/ 46

B. Presentatie en communicatie Platform (common sense) en data-in winsystemen(any sense)

In de vorige strategieperiode is gewerkt aan een definitiestudie voor een openurban operating platform.

users! ‘ . -nhabftants 1 t ...— Âk businesses 4i government

-,‘. _——1 1i

__________

t • +t _•_ 9f9JW l •ftï

____

—

___ ___

t t’- 1 II tt ,‘ -\._ / 1

/ 4bstratJon and crass*Secloral integration

1

t f. -

-t tt t

1 t

Op basis van de verkennende studie zal in de komende VraaggestuurdeProgramma periode de functionaliteiten van het open urban operating system (infiguur aangeduid als smart city platform) worden ontwikkeld. De EU market placevoor Smart Cities wordt als test bed” gebruikt. Dit draagt bij aan een sterke positievan Nederlandse steden in dit netwerk. TNO werkt hiervoor intensief samen metpartijen die tijdens de innovatie-estafette het contract smart cities hebbenondertekend.Naast de EU market place zal met een beperkt aantal instituten en bedrijven eenurban lab worden ingericht waarin de tools worden gedemonstreerd. Via lopendecontacten met China en een samenwerking opgezet in het kader van KC HULworden verbindingen gelegd met stedelijke ontwikkelingen in VS en China.

In 2016 staan de volgende kennisvragen centraal:1 Hoe organiseren we de steden in Nederland tot een structurele aanpak op

het gebied van SmartCities2. Welke governance structuren zijn hiervoor nodig om dit mogelijk te maken3. Welke ICT componenten zijn nodig voor een SmartCity platform, hoe

sluiten componenten van verschillende partijen op elkaar aan, welke eisenstellen we aan de leveranciers van deze componenten

4. Hoe versnellen we de data in steden zodat er sneller en vaker databeschikbaar is in plaats van alleen jaarlijkse cijfers.

5. Hoe kan Real-Time (lnternet of Things) data gebruikt worden in combinatiemet andere data en informatie

6. Hoe kan data gebruikt worden om beleid en uitvoering te sturen7.

1 Phys.caIb*as*iuck.

r’

Beeldplaat Smart city Bron TNO flagship Smart Cities

Hoe kan redesign in de stad gestimuleerd worden


Dit leidt in 2016 tot de volgende kennisproducten:1. Overzichtsartikel met een stappen plan voor succesvolle smart cities in

Nederland met zowel de besturing (processen en governance) als detechniek nodig in ICT en de oplossingen in specifieke domeinen

2. Smart City benchmark voor de G5 voor zowel ICT als domeinen3. Combinatie van producten CommonSense en UrbanStrategy tot

UrbanSense4. Uitbreiden van eerste pilots naar G5 aanpak5. Opschaling van eerste pilot naar primair operationeel proces

3.5 Bijdrage aan de implementatie van het Smart Urban System voor de thema’senergie neutrale steden en slimme en gezonde steden7

In de Vraaggestuurde Programma periode tot 2014 is gewerkt aan een integraalplatform voor stedelijke planning: Urban Strategy. Inmiddels wordt het platformsuccesvol toegepast in de planontwikkelingsfase (inspraak, MER en MKBA). Langsdeze weg zal de komende Vraaggestuurde Programma periode nieuwefunctionaliteiten worden ontwikkeld. De ambitie is om dit platform een belangrijke rolbij besluitvorming in stedelijke planning te geven en dit voor zoveel mogelijk partijente ontsluiten (aansluiten bij “uitnodigingsplanologie”). De te ontwikkelenfunctionaliteiten zijn in de volgende figuur samengevat.

