SPEU RWERKPROGRAMMA THEMA DUURZAME LEEFOMGEVING

TNO-rapport

Speu rwerkprogramma Thema Duu zameLeefomgevingBouw en lnfrastructuurEnvironment & SustainabilitySmart Cities

Datum 29 september 2014

Auteu(s) Dr. H.M.E. MiedemaDr. lr. E.L.J.P. TielemansDr. M.A.J. Linde

ExemplaarnummerOplageAantal pagina's 48 (incl. bijlagen)

Aantal bijlagenOpdrachtgeverProjectnaamProjectnummer

Alle rechten voorbehouden.Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel

van druk, fotokopie, microfìlm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande

toestemming van TNO.

lndien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van

opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voonruaarden voor

opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende tezake tussen de partijen gesloten

overeenkomst.Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan.

@ 2014 TNO

Gebouwde OmgevingPrincetonlaan 6

3584 CB UtrechtPostbus 800153508 TA Utrecht

www.tno.nl

T +31 88 866 42 56F +31 88 8664475

SPEU RWERKPROGRAMMA THEMA DUURZAME LEEFOMGEVING

INO-rapport I

1

2

2.1

2.22.32.42.52.62.7

1t47

I nhoudsopgave

Voorwoord .................2

Programma Buildings and lnfrastructure ...,.,................3lnleiding...... ..............3Trends........ .............4lnnovatiethema's en technologielijnen............ ...................8Programmalijn lnfrastructuur ............ ...........11Programmalijn Bouwkwaliteit........... .............15Programmalijn Energie Gebouwde Omgeving ................'lBSamenwerking en strategische partnering ......................22

Programma Milieu en duurzaamheid en Smart cities,....,..,. ...........25lnleiding...... ............25Roadmaps.. ............3'lProgrammalijnen binnen Milieu en Duurzaamheid................ ..............33Smart Cities ......... .....................40

Ondertekening.............. ..............47

Bijlage(n)Geen inhoudsopgavegegevens gevonden.

3

3.1

3.33.4

3.5

ïNO-rapport I2t47

1 Voorwoord

TNO richt zich op waarde-creatie in economische en maatschappelijke zin door het

versnellen van innovatieprocessen in coöperatie met bedrijven, kennisinstellingen

en overheden. De innovaties waarop TNO zich deze strategieperiode (2015-2018)mee bezighoudt, betreffen vijf belangrijke transities voor de Nederlandsesamenleving:1. lndustrie: Van economische stagnatie naar groei in hoogtechnologische industrie

2. Gezond Leven: Van ziekte en zorg naar gezondheid en gedrag

3. Defensie en Veiligheid: Van veelsoortige dreigingen naar beheersbare risico's

4. Leefomgeving: Van knelpunten door urbanisatie naar vitale stedelijke regio's

5. Energie: Van conventionele bronnen naar duurzame energiesystemen

Hiervoor zijn roadmaps ontwikkeld. Een roadmap bevat een stappenplan voor het

ontwikkelen van een nieuwe waardeketen voor de Nederlandse economie. Een

roadmap beschrijft de innovaties (technologisch, sociaal en systeem) per

(onderdeel van de) transitie en de rollen van deelnemende partijen. De tijdhorizon

beslaat een periode van zo'n tien jaar en de planningshorizon omvat een periode

van vier jaar (2015-2018).De TNO activiteiten gericht op de domeinen van het ministerie lenM en hetministerie BZKz¡n grotendeels geconcentreerd in het TNO thema Leefomgevingmet daarin de volgende roadmaps:1. Logistics & mobility2. Environment & sustainability3. Buildings & infrastructures4. Smart cities

Het Meerjarenprogramm a 201 5-2018 van het Maatschappelijke Thema Duurzame

Leefomgeving is onderdeel van het Strategisch Plan TNO 2015-2018 en beschrijft

de hoofdlijnen van de kennisontwikkeling ten behoeve van een aantalbeleidsdomeinen van het ministerie lenM en het ministerie BZK. Het betreft met

name beleidsthema's, die spelen 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 kennisinfrastructuur van de overheid.

Het Maatschappelijke Thema Duuzame Leefomgeving is vooralsnog in hetverlengde van de vorige strategie periode onderverdeeld in 2 Vraaggestuurdeprogramma's:

1. Buildings and lnfrastucture (v/h Duurzaam Bouwen)2. Environment and Sustainability; Smart Cities (v/h Stedelijke Ontwikkeling)

Het Vraaggestuurde programma Buildings and lnfrastucture is verbonden met degelijknamige Roadmap Build ings and I nfrastructu re. Het Vraaggestu urdeProgramma Environment and Sustainability; Smart Cities omvat 2 programmalijnen:

Environment and Sustainability en Smart Cities , elk gekoppeld aan de gelijknamige

Roadmaps.

TNO-rapport I

2 Programma Buildings and lnfrastructure

2.1 lnleiding

3l 47

Dit vraaggestuurd programma richt zich op kennisontwikkeling binnen de roadmap

Buildings and lnfrastructure.

ln het kennisprogramma bij de roadmap Buildings and lnfrastructure worden vier

programmalijnen onderscheiden:.lnfrastructuur. Bouwkwaliteit. Energie gebouwde omgeving. Glastuinbouw

Dit VP Bouw en lnfrastructuur betreft de eerste drie lijnen.

Het kennisprogramma bij de roadmap Buildings and lnfrastructure staat niet op

zich, maar is verweven in het totaal aan activiteiten op het desbetreffende gebied.

De volgende type activiteiten en producten in het kader van de roadmap zijn te

onderscheiden:. lnnovatie van Middelen en Systemen: voor inspectie, monitoring, data

management, beslissingsondersteuning en regelprocessen. Deze producten

worden onder meer gebruikt door beheerders van infrastructuur en/ofgebouwen en in de glastuinbouw, door service providers, of door eigenaren engebruikers van energiesystemen.

¡ lnnovatie van Materialen en Componenten: constructieve materialen, asfalt,

coatings, beschermende en reparatiemiddelen, componenten en apparatenvoor energiesystemen. Hierin werkt TNO samen met ontwikkelaars en

fabrikanten van materialen, producten, en systemen, en met ontwerpers,bouwers en installateurs.

. Hoogwaardige Advisering: TNO ondersteunt eigenaren en beheerders vaninfrastructuur, gebouwen, en kassen, hun service providers, ontwerpbureaus,en bouwbedrijven en hun toeleveranciers met hoogwaardig advies op basis van

laboratorium-onderzoek, veldtesten en bureaustudies.. Onderbouwing en ondersteuning bijde invulling van Wetten, Normen en

Richtlijnen: 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 elkaar

verweven in opdrachten, of geheel of gedeeltelijk gesubsidieerde activiteiten. Een

deel van de (deels) door de Nederlandse overheid gesubsidieerde activiteiten vindtplaats in het kader van Vraaggestuurde Programma's (VP's), die voor een

strategieperiode worden vastgesteld. Dit VP Bouw en lnfrastructuur vult voor de

strategie 2015 - 2018 de kennisontwikkeling voor de drie aangeduide

programmalijnen (lnfrastructuur, Bouwkwaliteit, Energie gebouwde omgeving)grotendeels in.

TNO+apport I

2.2

2.2.1

4l 47

De roadmap Buildings and lnfrastructure voor de periode 2015-2018 is in 2013114

tot stand gekomen in nauwe afstemming met overheden en marktpartijen in de

sector. Kennisontwikkeling is een belangrijk onderdeel van de roadmap. ln dithoofdstuk worden de daar beschreven innovatiethema's met gestelde doelen en

daaraan gekoppelde kennisontwikkeling samengevat in paragraaf 2.3. Eerst

worden in paragraaf 2.2 de achterliggende trends voor de keuze van de thema's en

doelen beschreven.

Trends

Van ontwerp, nieuwbouw naar prestatie, beheer bestaande voorraad

De vervangingswaarde van de Nederlandse civiele infrastructuur is ca. 350 miljard

euro [CBS], voor gebouwen is dat ca. 1300 miljard euro [CBS]. Als gevolg van

veroudering van de voorraad gebouwen en infrastructuur wordt de komende

decennia een gestaag toenemende onderhouds- en vervangingsopgave verwacht.

Dit brengt steeds hogere kosten met zich mee. Om deze kosten beheersbaar te

houden 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 de

verwachting dat de kosten voor de instandhouding van deze assets in de komendejaren sterk toeneemt. Op het gebied van waterbouwkundige constructies (sluizen

en stuwen) is de uitdaging nog groter. De leeftijd is vaak hoger. Daarnaast is de

functionele levensduur vaak langer, waardoor de technische levensduur eerderreden is voor vervanging dan bij weginfrastructuur. Naast de weg-, rail-, en

waterinfrastructuur ligt er een zeer grote opgave voor onderhoud en beheer van

kabels en leidingen.

De verwachting is dat totale jaarlijkse kosten voor onderhoud en vervanging van

civiele infrastructuur van ca. 6 miljard euro per jaar nu, in 2030 zijn opgelopen toteen veelvoud van dit bedrag. Vanwege het intensieve gebruik van onze

infrastructuur en de hoge (maatschappelijke) kosten van verstoringen, is het van

groot belang dat ook hinder (indirecte kosten) bij onderhoud en vervanging tot een

minimum beperkt wordt.

Het grootste deel van de gebouwvoorraad in Nederland is van na 1945. Deze is niet

alleen gerealiseerd tijdens de wederopbouw, maar ook gedurende de decennia van

economische groei daarna. lnmiddels is een flink deel van deze gebouwvoorraad

minder bruikbaar vanwege een overschot aan vierkante meters kantooroppervlakte,

een aantal gebieden met krimpende bevolking, verouderde installaties, en als

consequentie van een teruglopende onderhoudsstaat. De verschuiving van de

focus op nieuwbouw naar onderhoud en renovatie vraagt om een integrale

benadering van het vastgoed. Om tot een verlenging van de exploitatieperiode van

de bestaand bouw te komen, zal de factor levensduur van toegepaste

bouwproducten en installaties een essentiële rol gaan spelen. Speciale aandacht is

hierbij nodig voor monumentale gebouwen. Productinnovaties en innovatieve tools

om bestaande gebouwen en nieuwe onderhouds- en renovatietechnieken te

TNO-rapport I

5l 47

beoordelen worden belangrijk om grip te krijgen op onderhoud en renovatie, en

voor het optimaal beheersen van het operationele proces.

2.2.2 Energie-enmateriaalgebruik

ln Nederland en veel andere Europese landen is ca. 35% van het primaire

energiegebruik, 50% van het grondstoffenverbruik en circa 30% van het vervoer,

watergebruik en CO2-uitstoot gerelateerd aan de gebouwde omgeving. Mede

gedreven door Europese regelgeving stellen overheden, bedrijven en burgers

steeds hogere eisen aan het reduceren van de energieconsumptie, het opwekken

van duurzame energie, het sluiten van grondstofketens en het terugbrengen van de

CO2-uitstoot. Een kentering is op mondiaal niveau echter nog niet zichtbaar.

De ultieme nationale en Europese ambitie ten aanzien van de gebouwde omgeving

is een klimaat-neutrale gebouwde omgeving medio deze eeuw en een circulaire

economie voor materialen.

Het Energieakkoord voor duurzame groei omvat stappen in de richting van een

energievoorziening die in 2050 volledig klimaat-neutraal is. Voor 2030 wordt voor

gebouwen gestreefd naar ten minste gemiddeld labelA. ln het Energieakkoord is

het streven voor de gebouwde omgeving voor 2020 om ten minste de doelstellingen

uit de Europese energie-efficiëntie richtlijn (EED), de herziening van de richtlijn

energieprestatie van gebouwen (EPBD) en de richtlijn Ecodesign te realiseren, en

verder:o 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;o utiliteitsgebouwen: energiebesparende maatregelen met een terugverdientijd

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

lnvesteringen in energie-efficiëntere producten, productietechnieken en

hernieuwbare 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 eLrro's besparen die we nu besteden

aan kolen, olie en gas. Bovendien zou het tienduizenden nieuwe banen creëren in

de bouw en toeleverende industrie. Door fors in te zetten op energiebesparing en

een slimme uitrol van hernieuwbare energie worden de energiekosten voor burgers

en bedrijven beheersbaar gehouden. Daarbij moetworden bedacht dat de

energierekening van een gemiddeld huishouden 5 tot 6 procent van het

huishoudinkomen bedraagt (voor huishoudens met een laag inkomen ligt het

percentage nog hoger).

lnnovatieprogramma Energiesprong, uitgevoerd in opdracht van het Ministerie

TNO-rapport I

6t47

van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties, heeft met marktpartijen Nul-op-de-

meter prestatiecontracten afgesloten. Bij een "Nul Op de Meter" nieuwbouwwoning

zijn de in- en uitgaande energiestromen voor gebouwgebonden energiegebruik(ruimteverwarming, -koeling, warm tapwater gebruik) en het gebruik van

huishoudelijke apparatuur (incl. verlichting) op jaarbasis per saldo nul. Hierbij geldt

tevens dat:. Op basis van de EPG norm moet de woning voor het gebouw-gebonden

energiegebruik een EPC hebben kleiner dan 0;o Aanvullend daarop levert de woning een minimum hoeveelheid elektriciteit per

jaar 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 straalvan 10 kilometer rondom de woning.