De inrichting von stedelijke gebieden verandertmee met de ontwikkelingen in de samenleving eneconomie. Hierbij spelen het natuurlijk systeem(klimaat, natural resources), technologischeinnovoties (bijvoorbeel in mobiliteitsytemen) en U rba n Strategyligging een belongrjke rol. Steden die in staat zijn

aantrekkelijk te zijn en blijven voor mensen en van sectorale schemabsaties van de stad naar eenbedrijven zijnde groeipolen in de globaliserende Integratie platform voor operationeel beheer vaneconomie. Gebruik von lCTzalhierbij, naast stedelijke lnftastructuren ,gebouwen en gebieden,kwaliteit (bijv stedebouwkundig concept) een Integrale planning, gebledsontwikketing enbelangrijke ralspelen. realisatie van projecten

L Pan Sri utegy GecdesiqiiUse case: Urban Strategy platform voor integrale planntngen platform integratie van

beheer van infrastructuren, gebouwen en wijken multi source sensin9networks, andere

Integraal Data databronnen, modellen, datamodel Op waardenorientalie exploratie & presentatie

(politiek) qerangschikte tools, 4d visualisatie enStromen indicatoren (inhoud en augmentedreality, senousenergie proces)• Smart city wheel ga e aciiei cmiwater mmd operatmonalisermng ‘

materialen

___

producten —mensen ‘“‘.

Occupatie

infrastructuur

ondergrond

Het thema Duurzame Stedelijke Mobiliteit’ wordt in het Vraaggestuurde Programma Mobiliteiten Logistiek verder uitgewerkt en is geen onderdeel van het Vraaggestuurde ProgrammaDuurzame Leefomgeving. Voor een beknopt overzicht zie bijlage 1.

Figuur implementatie van smart city concepten in het omgevingsbeleid


Hierbij wordt vanuit de thema’s energie neutrale steden en slimme en gezondesteden aangesloten met het ontwikkelen van kennis en instrumentarium om smartcity concepten voor een duurzame leefomgeving te ontwikkelen.Hieronder wordt voor beide thema’s benoemd welke kennisvragen geformuleerdzijn en welke kennisproducten voor 2016 zijn voorzien.

3.5.1 Energie neutrale steden: kennisvragen en kennisproductenVoor het thema energie neutrale steden zijn de volgende kennisvragengeformuleerd:

1. Welke kansen voor lokale energie besparing en lokale decentraleduurzame opwekking zijn met de huidige technologie beschikbaar en hoekan informatie over deze kansen via een webportal beschikbaar wordengesteld aan lokale initiatiefnemers?

2. Wat zijn de ontwerpcriteria & randvoorwaarden van een multicommoditynetwerk in de MRDH?

3. Op welke manier kunnen financiële effecten van energiebesparing en lokaleopwekking worden meegenomen in renovatie, transformatie en nieuwbouw(gebiedsexploitatie)?

4. Welke ict-componenten heb je nodig en hoe sluiten deze aan bij anderecomponenten van ict architecturen gericht op ontwikkeling beheer engebruik van stedelijke gebieden?

5. Hoe vindt er opschaling en versnelling van de energietransitie in degebouwde omgeving plaats?

In 2016 zijn de volgende kennisproducten voorzien:1. Bijdrage aan versie webportal Nationale Energie Atlas/PICO.2. Artikel over de wijze waarop informatie over energiesystemen en

technologische innovaties kunnen worden gevisualiseerd voorverschillende actoren op de energiemarkt

3. Tenminste drie pilots in steden waarin portal is toegepast.4. Voorbeelden boek voor financiering van duurzame energiesystemen.5. Deelname aan EU programma smart cities — energie.6. Onderzoeksprogramma MRDH.7. Database multicommodity network MRDH.

3.5.2 Slimme en Gezonde steden: kennisvragen en kennisproductenVoor het thema slimme en gezonde steden zijn de volgende kennisvragengeformuleerd:

1. Hoe kunnen verschillende gegevensstromen worden gebruikt om deleefomgevingskwaliteit betaalbaar te meten en te monitoren?

2. Welke wensen en eisen stellen huidige en toekomstige bewoners aansteden, hoe kunnen deze worden gemeten en welke stedelijkeontwikkelingsstrategieën passen hierbij?

3. Welke nieuwe stedelijke activiteiten ontstaan er en hoe beïnvloeden dezede kwaliteit van de stedelijke leefomgeving

4. Wat zijn de financiële stromen voor duurzame ontwikkeling en transformatievan stedelijke gebieden?

5. Welke strategieën zijn denkbaar om stedelijke leefmilieus aantrekkelijk enbetaalbaar te houden?


6. Wat zijn de succes- en faalfactoren van beleid gericht op het langerzelfstandig wonen van ouderen in stedelijke gebieden?