De prestatiegarantie in de contracten betreft minimaal de energieprestatie volgens

bovenstaande definitie. Aanvullend worden prestatiegaranties ven¡vacht 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 randvoonrvaardevoor een succesvolle transitie is dat het comfort- en gezondheidsniveau ingebouwen toeneemt, of op zijn minst gelijk blijft.

De Roadmap to a Resource Efficient Europe stelt dat het bestaande beleid rond

energie-etficiëntie en hernieuwbare energie zijn focus moet verbreden en moet

evolueren naar een beleid gericht op grondstoffenefficiëntie. Wonen is een van de

drie prioritaire sectoren, naast mobiliteit en voedselvooziening. Aanpak van

specifieke ketens en afualstromen als die in de bouw en infra, past ook goed in het

beleid van het Ministerie van lnfrastructuur en Milieu gericht op Van Afual Naar

Grondstof (VANG)

De beheerders van infrastructuur volgen de algemene lijn in hun

duurzaamheidsdoelstellingen. Het Rijk en de andere overheden in Nederland

hebben besloten om duurzaam in te kopen, om zo de markt te stimuleren tot

duurzaam produceren. Dit geldt ook voor de GVlAÂ/-sector. Hiervoor zijn ambitieuzedoelen vastgesteld. Zo wilde het Rijk in 2010 voor honderd procent duurzaam

inkopen. Gemeenten, provincies en waterschappen streven naar honderd procent

in 2015. Om duurzaamheid binnen de G\ÂM-sector te stimuleren, en ambities te

realiseren werken overheden, bedrijfsleven en kennisinstellingen samen inDuurzaam GW^/.

2.2.3 Gegevens inwinnen en benutten

Er kan steeds meer gemeten en gemonitord worden en de capaciteit om de

meetgegevens op te slaan neemt toe, als ook de mogelijkheden om van deze

TNO-rapport I7 147

gegevens gebruik te maken. Werden voorheen metingen met een specifiek doel en

voor een specifieke (eenmalige) uitkomst uitgevoerd, tegenwoordig zijn de

resultaten van de diverse metingen steeds meer voor iedereen beschikbaar. Er

ontstaat een toenemende behoefte om bruikbare gegevens efficiënt in te winnen, te

beheren, en deze Ie veftalen naar informatie waarmee betere sturing en

besl u itvorm ing be re ikt wordt.

De verschuiving die plaatsvindt van ontwerp en nieuwbouw naar prestatie en

beheer stelt specifieke eisen op het gebied van monitoring en beheer van data.

Door de geschiedenis van constructies en installaties in cijfers beschikbaar te

hebben, kunnen betere beslissingen over beheer en onderhoud worden genomen.

Zo heeft Rijkswaterstaat inmiddels het Data lnformatie 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. Efficiênte inwinning van gegevens

met meten en monitoren, en koppeling van deze gegevens met modellen dieprestaties berekenen kan de kosten van beheer en onderhoud beheersbaar houden

en de beschikbaarheid vergroten.

Om energiebesparing te realiseren is inzicht nodig in de grote hoeveelheid data die

installaties genereren. ln de praktijk blijkt dat een groot deel van de

gebouwinstallaties niet het verwachte potentiele rendement levert. Voor verbetering

van energieprestatie en controleerbare afspraken hierover is vertaling van

meetgegevens naar bruikbare informatie over verlangde prestaties

(energieverbruik, comfort) nodig. Daarnaast is met intelligente regeling van het

binnenklimaat en lokale energieopwekking en -opslag veel energie te besparen.

Met het toenemend belang van monitorings- en regelsystemen wordt het kwetsbare

karakter van informatie een punt van aandacht. Naarmate informatiesystemen een

grotere en cruciale rol gaan spelen, is hun robuustheid en veiligheid van

toenemend belang.

2.2.4 Veranderderoloverheid

De overheid verschuift voor haar kerntaken van'uitvoeren' naar'regie voeren'. Dit

leidt tot andere vormen van sturing en contracten, substantiêle overheidskrimp en

een afnemend kennisniveau binnen de overheid. Dit geldt voor de rijksoverheid,

maar ook lagere overheden hebben te maken met een schaarste aan technisch

inhoudelijk personeel. Dit leidt tot toenemende aandacht voor samenwerking met

kennisinstellingen voor kennisborging.

Sinds enkele jaren stellen overheden verantwoordelijk voor infrastructuur zich intoenemende mate op als netwerkbeheerders. De kennis met betrekking tot het

ontwerpen en onderhouden wordt daarbij meer bij de markt belegd en ook de wijze

van aanbesteden wordt hierop afgestemd via zogenaamde prestatiecontracten

(maintain, DBM, DBFM). Tegelijkertijd moet de overheid haar kerntaken met steeds

minder middelen uitvoeren. Asset management stuurt in toenemende mate op de

TNO-rapport I8t47

Life Cycle Kosten (LCC) waarbij prestaties als beschikbaarheid en veiligheid

gedurende de gebruiksduur centraal staan. Om te komen tot optimale oplossingen

voor aanleg, beheer en onderhoud dienen de risico's die hierbij van belang ztjn te

worden gekend en beheerst. lnnovaties bij marktpartijen zijn nodig om de

uitdagingen aan te kunnen. Belangrijk voor de acceptatie van innovaties is dat de

risico's ervan op termijn zijn te overzien en beheersen.

De overheid verzet ook haar bakens voor onderhoud gebouwen. Zij zal niet langer

sturend zijn middels regelgeving, maar legt de verantwoordelijkheid bij de

bouwkolom zelf. De overheid stuurt erop dat de bouwkolom komt tot een

significante verbetering van de bouwkwaliteit en beter luistert naar de wensen van

de bouwconsument. ln verband hiermee zal de Nederlandse bouwsector moeten

komen tot breed uitgezette innovaties om de kwaliteit van de gebouwvoorraad op

het gewenste peil te brengen/houden.

Ook op energiegebied verandert de rol van de overheid. Burgers en bedrijven

worden ondersteund bij het zelf nemen van maatregelen om woningen

energiezuinig te maken en zelf energie op te wekken, waardoor ze hun

energierekening kunnen verlagen. Steeds meer mensen nemen het initiatief om zelf

energie te produceren, alleen of met anderen in een coöperatie. Ons land telt

inmiddels zo'n 300 coöperaties ('energieke samenleving').

2.3 lnnovatiethema's en technologielljnen

Met voorgaande trends als achtergrond, richt TNO zich voor bouw en infra in de

periode 2015-2018 op twee innovatiethema's: lnstandhouding gebouwen en

infrastructuur en Energie en duurzaamheid. Op deze thema's gaat TNO gericht

kennis ontwikkelen om haar rol als innovatie- en kennispartner voor de sector

(overheid en bedrijven) te versterken, en samen met de sector ambitieuze

doelstellingen te realiseren. Daarbij richt TNO zich op de volgende

ledrelsslelrae!:1 "i"?ï,äiåîriir¿::f"ffi i:rîTrå en (eners e,

componenten, constructies en (energie)systemen

lnspectie, monitoring en datamanagement gericht op prestatie (bv

veiligheid of energieprestatie)

2. Maken: ontwikkelen van innovatieve materialen, componenten, producten

en systemen, inclusief reparatiematerialen en technieken.

De kennisontwikkeling voor de genoemde innovatiethema's wordt hieronder op

hoofdlijnen toegelicht. De volgende hoofdstukken geven de nadere uitwerking per

programmalijn (infrastructuur, bouwkwaliteit, energie gebouwde omgeving,

glastuinbouw).

TNO-rapport I

9t47

2.3.1 Innovatiethema 1: lnstandhouding gebouwen en infrastructuur

Het verlengen van de technische levensduur van infrastructuur zorgt in het

algemeen voor een verlaging van de totale kosten. Omdat de ontwerpfilosofie van

infrastructuur gebaseerd is op een conseruatieve voorspelling, wordt het

nauwkeuriger modelleren en voorspellen van het gedrag in toenemende mate

lucratief. Het aantonen van verborgen sterktes levert een substantiële bijdrage in de

verlaging van de levensduurkosten (langere levensduur). Ook het ontwikkelen van

degradatiemodellen, inspectie- en monitoring methoden, materialen en methoden

voor het voorkomen of vertragen van degradatie, en levensduur-verlengende

reparaties helpt bij het terugdringen van de kosten voor zowel infrastructuur alsgebouwen.

TNO stelt zich tot doel om samen met de stakeholders in de gebouwde omgeving

een reductie van de life cycle kosten tot stand te brengen van 20o/o in 2020 en 50%

in 2050. Om dat te kunnen realiseren zal TNO kennis ontwikkelen met betrekking

tot de onderscheiden technologielijnen:

Beoordeli ngskaders en bes/issrn g sonde rsteu n i ng

Beslissingsondersteunende systemen, waarmee de beslisser op een

gebruikersvriendelijke manier toegang heeft tot de gegevens uit monitoring en

inspectie, gemanaged via BIM en GIS systemen, via de KP|-modellen geanalyseerd

en vertaald in actuele en toekomstige prestaties van infra en gebouwen.

Modellering

Modellen waarmee de belangrijkste prestaties (KPl's) van gebouwen en

infrastructurele objecten en systemen kunnen worden voorspeld, als basis voor de

planning van onderhoud en beheer.

lnspectie, monitoring en datamanagement.

Binnen de bestaande onderhoudsaanpakken worden interventies in belangrijke

mate gepleegd als reactie op schade-incidenten, op basis van routinematige

onderhoudsschema's, of gestuurd door menselijke (visuele) inspecties. Hier kan

grote winst worden geboekt door de ontwikkeling en inzet van next generation,

geautomatiseerde monitoring en inspectie technologieën. Voor het

datamanagement is van belang BIM en GIS systemen, die primair gebruikt worden

in de ontwerp- en realisatiefase, door te ontwikkelen tot platforms die ook geschikt

zijn voor opslag, beheer en management van monitoring- en inspectiegegevens

over de gehele levenscyclus.

Maken

Meest gebruikte materialen in gebouwde omgeving zijn beton, staal en asfalt.

Focus hiervoor is veroudering/langere levensduur van deze materialen, verbeteren

van functionaliteiten, en toepassing van alternatieve, secundaire grondstoffen.

Daarnaast van belang zijn nieuwe of verbeterde preventie, en reparatietechnieken

en -materialen voor het voorkomen of afremmen van degradatieprocessen, en voor

levensduur verlenging. Ontwikkeling van versnelde proeven waarmee de

levensduur en milieuwinst van innovatieve materialen en producten betrouwbaar

kan worden bepaald, kunnen innovaties van materialen versnellen

TNO-rapport I 10t47

2.3.2 lnnovatiethema 2: Energie en duuzaamheidVia energiebesparing, duurzame lokale compacte conversie en opslag van energie

en slimme systemen is de CO2 uitstoot gerelateerd aan de gebouwde omgeving

fors terug te brengen. De introductie van maatregelen zal voor een groot deel in de

bestaande gebouwde omgeving moeten plaatsvinden en gecombineerd worden

met onderhouds- en renovatieaanpakken. Dit stelt specifieke eisen aan de

inpasbaarheid van oplossingen.

De opgave ten aanzien van het sluiten van materiaalkringlopen en

energiebesparing z'rjn nauw verweven. De uitdaging is de kringlopen te sluiten met

verlaging van het energiegebruik in de levenscyclus van de materialen.

TNO stelt zich tot doel om samen met de stakeholders voor de gebouwde

omgeving een reductie van 20o/o CO2 tot stand te brengen in 2020 en energie-

neutrale gebieden in 2050. Om dat te kunnen realiseren zal worden ingezet op

kennisontwikkeling met betrekking tot de volgende technologielijnen:

Beoordel ingskaders en bes/lssrn g sonderste u n i ng

Activiteiten gericht op beoordelingskaders kunnen plaatsvinden in verband met de

verdere ontwikkeling van energieprestatie regelgeving. Meer specifiek zullen zegericht worden op planning van energiesystemen in de wijk en op het ontwerp van

het klimaatsysteem voor kassen in verschillende regio's van de wereld.

Modellering

Modellen waarmee de belangrijkste prestaties (KPl's) op het gebied van energie en

binnenmilieukwaliteit van gebouwen en milieuprestaties van infrastructuur berekend

worden, als basis voor regeling, beheer, onderhoud en renovatie.

lnspectie, monitoring en datamanagementMonitorings- en adaptieve regelsystemen in gebouw(-) en kas(installaties) voor

optimale (energie)prestaties, en maximale aanpassing aan de (wisselende)

gebruikerswensen. Ontwikkeling van BIM en GIS systemen die gebruiktworden in

de ontwerp- en realisatiefase van energiesystemen en tevens geschikt zijn voor

opslag, beheer en management van monitoringsgegevens tijdens de gebruiksfase

en daarop gebaseerde actieve sturing van het energiesysteem.

Maken

Reduceren van de energievraag in gebouwen (warmte-/koudevraag) door energie

efficiëntere en robuuste installaties en door schakelbare gebouwschil (coatings), en

reduceren van de energievraag in infrastructuur door beperking van de

rolweerstand van het wegdek en embodied energy van materialen. Ontwikkeling

van zeer efficiênte en compacte energie-conversietechnologie (thermische

zonnecollectoren, efficiënte en compacte warmtepompen voor de bestaande bouw)

en van lokale compacte thermische opslag om verschil in energievraag en aanbod

in de tijd te kunnen overbruggen. Bij al deze ontwikkelingen is van belang de

integratie van energiesysteemcomponenten in gebouwen en in de infrastructuur.

TNO-rapport I 'tl I 47

Ontwikkeling van binders voor asfalt en beton op basis van biobased materialen en

reststromen uit andere sectoren. Materialen en processen waarmee hoogwaardighergebruik van bulkmaterialen uit bouw en infra mogelijk wordt en materialen voorverlenging levensduur resulterend in minder materiaalgebruik (bv. additieven,

beschermende coatings). Materialen met meer functionaliteit.

2.4 Programmalijn Infrastructuur

De kennisontwikkeling in de onderscheiden technologielijnen (zie paragraaf 2.3)

wordt in apafte paragrafen beschreven voor (zie onderstaande tabel): kunstwerken,wegen, spoor, en kabels en leidingen. Een algemeen punt zalztjn dat de

validatiecyclus voor nieuwe ontwikkelingen zo compleet mogelijk wordt doorlopen.

Stappen daarbij kunnen zijn simulaties, tests op lab schaal en veldtesten op waregrootte in praktijkomstandigheden.

2.4.1 Kunstwerken (weg, nat, droog)

Ontwikkelingen voor kunstwerken zrjn in het bijzonder gericht op constructieve

veiligheid.

Beoorde li ngskaders en bes/rssrn gsonde rsteu n i ng

De bestaande beoordelingskaders voor de prestaties van kunstwerken ten aanzienvan veiligheid, duurzaamheid, en levensduur worden op een drietal aspecten

doorontwikkeld:o Veiligheidsfilosofie voor (nieuwe en) bestaande constructies,o Nieuwe materialen en constructievormen,. Robuustheid en multi-hazards.

Kunstwerken(weg, nat,

droooìWegen Spoor

Kabels en

leidingen

oco'3oÊ.c,(,o

Beoordelingskaderc en

besÍ'sslngson d e rste u n i ng

Modelleri ng constructies en

netwerkenv

cv

cvv(\,

(Ð

v(vvv

OV

lnspectie, monitoring en

datamanagement

g^ö

Fà

\..Eö s

Maken: materialen,

reparatietechnieken en

versnelde testsf' tef {oo

rytr

TNO-rapport I 12t47

Op het gebied van IIElte-KUIÞbgeIEgII spelen enkele specifieke ontwíkkelpunten:. Beoordeling van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van natte

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

o Belastingmodellen waarbij ook rekening gehouden wordt met mogelijkeklimaatveranderi ngen;

o KPI's voor kritische sterkte-eigenschappen van beton- en staalconstructies.

Daarnaast is de beoordeling en beslissingsondersteuning voor de tunnelvan detoekomst een specifiek punt van aandacht, met daarbij focus op tunnel{echnischeinstallaties en veiligheidsregimes voor tunnels.

Modellering constructies en netwerken. Modellering van vermoeiingsgedrag en dynamische aspecten bij stalen

(verkeers- en spoor)bruggen;o Modellering van materiaaldegradatieprocessen zoalswapeningscorrosieen

ASR en het effect daarvan op het draagvermogen (veiligheid op termijn);. Ontwikkeling multi-scale aanpak om verschillende tijdschalen te verbinden en

zo nodig te verbinden met stappen op de afstandschalen;. Responsmodellering van het vermoeiingsgedrag van constructies (evenals

portalen, masten e.d., langs de infrastructuur) en het gedrag bij (extreme)

dynamische belastingcondities bij spoor- en verkeersbruggen;. Modellering van de effecten van onderhoudsmaatregelen op de levensduur.o Ontwikkeling probabilistische belasting- en responsmodellen voor constructies

blootgesteld aan bijzondere belastingvormen zoals brand en explosies,voornamelijk gerelateerd aan tunnels,

. Stochastische belastingmodellen voor'shallow depth, small magnitude

earthquakes' (geïnduceerde aardbevingen) in Groningen;. Koppeling van metingen, belastingen en responsemodellering;. Belastingmodellen voor quasi statische (verkeers)belastingen en voor

vermoeiing bij bestaande constructies;. Modellering van belasting en respons bij grond-constructie-interactie (MLT);. TUdsafhankelijke modellen en curves voor corrosion fatigue van verschillende

materialen bij sluizen en waterkeringen.lnspectie, monitoring en datamanagementOp het gebied van inspectie, monitoring en datamanagement ligt de nadruk op de

vertaling van inspectie en monitoring resultaten naar informatie die gebruikt kan

worden voor beslissingen over onderhoudsplanning en asset management,

bijvoorbeeld door gebruik te maken van geavanceerde data-analyse-techniekengebaseerd op Bayesian Belief Nets:o Gebruik van nieuwe meettechnieken zoals satellietmetingen, metingen uit de

lucht en sonar wordt verder geëxploreerd;. Ontwikkeling van waarschuwingssystemen voor dynamische belaste betonnen

en stalen kunstwerken;. Ontwikkeling en toepassing van nieuwe inspectietechnieken voor het

vaststellen van de actuele staat van natte kunstwerken. ln het bijzonder de

TNO-rapport I

2.4.2

13t47

toestand van metselwerken kademuren en moeilijk te bereiken onderdelen in de

kunstwerken.

Ontwikkeling van proefbelastingconcepten voor bruggen met een kleine

overspanningen (combinatie van belasten, monitoren en beoordelen);

Faalkansvoorspelling van de hoofddraagconstructies van bruggen voor

vermoeiing, gebaseerd op inspectie van verbindingen, en met kwantificering

van de invloed van maatregelen;

Optimalisatie van inspecties op basis van monitoring bij vermoeiing

gerelateerde degradatie van (voorspelling van de restlevensduur van orthotrope

rijdekken, met update op basis van de juiste monitor- en inspectiegegevens, en

met restlevensduurberekening na reparatie en renovatie);

Voorsorteren op integratie met BIM (dataopslag en conversie bruikbare

standaarden);

Maken: materialen, reparatietechnieken en versnelde testso Ontwikkeling beton met nieuwe binders en prestatie-gebaseerde beoordelings-

methoden voor de kalibratie van duurzaamheidsmodellen voor

betonconstructies;o Ontwikkeling beton met extra functionaliteiten, natuurlijke, zelfhelende, CO2-

arme materialen (bijvoorbeeld composieten en alternatieve bindmiddelen);o lnnovatieve reparatietechnieken voor preventie en levensduurverlenging zoals

Kathodische Preventie (KP) en electrochock (inclusief een afwegingskader voor

de toepassing);o Vezelversterkte materialen voor draailager (slijtvaste, niet corroderende

materialen;. Ontwikkeling van richtlijnen voor prestatiebeoordeling van toepassing van

bijvoorbeeld vezelversterkte kunststofcomponenten en hoge sterkte beton in

natte kunstwerken;o Modellen voor het in rekening brengen van de dynamische component van

(hydraulische) belasting gerelateerd aan dynamicamodellen van responsie van

constructie;o Snelle toetsing van voorgestelde innovaties.

Wegen

Beoordel ingskaders en bes/rssrn gsonde rsteu n i ng

Voor wegen en wegconstructies richten de ontwikkelingen zich voor een belangrijk

deel op het beschikbaar krijgen van versnelde beoordelings- en beproevings-

methoden waarmee innovatieve oplossingen in de wegenbouw in een kort

tijdsbestek adequaat kunnen worden beoordeeld op kwaliteit, technische prestaties

en duurzaamheid (durability en sustainability). Doel is hierbij dat de ontwikkeling en

beoordeling van producten van marktpartijen wordt versneld en beter aansluit bij de

inkoopstrategie van de (Rijks)overheid.

Modellering constructies en netwerken

Op constructie- en netwerkniveau wordt ingezet op twee speerpunten. Op de eerste

plaats zullen kwantitatieve, probabilistische modellen voor risico gebaseerd asset

management worden ontwikkeld voor de bepaling van de invloed van onderhouds-

TNO-rapport I

2.4.3

14147

en beheersmaatregelen op de technische eigenschappen en de daaraangekoppelde prestaties van wegen (hinder, veiligheid, geluid, levensduur,

herbruikbaarheid en gezondheid). Daarnaast wordt ingezet op innovatieveontwikkelingen van nieuwe wegconcepten en -constructies met extra functionaliteit,

of betere prestaties (bijvoorbeeld stiller, energie-armer, of met minder onderhoud).

I nspectie, monitoring en datamanagement

Door de ontwikkeling van next generation inspectie- en monitoringsystemen kunnen

eigenschappen en omgevingscondities van asfalt deklagen en bitumineuzevoegovergangen momentaan en lokaalworden geregistreerd. De data uitverschillende meet- en datasystemen kunnen worden geïntegreerd in een BIM-

omgeving, en vertaald naar indicatoren voor conditie, prestatie en kwaliteit. Het doelhierbij is dat die als input benut kan worden voor asset management.

Maken: materialen, reparatietechnieken en versnelde tests

Ontwikkeling van fysisch-chemische modellen voor de prestaties van asfaltdeklagen in de tijd. Deze modellen vormen de basis voor betere voorspellingen van

degradatie en levensduur, voor optimalisatie en innovatie van nieuwe mengsels, en

voor het creëren van mogelijkheden voor hoogwaardiger recycling.

Zij worden ook gebruikt voor de ontwikkeling van asfalt met andere binders en

toeslagstoffen (vezels).

SpoorVoor spoorbruggen, -viaducten en -tunnels: zie paragraai2.4.1 Voor het spoorrichten de ontwikkelingen zich verder vooral op inspectie, monitoren en

gegevensvenrverking.

lnspectie, 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 tehalen voor 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 kaartkan 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 voozien van eenduidigebetekenis. De data op een soepele manier vertalen naar toegankelijkeinformatie, zo nodig op locatie beschikbaar.

Kabels en leidingenDe 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 onderhouds- en vervangingsopgaaf is hier bijzonder groot. Op het

2.4.4

TNO-rapport I

15147

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

zoals:. Ondersteuning van besluitvorming over onderhoud en beheer persleidingen;o Modellering degradatie leidingen en beddingen in relatie tot mogelijke

faalmechanismes (vaststellen KPI's);. lnspectie, monitoring en datamanagement van water- en gasleidingen.

2.5 Programmalijn Bouwkwaliteit

De kennisoniwikkeling in de onderscheiden technologielijnen (zie paragraaf 2.3)

wordt eerst voor Bouwkwaliteit algemeen beschreven (paragraaf 2.5.1) en daarna(paragraaf 2.5.2) aangevuld met specifieke aspecten voor (zie onderstaande tabel):

woningbouw, utiliteitsbouw, erfgoed en zorgbouw.

2.5.1 Bouwkwal ite it ge nerie k

Beoorde lingskaders en bes/nsrn g sonderste u n i ngBinnen 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: aardbevings-bestendigheid, 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 opgebouwvoorraad, op complexniveau en op elementniveau. Specifiek geldt dit voorde onderhoudssector waar integraal gaat worden aanbesteed en voor dezorgsector waar een goed ontworpen zorggebouw tot een wezenlijke optimalisatievan het zorgproces kan leiden.