In 2016 zijn de volgende kennisproducten voorzien:1. Voorbeeldenboek voor smart communities (verbinden van stedelijk ontwerp

en healthy urban living).2. KC HUL kennisinvestering: formuleren van gezamenlijke kennisagenda,

integreren van indicatoren en modellen KC HUL partners in TNOdashboarding (Urban Strategy).

3. Modelcomponenten Urban Strategy voor vastgoed modellering,kostenanalyse en gezond ontwerp.

4. Visualisatie componenten Common Sense voor stedelijk ontwerp(indicatoren voor succes- faalfactoren transformatie en vernieuwbouw enindicatoren voor slimme en gezonde steden).


Bijlage 1 - Duurzame Stedelijke Mobiliteit

Doelstellingen van de VRAAGGESTUURDE PROGRAMMA roadmap DuurzameStedelijke Mobiliteit:1. Het bieden van oplossingen voor kwalitatief hoogwaardige en duurzame

mobiliteit van personen en goederen en het verbeteren van de toegankelijkheidvan de stedelijke gebieden.

2. Het bieden aan bestuurders van inzichten in de impact van maatregelen opalles dat beweegt in de stad vanuit personen en logistiek en m.b.t.doorstroming, veiligheid en milieu.

3. Een systeem waarmee op basis van real-time data en key performanceindicators een stad in kaart wordt gebracht met betrekking tot verkeersstromen,emissies, geluid en energieverbruik, zowel voor de auto, vracht, fietsen, lopenals openbaar-vervoer.

Voor het Vraaggestuurde Programma zijn de volgende kennisvragengeformuleerd:1. Hoe kan de relatie tussen gedrag en gedrag beïnvloedende

beleidsmaatregelen worden gemodelleerd en op welke wijze kan dit model(Fountain) worden gevalideerd en gecalibreerd?

2. Wat is de informatiebehoefte voor beleid met betrekking tot het bevorderen vanfietsen en lopen in de stad, in de verschillende fasen van besluitvorming(planvorming, planuitvoering en plan realisatie)?

3. Wat is de informatiebehoefte voor burgers die gezonde keuzes op het gebiedvan wonen, werken en mobiliteit willen maken? En welke apps passen daar hetbeste bij?

4. Welke ICT systeemcomponenten zijn nodig voor de inrichting van Smart UrbanMobility toepassingen gericht op duurzame verkeersmanagement in stedelijkegebieden?

5. Welke ICT systeemtechnologie is nodig voor een aanzienlijke versnelling vanhet maken van modelberekeningen in dit domein?

In 2016 wordt in het Vraaggestuurde Programma gewerkt aan de volgendekennisproducten:1. Gekalibreerde toepassing van het gedragsmodel Fountain in cases gericht op

Beter Benutten projecten in stedelijke regio’s. En in het project: H2020Empower.

2. Platform voor meten gedrag van mobilisten voor beoordeling gedragsgerichtemaatregelen voor veilige en duurzame bereikbaarheid van de stad. In 2015-2016 gaat TNO in afstemming met en mede gefinancierd door steden (bijv.Amsterdam, Utrecht) dit verder ontwikkelen richting fietsen in stedelijk gebied.

3. Integraal dashboard voor smart urban mobility plans (inclusief infographics enmodelanalyses). Onderbrengen in nieuw H2020 project SUMA. Deze SUMPmethodiek laten aansluiten op MIRT analyses voor personenmobiliteit enprogramma Meer Bereiken.

4. Stedelijk verkeersmanagement 2.0 gebaseerd op Urban Strategy met zeersnelle verkeersmodellen voor multimodale netwerken. In 2016 Proof of conceptvan een vervanging van het Q-blokmodel (o.a. toegepast in LMS NRM) dooreen veel snellere variant (factor 100) in parallelle software architecturen. Usecase in het project ITEA-MACH.


5 Ondertekening

Delft, 15 september2015 TNO

/7:/ /

Ir. L.J,J-Kusters--AIgerneen Directeur

Thema Duurzame Leefomgeving - Bijstelling 2016 (TNO-rapport ...

Documents

Transcript of Thema Duurzame Leefomgeving - Bijstelling 2016 (TNO-rapport ...