WoningbouwUtiliteits-

bouwErfgoed Zorgbouw

(¡,

'åocltI('Ê€ú,

Beoordelingskaders en

besÍssrngson d e rste u n i ng

Q (Ð vModelleing constructies en

componenten

{f)cvg

rva)a

ù

rY(r)

cvQT

A)cvv

lnspectie, monitoring en

datamanagementA)

cv\ttì

ÈtO

cv\

A)ry\

'f)cv\rtì

Maken: materialen,

reparatietechnieken en

versnelde tests

.r0r

Þq"-

sfù*

rä

{re fuË

TNO-rapporl I '16 I 47

Model le ri ng 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 aardbevingen. Vooraardbevingsschade is het van belang de te venryachten schade te kunnenvoorspellen op basis van te venuachten 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)voor het gedrag bijvolgende bevingen te kunnen voorspellen om het juistemaatregelenpakket te kunnen kiezen.

. Bestaande gebouwen worden belast door extremer weersomstandigheden dantijdens h un 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.

lnspectie, 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/GlS eenvoudig toegankelijkworden gemaakt. Hiermee wordt de mogelijkheid geschapen om (bestaande)prestatiemodellen te voozien 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 in

de 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 (BlM), 3D-opnames maar ook allerlei soorten appsmaken het op dit moment al mogelijk om op ieder moment in de tijdgebouwinformatie te verzamelen en te venryerken. 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.

Maken: materialen, reparatietechnieken en versnelde testsDoor verschuiving naar prestatieafspraken treedt er een interessante ontwikkeling

TNO-rapport I

17t47

op bij de grondstof- en toeleveranciers in de bouw. Op dit moment is de productie

vaak gericht op maximaalvolume tegen laagste prijs. Door prestatieafspraken is het

mogelijk om naar'fit-for-purpose' materialen te gaan. Dit zijn materialen diegeoptimaliseerd worden voor een toepassing. Hierdoor is het mogelijkonderscheidende producten en merken te maken, met uiteindelijk een beterebusiness case. De focus ligt enerzijds op de steenachtige materialen (beton,baksteen, gi ps) en anderzijds op oppervlaktebehandelingen (coati ngs, hyd rofobeer-en verstevigingsmiddelen, etc. ).Bij het optimaliseren van de materialen wordt gekeken naar de technische aspecten(levensduur, bescherming, energieprestatie, materiaalkringloop), en tevens naar detoepassing (dragend, vormvrij, afbouw, productkringloop) en de business case(TCO, toegevoegde waarde, ketenoptimalisatie). Kennisontwikkeling zal zich ondermeer richten op:

o Transportmodellen in permeabele media voor de ontwikkeling vanbeschermingsmaterialen en {echnieken;

. Chemisch-fysische modellen van beton in de vormingsfase, naast de verdereontwikkeling van micro-structuur ontwerp tools voor ontwikkeling van beton metandere basisstotfen of nieuwe additieven;

o Versnelde tests voor de evaluatie van technische aspecten.

2.5.2 Specifieke aspecten woningbouw, utiliteitsbouw, erfgoed en zorgbouw

2.5.2.1 WoningbouwDe woningbouw wordt gekenmerkt door een relatief eenvoudige set aan woningtypologieën en een belangrijke positie van de woningcorporaties. De groteuitdaging voor deze sector is een optimaal asset management dat aansluit bij de

wensen van de eindgebruiker en de woningen betaalbaar/verhuurbaar houdt.

Aangrijpingspunten hiervoor zijn het onderhoud in combinatie met het reducerenvan het energieverbruik.

ln dit verband zal worden gewerkt aan:o 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;o Koppeling van prestatiemodellen aan BlM.

Daarnaast wordt aan materiaal/systeem in novaties gewerkt gericht op:

. Steenachtige materialen op basis van reststromen en met een lager energie- en

waterverbruik;. Coatings en mortels met toegevoegde functionaliteit (bescherming, verlenging

levensduur, signalering).

2.5.2.2 UtiliteitsbouwGroot probleem van de utiliteitsbouw is de leegstand. Een onderliggende oorzaak isdat de technische levensduur van gebouwen niet overeenkomt met de veel snellerfluctuerende vraag naar een omhulling van een operationeel proces (functionele

levensduur). Dat neemt niet weg dat verbetering en kostenbeheersing vanonderhoud een belangrijk onderwerp is. Daarbij geldt voor u-bouw (tegenoverwoningbouw) dat dit om individuele gebouwen gaat (veel verschillende typen en

weinig partijen met veel gebouwen in eigendom).

TNO-rapport I 18t47

ln dit verband zalworden gewerkt aan:. Koppelen van prestatie-indicatoren op gebouw, component en elementniveau;. Ontwikkelen van risico-gebaseerde gebouwsimulatiemodellen op het vlak van

met name brand en onderhoud;. Verdere ontwikkeling van modellen voor windbelastingen en gebouwtrillingen;

2.5.2.3 ErtgoedBij het fysieke erfgoed liggen de belangrijkste uitdagingen op enerzijds het behoudvan het erfgoed met minimale ingrepen (erfgoed waarde) en anderzijds op hetbenutbaar houden van het gebouw voor veranderende functies.

ln dit verband zal worden gewerkt aan:. Voorspellen van de levensduur van bestaand metselwerk en ingrepen met als

doel de culturele waarde te behouden, de kosten te reduceren en foutieveingrepen te voorkomen;

. Koppelen en organiseren van digitale informatie op zoweltechnisch vlak(gebruikte materialen), cultureel vlak (historie), alsook gebouwinformatie enbeslissingsondersteu n ing.

Daarnaast wordt gewerkt aan:. Versnelde degradatieproeven waarmee uitspraken gedaan kunnen worden over

de kwaliteit van bestaande en nieuwe reparatiemethoden;. Reparatiemethoden en materialen op het vlak van metselwerk, mortels en

oppervlaktebehandelingen.

2.5.2.4 ZorgbouwDe operationele kosten van een ziekenhuis zijn ordes hoger dan de ontwerp- enbouwkosten. Er valt veel te winnen door bij ontwerp en bouw zeer goed na te gaanhoe het operationele proces gefaciliteerd kan worden door het gebouw. Alsvoorbeeld: een verkeerde plaatsing van verpleegafdeling ten opzichte van OK leidttot een substantiële verlenging van de looproute en daarmee de kosten van hetpersoneel en de kans op calamiteiten.

ln dit verband zal worden gewerkt aan:. 'Evidence based design': het aantoonbaar goed ontwerpen, gecombineerd met

een feedbackloop vanuit het operationele proces;. Risicogebaseerde brandveiligheid door een interactie van bouwkundige,

installatietech n ische en organisatorische aspecten ;

. Energie-etficiëntie door een koppeling van gebouwaspecten, functioneleprestaties en BIM-GlS.

2.6 Programmalijn Energie Gebouwde Omgeving

De kennisontwikkeling in de onderscheiden technologielijnen (zie paragraal2.3)wordt in aparte paragrafen beschreven voor (zie onderstaande tabel):o Gebouw en binnenmilieu. Wljk

TNO-rapport I

2.6.1

't9 I 47

Het hele onderdeel 'lnstallaties' (Compacte Conversie en Gompacte Opslag) sluitnauw aan bij TKI EnerGO en wordt samen met de meer op productontwikkelinggerichte delen voor Gebouw en binnenmilieu en voor Wijk uitgewerkt in het VPEnergie gebouwde omgeving voor de TKI EnerGO. ln het bijzonder de

ondenruerpen die sterk gerelateerd zijn aan modelontwikkeling voorenergieprestatiebeoordeling en aan energieprestatie gekoppeld metbinnenmilieukwaliteit zijn opgenomen in dit vraaggestuurd programma.

Gebouw en binnenmilieuln dit onderdeelworden modellen, methodieken en gebruiksvriendelijke, robuusteventi latiesystemen ontwikkeld om de energ ieprestatie en bin nenm ilieukwaliteit vaneen gebouw te verbeteren, effectief te monitoren, beter te voorspellen en teregelen. De invloed van de eindgebruiker is hierbij een belangrijke factor. Hierbij

wordt zowel aandacht besteed aan de ontwerpfase als de operationele fase van

een gebouw.

Model le ring energ ieprestatieDe effectiviteit van energiebesparende maatregelen, en de daadwerkelijkeenergieprestatie van een bestaand gebouw en energiesysteem, worden in grote

mate beïnvloed door de interactie met de gebruiker, de comfort beleving en het

effect 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 van

energiebesparende maatregelen te bepalen, de energieprestatieregelgeving

lnstallatiesGebouw en

binnenmilieuWrjk

c,gEIE€o

Beoordelingskaders en

besÍssrngson de rcte u n i ngÈ cv

Modellering

(ocv\,'lì

(oclv\

lnspectie, monitoring en

datamanagemenf en control

.o

.Þ

.o

.ÞMaken: materialen,

componenten en systemen

q" d"

TNO-rapport I

20t47

effectief 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.

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 zrjn op correlaties die statistisch bepaald zijn op basis vanmonitoringsdata en analyse van bestaande databases. ln 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 gelijkt¡digintelligente, robuuste regelalgoritmen afgeleid worden die beter passen bij dewensen van de eindgebruiker en het actuele energiegebruik blijvend verlagen.

ln dit verband zal worden gewerkt aan:. Ontwikkeling verbeterde energieprestatiemodellen waarin beter rekening wordt

gehouden met de gebruiker, gebaseerd op statische analyse monitoringsdata(big data);

o Onderhoud, update en experimentele validatie van ventilatie modellen, zodalzeeffectief ingezet kunnen worden voor intelligente regeling en ontwikkelingnieuwe robuuste en stille ventilatie systemen.

Better forecast (dynamic) energy consumption for single buildings

mHffJ:*""gvlconcepts ffil"#in.¡;nl"'-''Account forinfluenceend-user

II

+

iïlln* -

!ll',!',"Jlli-o,,onana ¡, Ð::f,iî?låî:S,:ïiIt\

End-us€r¡nput \based on stet¡st¡cs \

(databases) \^*" \| - Performance assessment technolog¡esI Modelsfor energy legislation

Monitoring data

.,.a./Newquick ./ aggregationassessment techniques - Access dete

- qual¡ty, integr¡ty d¿ta

Aanpak verbeterde energie prestatie modellen

TNO-rapport I

21t47

lnspectie, 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.

ln dit verband zal worden gewerkt aan:o Snelle methoden voor inspectie van installaties en gebouwen;o 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.

Maken'. materialen, componenten en systemen

Ventilatie en filtersvstemenDe nieuwe generatie woningen zijn vergaand geïsoleerd en luchtdicht. Vanuitbeheersing en borging van een goede luchtkwaliteit vereisen dergelijke woningennieuwe ventilatiesystemen. Systemen die qua prestaties hoog betrouwbaar, fail-save en gebruiksvriendelijk zijn. De huidige ventilatiesystemen, maar ook de

filtersystemen voldoen daar nog niet aan.

De drie basis functies van ventilatie zijn:. Luchtverversing cq. het beheersen van de luchtkwaliteit of de

luchtreinheid; Voorbeelden zijn demand controlled ventilation, lokalestromingsbeheersing en low-maintenance/low-energy filtersystemen.

. Spuifunctie cq. het beheersen van de temperatuursensatie; Een voorbeeldis het door TNO ontwikkelde en gepatenteerde 'frisse scholen systeem'.Dit is een systeem ontwikkeld om in de bestaande bouw kosteneffectief,geruisloos lucht te verversen, natuurlijk te koelen bij een minimaalenergiegebruik.

. Distributiesysteem voor lage exergie stromen; Dit is een nieuwe functievoor ventilatie. Dergelijke systemen zijn nog niet commercieelverkrijgbaar. De doelstelling is om een ventilatie systeem de additionelefunctie te geven van distributiesysteem van lage exergetischeenergiestromen, zodat laagwaardige warmte en/of koude kan wordengebruikt om effectief gebouwen te verwarmen of te koelen.

Doelstelling is om de binnenluchtkwaliteit te verbeteren en energie te besparendoor de toepassing van gebouw-geïntegreerde, hoog betrouwbare ventilatie- en

filtersystemen systemen. Dit is vooral van belang voor nearly-zero-energy woningenen utiliteitsgebouwen. ln dit verband wordt gewerkt aan:¡ Filtersystemen met een langere standtijd, lager energiegebruik, betere

scheidingsefficiency en kosteneffectief gebaseerd op multi-cyclonen.

TNO-rapport I

2.6.2

22t47

WÛK

Om een energie neutrale gebouwde omgeving te realiseren is optimalisatie opwijkniveau noodzakelijk. Een bijkomende reden voor energie-optimalisatie op

wijkniveau 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 warmtepompen 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 ontwikkeling van beslissingsondersteunende tools zullen modellenverder ontwikkeld moeten worden waarmee het energiesysteem op wijkniveau inkaart gebracht kan worden.

ln dit verband wordt gewerkt aan:. modellen die voor uiteenlopende combinaties van lokale opwekkings-, opslag-

en distributiemogelijken scenario's kunnen doorrekenen.

I nspectie, 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.

ln 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 2" 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.

Samenwerking en strategische partnering

lnfraQuest (RWS en TU Delft)

Rijkswaterstaat, Technische Universiteit Delft en TNO hebben op het gebied van

wegen en constructies krachten gebundeld in lnfraQuest. Gezien het strategisch

belang van lnfraQuest is een belangrijk deel van de kennisinvesteringen op hetgebied van infrastructuur afgestemd op de Masterplannen van lnfraQuest. Deze

masterplannen hebben betrekking Droge Kunstwerken, Natte Kunstwerken,

Tunnels en Wegen.

2.7

TNO-rapport I

23t47

ProRail

ProRail en TNO hebben een alliantie gevormd voor het ontwikkelen en realiseren

van innovaties voor het spoorsysteem in haar omgeving. Daarbij staat bundeling

centraal van kennis van TNO over nieuwe technologieën ook uit andere sectoren

met kennis van ProRail over de spoonrueginfrastructuur en omgeving. De alliantie

richt zich vooralsnog op vier onderdelen uit ProRail Technologievisie 2050 en -

railmaps:o DoorsnUden (oa. overwegen en tunnelveiligheid);o Dragen en Geleiden (oa. monitoring van railinfrastructuur en kunstwerken,

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

toekomstige technolog ie voor spoorsysteem, o. m. interferentie U MTS).

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 ondezoek aan

constructies en waterveiligheid: kennis van de ondergrond en hydraulica is het

domein van Deltares, terwijl de probabilistische- en beoordelingskennis en kunde bij

TNO beschikbaar is. Deze complementariteit bestaat ook voor problematiek

rondom geïnduceerde aardbevingen. De intensieve samenwerking van TNO en

Deltares op het gebied grond/constructie is geformaliseerd door middel van een

samenwerkingsverband tussen beide partr¡en.

ECTP/RefineTask Force lnfrastructure van het European Construction Technology Platform(ECTP) is een forum van bedrijven en kennisinstellingen dat zich richt op de

formulering en realisatie van een middellange termijn onderzoeksprogramma:

ReFINE (Research for Future lnfrastructure Networks in Europe). TNO is een van

de 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 stand

houden van het beheer van onze fysieke leefomgeving, waaronder bouw en

infrastructuur. Het is een plek voor workshops, scholing en training, waar mensen

fysiek bij elkaar komen. En daarnaast is de Bouwcampus belangrijk als virtueel

kennis- en innovatiecentrum met onder meer TNO als partner voorkennisontwikkeling.

RCE en TU DelftHet in stand houden van monumenten dient een groot maatschappelijk belang(leefbaarheid van steden, culturele identiteit). Monumenten vormen een belangrijke

waarde in de (stedelijke) gebiedsontwikkeling. Aan de instandhouding van

monumenten wordt veel publiek geld besteed. Om deze redenen streven RCE,

TNO en TU Delft naar een bundeling van hun kennisopbouw, -beheer en -

TNO-rapport I 24t47

overdracht met betrekking tot de instandhouding van gebouwd cultureel erfgoed.De samenwerking Monument en Kennis beoogt te starten in 2015.

EClV

Rond 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 de partijen zichgezamenlijk op dit gebied richten.

ECTP/E2Ba

Het 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 E2BazitTNO in de steering board, industrial advisory group en hetscientific committee. Op nationaal niveau is TNO het National Liasion Point (NLP)voor E2B.

NLPs vormen een liaison tussen het E2B en lidstaat activiteiten.

KIC InnoEnergyDe Knowledge lnnovation Community lnnoEnergy richt zich op de doorontwikkelingvan nieuwe technologie tot producten en diensten. De co-locatie Benelux richt zichop energie in de gebouwde omgeving. ln deze KIC werken kennisinstellingen enindustriële partijen samen om de innovatie driehoek (ondenrvijs, onderzoek,business) op het gebied van duurzame energie te versterken. TNO is full partner inde KIC lnnoEnergy.

TNO-rapport I

25147

Programma Milieu en duurzaamheid en Smart cities

lnleiding

Dit hoofdstuk van het Meerjarenprogramma "Duuzame Leefomgeving" is

verbonden met twee roadmaps: Environment and Sustainability en Smart Cities .

Om die reden is in dit Vraaggestuurd programma ook onderscheid gemaakt in 2

hoofdlijnen: Environment and Sustainability en Smart Cities.

Vanuit de ministeries lenM en BZK bezien, is TNO onderdeelvan de "tweede

kennisring" van de kennisinfrastructuur. ln de tweede ring wordt kennis opgebouwddie bijdraagt aan de kennisbasis voor wettelijke taken en beleidsonderzoek en dienodig is voor de verbinding van beleid en de Nederlandse economie (met namegericht op topsectoren en MKB). Continuïteit en efficiency zijn redenen om dezeactiviteiten in het Vraaggestuurd programma onder te brengen. Daar waarmogelijk, wordt gebruik gemaakt van Europese, nationale en regionale subsidies en

private bijdragen voor publiek-private samenwerkingsverbanden (multipliers op de

rijksbijdragen). ln deze tweede ring worden ook vragen voor wetenschappelijkonderzoek geformuleerd en wetenschappelijke kennis toegepast. ln de eerste ring

bevinden zich Rijksinstituten (vooral gericht op het beantwoorden van actuelepolitiek-bestuurlijke kennisvragen en nakomen van wettelijke verplichtingen) en inde derde ring bevinden zich de universiteiten en hogescholen (vooral gericht op

wetenschappelijk onderzoek). Ontwikkelen & onderhouden van kennisnetwerken en

het beheren van kennisfaciliteiten zijn belangrijk voor het optimaal benutten van de

kennis en waarborgen van continuïteit. Het organiseren van dezekennisinfrastructuur wordt door TNO als een onderdeel van de transitie naar vitale

stedelijke regio's gezien.

Trends

Urbanisatie neemt op wereldschaal nog steeds toe. ln Europa woonde halverwege

de vorige eeuw ongeveer de helft van de bevolking in steden. ln Latijns Amerikawerd deze mijlpaal bereikt in de jaren zestig en voor Azië wordt deze mijlpaal naar

venuachting in 2020 verwacht en in Afrika 15 jaar later (bron oratie Prof. Arjan van

timmeren). De omvangrijke urbanisatietrend wordt niet alleen veroorzaakt door de

natuurlijke groei van de stedelijke bevolking maar ook door een trek van hetplatteland naar steden. Steden vervullen daarmee een steeds belangrijkere rol in

de wereldeconomie. ln de global city index van ATKearny valt op dat de top 7 van

wereldsteden in de afgelopen jaren (2008-2014)vr¡ stabiel is: New York, Londen,

Parijs en Tokyo scoren nog steeds het hoogste op deze indexl. Amsterdam staat

op een 28 ste positie en is de afgelopen jaren een aantal plaatsen gezakt.

Belangrijke andere bevinding uit deze inventarisatie is dat de gemiddelde score van

t Deze index is gebaseerd op 5 geaggregeerde indicatoren: economie (o a aantal hoofdkantoren van

multinationals, goederenstromen van internationale vervoersknooppunten en het aantal internationale

conferenties), menselijk kapitaal (o.a. ranking van universiteiten, percentage buitenlandse studenten,

opleidinggsniveau van inwoners), informatie-uitwisseling (o.a. gebruik internet, nieuwsverspreiding enpersvrijheid), cultureel kapitaal (o.a aantal musea, tentoonstellingen en internationaal toerisme),politieke betrokkenheid (o.a. aantal ambassades, vestigingen van internationale organisaties, denk tanks

en betrokkenheid van burgers in politieke besluitvorming). Bron: http://www.atkearney.com/research-

studies/global-cities-index/full-report#sthash

3

3.1

3.2

TNO-rapport I 26t47

steden toeneemt. Dit betekent dat de concurrentie tussen steden sterker wordt.Maatschappelijke factoren zoals de aanwezigheid van hoogopgeleiden, de rol vanoverheden en een sterke culturele identiteit worden in het globale krachtenspelvolgens de onderzoekers steeds belangrijker. De situatie dat de in de toekomst de

trendmatige ontwikkeling een breuk vertoont, is zeer denkbaar. Nieuwe stedenkunnen plekken in de top 7 gaan innemen. ln de stedelijke regio's in Azië ontstaaneconomieên waarin krachtig geïnvesteerd wordt in maatschappelijk kapitaal en

wordt ingespeeld op nieuwe economrevormen.ln Nederland is de economie gericht op groei van consumptie en de ontwikkelingvan een kenniseconomie die onderdeel is van grootschalige productievormen(globalisering van productieprocessen waarbij met name het kennisdeel in

Nederland blijft en de productie elders plaatsvindt). Dit modelwordt ondersteunddoor een samenleving waarin een sterke overheid zorgt voor welvaart vooriedereen en de kwaliteit van de leefomgeving beschermt. Externe negatieveeffecten van productieprocessen (milieu, congestie en instabiliteit op dearbeidsmarkt) worden door de overheid aangepakt. Na de crisis is duidelijkgeworden dat dit model niet meer werkt. Een nieuwe economie ontstaat waarinlokale krachten (gebaseerd op een intensief contact tussen innovatieve en

creatieve mensen en bestuurders) benut worden om nieuwe stedelijkeeconomische ketens in te richten. ln deze nieuwe stedelijke economischeactiviteiten neemt het begrip duurzaamheid een belangrijke rol in. Overheden,bedrijfsleven en kennisinstellingen hebben in Nederlandse stedelijke gebieden hun

krachten langs tal van initiatieven gebundeld om zo, de internationaleconcurrentiestrijd tussen stedelijke regio's aan te gaan. Een voorbeeld van dezebundeling zijn de regionale economic boards, gecoördineerd door lokale/regionaleoverheden. ln de programma's van deze initiatieven vormt de relatie tussenstedelijke concurrentiekracht enerzijds en een duurzame stedelijke leefomgeving en

bereikbaarheid anderzijds een centraalthema. Europese gelden worden ingezetvoor een duurzame economische ontwikkeling van stedelijke gebieden. De

komende jaren middelen beschikbaar om bedrijven die willen bijdragen aan hetoplossen van stedelijke vraagstukken op het gebied van duurzaamheid en vitaliteitte ondersteunen. Voor de ontwikkeling van duurzame en vitale stedelijke gebieden

bestaan geen standaardoplossingen. De uitdaging voor betrokken regionalepartners is daarom de onderwerpen zodanig te kiezen dat de lokale, de regionaleen de nationale economie hier allen maximaal profijt van hebben. De hiernabeschreven trends zullen steeds vanuit een ruimtelijke context (verschillende tijd en

ruimte schalen) op de één of andere manier met elkaar moeten worden verbonden.Hiervoor kunnen nieuwe methoden worden ontwikkeld, waarin de ontwerpgerichteen onderzoeksgerichte kennis worden gecombineerd.

3.2.1 Klimaatverandering vergt een forse investering in stedelijke gebieden

Bijna ieder jaar is de mondiale CO2 emissie groter dan het jaar ervoor. Twee derdevan de emissie wordt veroorzaakt door de overwegend fossiele energievoorziening.Een groot deel van dit energiegebruik is gerelateerd aan de gebouwde omgeving.De stijgende emissietrend zal zich in de nabije toekomst voortzetten. ln Europa en

Nederland neemt de uitstoot van CO2 emissies ten opzichte van 1990 weliswaar af,

maar dit wordt dus op wereldschaal teniet gedaan door de forse toename elders in

de wereld (met name China en lndia). Deze ontwikkelingen en talvan andereontwikkelingen (op verschillende ruimte- en tijdschalen) gecombineerd metwetenschappelijke inzichten, zijn gebruikt door het KNMI om een set van nieuwe

TNO-rapport I

27t47

klimaatscenario's te ontwikkelen. De belangrijkste ontwikkelingen die in descenario's worden beschreven zijn:

. Het tempo van de zeespiegelstijging neemt de komende decennia aan de

Noordzeekust toe (aan de Nederlandse kust tot 2085 met 25 tot 80

centimeter).

De Nederlandse winters worden natter. De zomers worden mogelijk droger.

Weerstextremen nemen toe (neerslag, droogte, hitte, wind).

De temperatuur stijgt verder: het meest in de winter en het minst in delente. Op jaarbasis ligt de opwarming in Nederland tussen 1,0 en 2,3graden rond 2050 en kan oplopen tot 3,7 graden in 2085. De toekomstigewinters in Amsterdam kunnen meer gaan lijken op de huidige winters inBordeaux.

Steden liggen vaak in delta's. Hierdoor z¡n ze dubbel kwetsbaar voorveranderingen: direct (hitte, droogte en wateroverlast) en indirect doorveranderingen in het watersysteem (overstromingen, on betrouwbaarheid vantransportnetwerken (vaarwegen)).Klimaatadaptatie en klimaatmitigatie (energiebesparing en omschakeling naarduurzame energiebronnen) vormen een grote uitdaging in de transitie naar vitaleconcurrerende stedelijke regio's, zeker in een tijd van schaarse middelen. Hierbij

kan gebruik worden gemaakt van een schat aan kennis die in de afgelopen jaren

mede met behulp van aardgasbaten is ontwikkeld.

3.2.2 Resource efficiency en circulaire economrc

De groei van de wereldbevolking en toenemende welvaart heeft een geleid tot een

sterke toename in grondstoffen en de verwachting is dat dit nog verder zal

toenemen. De UNEP spreekt over een verdrievoudiging van het mondialemateriaalgebruik in 2050. Bij de huidige wijze van productie en consumptie leidt dittot een sterke toename in milieubelasting. Daarnaast zijn bedrijven kwetsbaar als

de beschikbaarheid van grondstoffen en natuurlijke hulpbronnen in het gedragkomt. De uitdaging is nieuwe vormen van productie en consumptie te ontwikkelendie leiden tot een efficiënter gebruik van materialen en natuurlijke hulpbronnen,zoals water en landbouwgrond. Door in te zetten op een meer circulaire benaderingvan productie-consumptieketens maakt Nederland en het bedrijfsleven zich minderafhankelijk van toekomstige druk op voorraden grondstoffen en wordt de druk opmilieu en natuurlijke hulpbronnenbeperkt. ln het rapport "Kansen voor de circulaireeconomie in Nederland", dat TNO in opdracht van het Ministerie voor Milieu enlnfrastructuur heeft gemaakt, wordt geconcludeerd dat een meer circulaireeconomre:. 7,3 miljard euro aan economische besparingen en baten kan opleveren in

Nederland;. Een reductie 17.000 kton CO2 per jaar kan opleveren (circa 8% van de

totale Nederlandse uitstoot);. Grondstoffengebruik met circa 100.000 Kton per jaar terugbrengt (een

kwart van de totale Nederlandse jaarlijkse invoer);. De voetafdruk voor land- en watergebruik van Nederland elders in de

wereld reduceert.

TNO-rapport I

3.2.3

3.2.4

28t47

Vergrijzing en ontgroening veranderen de samenleving

De demografische opbouw van de Nederlandse bevolking verandert. Volgens hetCBS zal het aantal6S-plussers toenemen van2,7 miljoen in2012 tot ca.4,7 miljoenin 2040. De komende jaren zal vooral het aandeel 65-79-jarigen sterk stijgen en

vanaf 2025 neemt ook de groep 8O-plussers fors toe (de dubbele vergrijzing). De

dubbele vergrijzing betekent dat het aandeel kwetsbare mensen sterk toeneemt. ln

2040, het hoogtepunt van het aantal65-plussers, is naar schatting bijna 10% vande mensen ouder dan 80 jaar. Dit heeft belangrijke gevolgen voor onze economieen onze steden. Zie bijvoorbeeld de publicaties van het CPB en PBL over ditonderwerp. De effecten van demografische ontwikkelingen blijken lastig tevoorspellen vanwege de grote verschillen tussen generaties (cohort effecten) en de

veranderende sociale en maatschappelijke omstandigheden (periode effecten).Zeker is dat toekomstige generaties andere eisen zullen stellen aan de stedelijkeleefomgeving. Gebouwen, openbare ruimte, buurten, en stedelijke gebieden dienenbijvoorbeeld zodanig te worden aangepasVingericht dat ouderen deel uit kunnenblijven maken van onze samenleving en kosten voor zorg en welzijn beheersbaarblijven. Veranderingen in de stedelijke leefomgeving worden hierbij breed opgevat.Het gaat niet alleen om fysieke veranderingen maar ook om veranderingen in

sociale structuren en organisatie.

Smaft cities: het belang van informatietechnologie

lnmiddels geniet het onderwerp smart cities een brede belangstelling bij bedrijven,kennisinstellingen, overheden en in de samenleving. Een veel gehanteerde definitieluidt: A city can be defined as 'smart'when investments in human and social capitaland traditional (transport) and modern (lCT) communication infrastructure fuel

sustainable economic development and a high quality of life, with a wisemanagement of natural resources, through participatory action and engagement(Caragliu et al. 2009). Bij overheden en bedrijven lopen veel initiatieven om aan

deze ambitie invulling te geven (voorbeelden zijn het EIP Smart Cities, hetConvenant smarter cities onderdeel van de Digitale stedenagenda en het

voornemen van lenM om te komen tot een agenda vanuit een heldere definitie vanhet concept smart cities, Smart city concepten van lBM, Cisco en Siemens). Hetgaat in Nederlandse Smart Cityprojecten veelal om innovaties die plaatsvinden op

de koppelvlakken tussen connectiviteit (benutten van glasvezelnetwerken en big

data), mobiliteit en logistiek, energie, water en materiaalstromen. Quality of life en

andere collectieve waarden worden als randvoonryaarden gezien.

Praktijkvoorbeelden zijn in twee categorieën in te delen. Enerzijds gaat het om

grootschalige toepassingen in nieuwe stedelijke gebieden elders in de wereld en

anderzijds om kleinschalige toepassingen in Europese en Amerikaanse steden.

Voor Nederland en andere landen waar de nadruk ligt op beheer en onderhoud vanbestaand stedelijk gebied en minder op nieuwbouw, is het belang van eengemeenschappelijke agenda (overheid, bedrijven en kennisinstellingen) groot. Deze

agenda moet bijdragen aan een opschaling en versnelling van lokale initiatieven,moet handvatten bieden voor governance en eigenaarschap en inzicht geven in de

succes- en faalfactoren van nieuwe value cases en business cases. De positie vanNederlandse bedrijven die willen meedoen in stedelijke investeringsprojecten eldersin de wereld, kan hiermee worden versterkt. Bijvoorbeeld in China waar de overheidruim 250 miljoen mensen wil laten verhuizen van het platteland naar nieuwe steden(oEcD).

TNO-rapport I

29t47

3.2.5 Transities in de kennisinfrastructuur van de Nederlandse overheid en steden

OverheidDe Nederlandse overheid beschikt over een schat aan informatie en data. Hetbetreft gegevens en modellen nodig voor allerlei interne administratieve processen,politiek- bestuurlijke besluitvorming en handhaving en toezicht. De laatste jaren

maakt de overheid deze gegevens steeds meer toegankelijk voor anderegebruikers (zie bijvoorbeeld trendrapport van de Algemene Rekenkamer). Sinds1980 bestaat er wetgeving om gegevens openbaar, vindbaar en herbruikbaar te

maken. Op het gebied van geografische informatie en milieugegevens bestaat ereen lange traditie in data delen en zijn er op internationaal niveau veel afsprakengemaakt. Was aanvankelijk alleen de bedoeling om de leefomgeving via deze open

data strategie te versterken, nu blijkt deze informatie-infrastructuur kansen voorbedrijven te bieden om hun productie processen te verduurzamen en nieuwediensten aan te bieden. De Nederlandse overheid realiseert zich dat een goede

open kennisinfrastructuur kan leiden tot nieuwe ideeën, innovatie en economischegroei. Engeland heeft laten zien dat het openbaar maken van

gezondheidsgegevens tot nieuwe business leidt.

Naast data gaat het ook om de informatie en kennis vastgelegd in protocollen,

indicatoren, monitoringsystemen en allerlei typen modellen. Op het gebied van

duurzame stedelijke ontwikkeling is in de afgelopen jaren hard gewerkt aan de

standaardisatie van de verschillende typen modellen. Representatiemodellen enprocesmodellen zijn steeds beter in staat om op verschillende schalen (tijd en

ruimte) om te gaan

Stedelijke regio'sTechnologische ontwikkelingen (glasvezel, rekencapaciteit, sensing,standaardisaties en cloud sourcing) hebben de hoeveelheid meet- en

monitoringgegevens de afgelopen jaren enorm doen toenemen. Op het gebied van

verkeer zijn veel meet- en monitoringgegevens al openbaar. Ook op anderegebieden zoals energie, water, materiaalstromen en milieukwaliteit zullen de

komende jaren steeds meer gegevens beschikbaar komen (zie trenddossier Big

data, Lichtkogel cahier). Deze gegevens maken nieuwe stedelijke diensten mogelijk

en kunnen bijdragen aan een andere invulling van het beheer en onderhoud van de

fysieke leefomgeving en de fysieke stromen door de stad. Het gaat hier om een

zelfuersterkend proces. Dit betekent bijvoorbeeld dat steeds meer partijen zelfeenvoudig informatie over de actuele toestand van de leefomgeving kunneninwinnen en delen. Dankzij de macht van grote aantallen, het op de markt komenvan tools en apps die deze gegevens filteren en toetsen, zal de kwaliteit van dezeprivate data misschien wel net zo goed, of soms zelfs beter worden, dan de datadie de overheid inwint. Technologie (social media) en overvloedig aanwezige datamaken het mogelijk dat burgers en bedrijven snel ad hoc samenwerkingsverbandenvormen om hun belangen te verdedigen. De kennisinfrastructuur van de overheidzal vooral voor landingsplaatsen voor deze ontwikkelingen in de samenlevingmoeten zorgen. Standaardisatie (gegevens en methoden: representatiemodellen,procesmodellen, besluitvormingsmodellen en evaluatiemodellen), visualisatietoolsen heldere beleidskaders vormen in een dergelijke netwerksamenleving belangrijkeankerpunten in transities.

TNO-rapport I 30147

3.2.6 Nieuwe koers overheid op het gebied van milieu, duurzaamheid en stedelijkeontwikkeling

Contouren van beleid zijn in een aantal strategische lijnen vastgelegd. Ditprogramma haakt aan op de volgende dossiers:Modernisering milieubeleidGrondstof gebruik, hergebruik, circulaire economie (VANG)Klimaatagenda/Energieakkoord/Deltaprogramma en Nationale adaptatiestrategieOmgevingsbeleid en lnrichting laan voor de leefomgevingSVIR/Omgevingsvisie,Agenda stad (toekomstagenda voor stedelijke opgaven, katalysator voor stedelijkeinnovaties coalitievorm ing.

Bewust omgaan met veiligheid: Rode draden.

3.2.7 Europese agenda'sDe nationale opgave op het gebied van een Duurzame Leefomgeving is sterkgekoppeld aan een aantal Europese programma's en richtlijnen. We willen daaromkunnen blijven aansluiten op de richting die ingezet is met het 7d" Milieu ActieProgramma (7th Environment Action Programma) door de Europese Commissie.Hiermee verbonden speelt een aantal beleidsagenda's en richtlijnen die nadereinvulling geven aan de ambities op het gebied van milieu & duurzaamheid. Voortswordt voor een aantal onderuerpen aangesloten op relevante richtlijnen of beleiden programma's dat eventueel in ontwikkeling is. Voor de ontwikkelingen ten

aanzien van Klimaat en Luchtkwaliteit zijn mede de klimaatdoelstellingen van de

Europese Commissie en de richtlijnen zoals voorzien in de Nationaleemissieplafonds (NEC) en Luchtkwaliteitsrichtlijn. Voor de ontwikkelingen ten

aanzien van resource efficiency zijn de 'Roadmap to a Resource Efficient Europe'en op de in ontwikkeling zijnde communication 'Towards a circular economy: AZerowaste programme for Europe'. Hierbij zijn mede de directives op het gebied van'Water' (o.a. Water Framework Directive) van belang en de wijze waarop innovatiesvorm krijgen in het European lnovation Programme'Water'.We zullen met de uitvoering en ontwikkeling van het Vraaggestuurd Programmanadrukkelijk aansluiting zoeken bij de mogelijkheden die het Europese R&D-programma 'Horizon-2020' biedt. Het samenwerkingsprogramma'Climate Action,Environment, Resource Efficiency and Raw Materials' biedt daartoe goede kansen.

Tevens wordt actief geparticipeerd in het EIP 'Water', EIP 'Smart Cities' en EIP

Active Healthy Ageing. Beide programma's bieden mogelijkheden voor hetverbinden van lokale en regionale initiatieven aan Europese onderzoeks- en

beleidsagenda's. Het KIC-Climate en in ontwikkeling zijnde KIC-Raw Materials zijngericht op valorisatie en entrepreneurship op het gebied van klimaat en resourceefficiency. Rondom KIC-Climate worden momenteel al verschillendevalorisatieprojecten met bedrijven en lokale overheden uitgevoerd.Op het gebied van milieu, veiligheid en gezondheid wordt onder andereaangesloten bij het Europese programma Safera (ERA-NET) voor industriëleveiligheid, het NanoSafetyCluster voor coördinatie van het nano-risico onderzoek in

Europa en o.a. het Europese project HEALS gericht op innovatieve methodiekenvoor blootstelling- en risicoanalyse.

TNO-rapport I31147

3.3 Roadmaps

ln de roadmaps "environment & susta¡nability" en "smart cities" staat hetontwikkelen van innovaties voor duurzame productie - en consumptieketens(circular economy, new economy) en het ontwikkelen van de informatie-infrastructuur voor duurzame stedelijke ontwikkeling centraal. Hiermee kiest TNOvoor de volgende rollen:

1. Partner voor bedrijven, overheden en kennisinstellingen bij het ontwikkelenvan informatieservices op het gebied van milieu, klimaat, duurzameproductontwikkeling, stedelijke ontwikkeling en stedelijk beheer("representation- , process models & evaluationmodels": meten, monitorenen modelleren).

2. "Back office" voor consultancy activiteiten (" change, impact & decisionmodels": verkennen en analyseren van technische, sociale en

systeeminnovaties en nieuwe stedelijke concepten)

3. Technologische ontwikkelomgeving voor innovaties in stedelijkeinfrastructuren (urban operations), stedelijke diensten (city services) en

stedelijk ontwerp (geodesign)

4. Organisator van living labs gericht op assessment van nieuwe stedelijkestructuren, governance modellen en informatie services.

Gegeven deze rollen en de tweedeling in duurzaamheid (systeem aarde centraal:verbinding tussen globale schaal en lokale schaal) en milieu (mens centraal:verbinding stad en ommeland) ontstaan er verschillende productmarkt combinatiesin de roadmap. Deze zijn in de onderstaande figuur samengevat

Product mafut combinaties in roadmaps

TNO-rapport I 32t47

lnnovaties op het gebied van meten, monitoren, modelleren betreffen hetontwikkelen van nieuwe indicatoren op basis van gewijzigde

samenwerkingsmodellen en nieuwe waardeoriëntaties (deels afgeleid uit wet- en

regelgeving). Bijvoorbeeld indicatoren op het gebied van emissies zijn nu vooraldoelgroep en gebied-georiënteerd. ln de toekomst zijn meer integrale milieu-indicatoren voor productie-consumptieketens nodig (ketenakkoorden circulaireeconomie), zodat naast energiegebruik ook de emissies van product-

consumptieketens in beeld (verschillende tijd en ruimteschalen) kunnen wordengebracht. Kennis op het gebied van LCA en emissiemonitoring worden meergecombineerd. Voor de IABR 2014 zijn door verschillende kennisinstitutenvoorbeelden uitgewerkt.De gegevensbronnen voor indicatoren en modellen veranderen. De meet- en

monitoringsystemen die sinds de jaren zeventig zijn ontwikkeld, zullen wordenvervangen door systemen, gebaseerd op nieuwe technologie (sensing, big data en

community based). Technologie uit andere sectoren vinden hun toepassing op hetgebied van milieu, duurzaamheid en stedelijke ontwikkeling.Ook het bestaande kennisinstrumentarium nodig voor scenario's en assessment,zal door maatschappelijke/technologische ontwikkelingen en voortschrijdendwetenschappelijk inzicht worden aangepast. Flexibiliteit (verbinden van tijd- en

ruimteschalen), integraliteit en gebruikersvriendelijkheid (visualisatie, snelheid en

toepassingsmogelijkheden op verschillende systemen) zijn daarbij kernwoorden.Living labs zijn nodig om value cases en business cases verder uit te werken.Voor de ontwikkeling van technologische innovaties beschikt TNO oververschillende faciliteiten (laboratoria in Zeist en Utrecht: GML), een Bouwlab in Delften een Urban lab in Utrecht. VeelTNO ondezoek vindt plaats in samenwerkingmet andere instituten. Nationaal zijn de volgende samenwerkingsverbandeningericht het Nationaal Data en Modellencentrum, Knowledge Centre Healthy UrbanLiving en Stichting Climate Adaptation Servrces.

Samengevat werken we de komende jaren aan de volgende doelen:

É--

ffiñ

ÉxÉ

lFl#r--

,

Next milestones

TNO-rapport I

3.4 Programmalijnen binnen Milieu en Duurzaamheid

De onderwerpen in deze programmalijn zijn georganiseerd in tweeonderzoeksthema's:

1. Milieu en gezondheid. EU (bUv EAP, richtlijnen) en in Nederland:modernisering milieubeleid, omgaan met risico's en de nieuweomgevingswet

2. Klimaat en Duurzaamheid: EU (b¡v. EAP, klimaatdoelstellingen en resourceefficiency) en in Nederland 'Van Atual Naar Grondstof' (VANG),Klimaatagenda, Energie-akkoord

r' &kende.ol n EU en na,r# kennffifi astuclw( v@tñlæu en futnaanlEñ

/ Ophmale benûre vrn ñßryebUtsrufr¡e n dêhlbe@Re

/ Kemsleñffict vw (nlet)nafu& MsundncyÌúñ)qc

¿ TæÊssû9a Ropæhry DUi, søræ søsryletro/olE, no-èlþn ú ÊæssftEø NL + *îs IW Chnd)

r' hdhñt l*fuèt ffirñtuuñehúen nlÊuænqtùnok4Eú bÈhoretu ;cflæhtotrgie

¿ OwlgLn(mn EU,MWmasG1, G3'2 d ò{rtrL Sëdéø,

/ cffi cqrclt q ætulde q úru@ dqlcn! tu#lqffib,tu,tøsæâ,qtutu)/ R{Èr*ffi

/ HñtuÉñ-ilffiitgdHãffir Em¡sia MIdrE @d vúaliê ffiißi¿/fu)/ ùËi*Íeddùær' M,{I4høC- n m&rwlttqlqnúeþn (ùy

¿&r€uG, R*dæs,M +, Exmø)/ LCAStÆpodtñâdkîM¿ KOA

{M¡æa,€D#ûÞgtãtrø æffilooatr' D€r¿ù¿ssÈ rH zþ vÐ lãsjttabåþ ót*ælnÆs

lôJjv E riEseEirlrdúb,r' æAßirs wM lêctnobgÈ ir

podrcl,bøwp¡HrelerB tr gffi/ BækúÉaetuMl4yü/ OnfuæLJ|ælheb w ge¿æ!* ñlicælhga

3.4.1

Roadmap Milieu en duurzaamheid

¿ Kennw&ilg n evtuak en b¡sietup EU dtlip/ kmsøbtnC Ð I loþffGreþåd mtub€þd¿ Belrckknhd bt dal&mry m!É@sYelr' æmûsæ poH.len (Mde@f #s ef,Wß

Mulú æhslen ctrcúare ecmmgr DffiúshaÞ ænep&nmlory lednú4e DCLIRt Fffir upmn nlqBÞ øqrcmmab

ds GEN. KvK en Vedus

t Ow&t (m n EU, lüM, Rdlettun DCMR)/ tuM (Fút*. how. lrewt gbtutu,

/ CûMy9æ/MSP

2015

Roadmap Milieu en duunaamheid

Milieu en gezondheidln de afgelopen decennia is in Nederland de milieukwaliteit aanzienlijk verbeterd.TNO heeft een belangrijk rol gespeeld bij technologie ontwikkeling (bijvoorbeeld de

ontwikkeling van fosfaatvrije wasmiddelen)en in ontwikkeling van dekennisinfrastructuur voor beleidsontwikkeling (bijvoorbeeld ten behoeve vanontwikkeling van normstellingen: emissieregistratie en gestandaardiseerde

meetprotocollen en modellen). ln de beleidsbrief Modernisering Milieubeleid wordteen aantal wijzigingen in het milieubeleid geagendeerd. Gezondheid komt weermeer centraal te staan en er dient verdere integratie van milieu en duurzaamheidplaats te vinden. Meer dan in het verleden wil het Kabinet gebruik maken van de

energie die veel partijen in ons land hebben op het gebied van milieu en

duurzaamheid.Dit vraagt om aanpassingen in de kennisinfrastructuur. De bestaande kennis moetvoor meerdere partijen toegankelijk zijn, bestaande kennis en nieuwe kennismoeten gemakkelijk kunnen worden gecombineerd, schaalbaarheid (in tijd en

ruimte) wordt belangrijker en de relatie tussen de verschillende onderdelen van de

bestaande kennisinfrastructuur wordt belangrijk. Steeds meer vragen gaan oververbanden: tussen lenM dossiers, tussen beleidsvelden, private en publieke kennis

33147

TNO-rapport I

34t47

en tussen korte termijn en lange termijn. Dit vraagt om een goed georganiseerde

kennisinfrastructuur. Kennisinstituten van de overheid (bijv. RIVM, PBL) spelendaarin een belangrijke rol.

Vanwege de complexiteit wordt steeds vaker gebruik gemaakt van living labs in hetdomein van milieu en gezondheid. ln een living lab wordt de werking van nieuwbeleid en innovaties in een ongecontroleerde situatie getoetst aan een set van

doelstellingen en worden onbedoelde effecten in beeld gebracht.

De twee TNO rollen (innoveren in economie/samenleving en bijdragen aan de

kennisbasis van overheid/samenleving) wilTNO in de komende strategieperiodecombineren met een initiërende/regisserende rol in het opzetten en uitvoeren vanliving labs. Bij de invulling van deze drie rollen wordt rekening gehouden met een

andere positionering, organisatie en instrumentarium van de overheid en metmogelijkheden van ICT technologie (lnnovate with ICT), die op het domein van

milieu en gezondheid kansrijk zijn.

ln dkhtþrolkte saedel¡ik¿ gÊbþden'ß vook sprcle von

Jots m¡lieubeloJ¡ing en oonwez:q)lz¡d voam ¡ lþ u t ìsk o's o g! ¡ n te n sþf ru ¡ m teg eh ru ¡ k.

. Duuzlmccn 3erondeüleclom¡evln¡

ì,rrmdær d,iltrL¡r-rr¡lüvr rL L.loî¡ñht rn a!¡d.¡

betrouwboú, nouw,Ëuñg en wt ¡edercen olt¡jd vü¡rboof,¡ühald w ñ a[mtægonþfrjk. L.ittif¡¡

Use case; Operat¡onele in situ sens¡ng netwerken voor m¡l¡eumon¡tor¡ngin geb¡eden

d4,'ü

. F.}€-ÈÔær¡(ú

Ontwikkeling informatie-infrastructuur milieu en gezondheid

ln de roadmap voor 2015-2018 staat de implementatie van drie innovaties centraal:

Van sectorale meetnetten naar geïntegreerde community basedmilieumonitoring. lmplementatie van sensingtechnologie,"big data" en

datamining technologieën in milieumetingen en gezondheidsmetingen ten

einde het meten en monitoren van milieukwaliteit (bron-effect), doelmatigeren efficiënter te maken. En er voor zorgen dat gegevens realtimebeschikbaar komen, ter ondersteuning van nieuwe beleidsinstrumenten.Ook wordt aandacht besteed aan persoonsgerichte sensor methodiekenom een transitie te bewerkstelligen naar meer gezondheid gerelateerde

milieumonitoring.

Van domein-specifieke modellen naar schaalbare geÏntegreerde modellen.lnnovaties op het gebied van onderzoeksmethoden en modellering ten

behoeve van beleidsafwegingen en beleidsuitvoering:

1

2.

TNO-rapport I35t47

Redesign van bestaande modellen op het gebied van luchtkwaliteit,geluid, (externe) veiligheid op basis van nieuwe vragen dievoortkomen uit de modernisering van het milieubeleid en de

omgevingswet (laan voor de leefomgeving):

i. Deze modellen dragen bij aan nieuwe inzichten in

risicoperceptie en risico-acceptatie door burgers

ii. Deze modellen dragen bij aan het inzicht hoe om te gaan

met combinaties van milieufactoren die de gezondheid en

ecosystemen beïnvloeden.

iii. Deze modellen zijn onderdeel van de kennisinfrastructuurvan de overheid en moet kansen bieden voor koppeling

met andere beleidsvraagstukken (bijvoorbeeld

economische ontwikkeling, mobiliteit, zorg en ruimtelijkeplanning)

Ontwikkeling van nieuwe methoden en modellen die nodig zijn vooreen goed onderbouwde afweging tussen kansen en risico's van(nieuwe) technologieën in productieprocessen. Hierbij wordtbijvoorbeeld aandacht besteed aan nanotechnologie, de

saneringsproblematiek rond asbest, maar ook vraagstukken overgevaarlijke stoffen in bijvoorbeeld de recyclingsector.

Daarnaast wordt gewerkt aan nieuwe methoden om (potentiele)

risico's voor de gezondheid in beeld te brengen en interventies teoptimaliseren.

d. Activiteiten rond omgevingsveiligheid waarb¡ aandacht gericht is op

het evalueren van veiligheidsmaatregelen die de effecten van

incidenten beperken. Met specifieke aandacht voor risicoduiding

van 'nieuwe' onzekere risico's, nieuwe indicatoren voor bestaanderisico's, ontwikkeling van een gebiedsgerichte oriëntatie en nieuwe

afwegingskaders waarbij ook maatschappelijke kosten baten

analyses een rol spelen.

3. lnnovaties op het gebied van samenwerken, communicatie (over risico's en

kwaliteiten) en kennisdelen, nodig voor een meer etficiënte samenwerkingtussen beleid (internationaal-nationaal-lokaal), RUD's, industrie, burgers,

maatschappelijke organisaties en kennisinstellingen.

Voor alle drie de innovaties geldt dat intensieve samenwerking met andere

kennisinstituten en de overheid cruciaal is. Daarnaast maken we gebruik van de

instrumenten die beschikbaar zijn om samen met bedrijven de kennis te gebruiken

voor economische ontwikkeling. Hiermee wordt het EZ beleid met dit VP

verbonden.

a

b

c

TNO-rapport I

3.4.2

36t47

Resultaten van VP 2011-2014ln de strategieperiode 2011-2014 stonden onder meer gewerkt aan de ontwikkeling van een

integraal afwegingsinstrumentarium (Urban Strategy),

Urban Strategy is voor het oplossen van milieuvraagstukken in kader vangebiedsontwikkeling succesvol toegepast, wordt door verschillende consultancybureausgebruikt, wordt op bescheiden schaal toegepast in het buitenland en biedt een basis vooreen verdere samenwerking met andere partijen (bijv. RIVM, RUD's). Uit de in 2013

uitgevoerde audit kwam naar voren dat deze software meer in internationale

kennisnetwerken moet worden gepresenteerd, ln de strategieperiode 2011-2O14 is nieuwe

ict technologie geïntegreerd (professionele beheer en ontwikkelomgeving, web technologie,

snellere rekenalgorithmen en verbeterde graTische userinterface). Urban Strategy sluit met

name goed aan bij de ontwikkeling van de laan voor de leefomgeving (SKIA Milieu), smart

cities (SKIA Ruimte en Water) en bij de behoefte van RWS om kennis voorsysteemoverstijgend denken en werken te versterken.

Klimaat en DuurzaamheidDe afgelopen decennia hebben in het teken gestaan van het oplossen van

milieuvraagstukken door een benadering die beleidsmatig uitgaat van een wettelijke

verankering van normen en technologisch van het implementeren van

emissiebeperkende maatregelen. Hiermee is een grote vooruitgang geboekt in

verduurzaming van de industrie, het verbeteren van de lokale leefomgeving en

beperken van gezondheidsschade. Een belangrijk aandachtspunt blijft dat

milieuproblemen niet verplaatst worden van het hier en nu naar het elders en later(duurzaamheid).Door klimaatverandering en het toenemend gebruik van natuurlijke hulpbronnen zijn

de milieuvraagstukken tegelijkertijd veelomvattender geworden en sterk veruevenmet wereldwijde economische activiteiten. Wereldwijde groei in welvaart legt bij de

huidige wijze van productie en consumptie een steeds groter beslag op de

natuurlijke hulpbronnen en heeft een wereldwijde impact op het klimaat en het

daarmee samenhangende natuurlijke systeem. Hiermee is de noodzaak ontstaan

om innovaties tot stand te brengen die het beslag dat het menselijk handelen op het

natuurlijk systeem legt, verminderen en tegelijkertijd rekening houden met

economische ontwikkeling. Deze constatering wordt breed gedragen, zowel in

internationaal verband (OESO - Green Growth Strategy, EU - A Resource Efficiënt

Europe) als nationaal (SKIA-Milieu, Klimaatagenda, PBL - Wissels Omzetten).Zowel in het bedrijfsleven als in de maatschappijworden commerciële en

maatschappelijke initiatieven ontwikkeld die een duuzamere productie en

consumptie beogen. Voor het Ministerie van l&M worden de beleidsvraagstukken

op het gebied van klimaatmitigatie en klimaatadaptatie geagendeerd binnen de

kaders van de Klimaatagenda en het Energieakkoord en voor het duuzaam gebruik

van natuurlijke hulpbronnen binnen de kaders van 'Van Afual naar Grondstof .

Hierbij speelt de veranderende rol van de overheid in het sturen van

duuzaamheidstransities naar meer een faciliterende rol waarbij vooral

handelingsperspectief wordt gegeven aan bedrijven en maatschappelijkeinitiatieven die bijdragen aan een samenleving die gericht is op een duurzamere

omgang met grondstoffen en voorbereid is op de venruachtte veranderingen in

klimaat. Belangrijke beleidsdoelen voor de middellange termijn zijn gericht op:

TNO-rapport I 37t47

Klimaatmitigatie - een reductie in emissies van broeikasgassen van 40Vo in

2030 t.o.v. 1990 en een toename van het aandeel van hernieuwbareenergieopwekking (nu ruim 4 procent) naar 14 procent in 2020 en eenverdere stijging van dit aandeel naar 16 procent in 2023.

. Klimaatadaptatie - Klimaat robuuste inrichting van het stedelijke en

landelijk gebied in 2050

. Circulaire Economie - jaarlijkse totale hoeveelheid afual van 60 Mton

2006 niet meer te laten stijgen dan tot 68 Mton in 2015 en 73 Mton2021.

De beleidsvorming op deze onderuverpen vindt in een internationale setting plaats(Europees, wereldwijd) waarbij geschakeld moet worden met andere schaalniveauswaarop een deel van de relevante actoren (nationale overheid, brancheorganisatiesen MKB) opereert. TNO speelt hierbij een rol bij het onderkennen van de(milieu)vraagstukken en het ontwikkelen van oplossingen, die robuust zijn op

verschillende tijd-ruimte schalen.

Resultaten van vorig VP

ln de afgelopen strategie periode werden op nationaal niveau met name RIVM en

PBL door TNO ondersteund in de uitvoering van hun wettelijke taken als de

emrssieregrstratie (levering inzicht rn emrssres en processen), luchtkwaliteit (verdere

ontwikkeling van LOTOS EUROS samen en ten behoeve van KNMI en RIVM) en

scenariob (onderbouwing Routekaaft 2050 voor de sectoren huishoudens enindustrie). Ook werden gemeenten, waterschappen en nationale overheidondersteund bij het ontwikkelen van concepten voor klimaat adaptieve steden (via

KvK - Climate Proof Cities). ln het licht van de belangrijke rol van Europa in dezedomeinen is een sterke posrTle opgebouwd op onderwerpen als emlssres,emissierappoñages, luchtkwaliteitsberekeningen in Europa ( EU, UNFCC, EMEP,

JRC, ElT, EEA) en voor overheden in buurlanden (o.a. Duitsland, België).

Voor de hieronder beschreven onderzoekslijnen, staan drie innovaties centraal:

1. Van grootschalige modellen voor emissies en luchtkwaliteit naarinformatiesystemen die lokaal en wereldwijd inzicht geven in de opties voorklimaatmitigatie en duurzame energievoorziening. De ambitie is om dezeinstrumenten te verbinden met de nationale informatie infrastructuur met RIVM

en PBL als partners en ze beschikbaar te kunnen maken voor lokale, nationaleen internationale assessments. De innovaties zullen hun beslag krijgen in een

verdere verbetering van de schaalbaarheid van instrumenten en het gebruikvan nieuwe sensing en onconventionele data ("Big data").

2. Van duurzame assessments op product- en ketenniveau naar instrumentenvoor het modelleren en beoordelen van mogelijkheden voor (lokale)ketensluiting en resource efficiency. De ambitie is om instrumenten beschikbaarte maken die op lokaal, regionaal en globaal niveau de mogelijkheden voor hetsluiten van productie-afualketens inzichtelijk maken met oog voor economischehaalbaarheid en duuzaamheidswinst. Hierbij spelen een rol het:

tn

in

TNO-rapport I

38t47

a. Versterken van modelinstrumentarium voor het lokaal inzichtelijkmaken van afualstromen en productieketens en voor resource efficienteoplossingen voor productie-/consum ptieketens

b. Harmoniseren en robuust maken van het instrumentariumduuzaamheidsindicatoren ter onderbouwing van strategische lange-termijn investeringen op het gebied van duurzame productie

3. lnnovaties op het gebied van de implementatie van initiatieven op het gebied

klimaatmitigatie, duuzame energie en circulaire economie in zogenaamdeliving-labs. Deze living-labs zijn bedoeld om prototype innovaties te testen en

naar de markt te brengen op een manier die opschaling en replicatie mogelijkmaken. Hiervoor zijn innovaties nodig in de wijze waarop nieuwe vormen van

hergebruik van materialen, water, biotische grondstoffen en energievoorzieninggeïntegreerd kunnen worden in de bestaande praktijk van bedrijven in de lokaleleefomgeving.

Klimaat en koppelingen met andere beleidsdoelstellingenBelangrijke onderzoekslijnen voor de komende jaren zijn:

1. Hoe de stedelijke vernieuwingsopgave te verbinden met hetklimaatvraagstuk, zowel in vermindering van de broeikasgasemissies(energiebesparing) door middel van concepten als (ver)nieuwbouw,

klimaatneutraliteit als door klimaat robuust maken van de bestaandestedenbouw. Belangrijke bouwstenen zr¡n:

a. Kwantificeren opties en bouwstenen voor klimaat robuusteinrichting van gebouwen en wijken (vervolg Deltaprogramma,onderzoeksprogramma Klimaat en Water) voor een betereonderbouwing van het beleid door lokale overheden en andereactoren.

b. Kwantificeren van opties voor klimaat neutrale wijken en gebieden

samen met VNG en PBL (Vesta model)c. Onderzoek naar mogelijkheden voor kostenverevening voor CO2 in

de gebouwde sector.2. lnzet van CO2 footprinting in internationale klimaatdoelstellingen. Op dit

moment zijn de doelstellingen geografisch gedefinieerd. Dat leidt totgrensetfecten (imporUexport van elektriciteit, verplaatsing van zwarebasisindustrieên). Door footprinting kan de doelstelling gerelateerd worden

aan consumptie en wordt de ketenaansprakelijkheid versterkt. De

doelstelling hier is om dit voor een aantal relevante bijdragen vanindustriële sectoren aan internationale klimaatakkoorden nader uit tewerken.

3. Ontwikkeling van transitiepaden voor een laag CO2 wereld. Belangrijk is

inzicht in de technische (on)mogelijkheden en de grootste knelpunten waarhet gaat om draagvlak (maatschappelijk, bedrijfsleven) en kosten. Dit kan

leiden tot beter inzicht in de toekomstbestendigheid van de economie in

een klimaat robuuste wereld en kan helpen bij het opstellen van een langetermijn onderzoek agenda voor klimaat neutrale technologie. Een koppelingtussen klimaat- en luchtkwaliteitsbeleid biedt hierbij kansen voor win-winopties.

4. Ondersteuning van de initiatieven van de Climate and Clean Air Goalitiondoor beter inzicht te geven in de bijdrage van short lived climate forcers

TNO-rapport I

39t47

(aerosolen en ozon-precursors) aan klimaatverander¡ng en mogelijkhedenvoor emissiereducties, onder andere samen met de Duitse denktank IASS.

Optimalisering en robuust maken van het nationalemodelleninstrumentarium samen met RIVM, door integratie van hetEuropees afwijkende OPS-model, nu nog gebruikt voor stikstofbeleid en

GCN kaarten, in het Europees gevalideerde en door buurlanden gebruikte

LOTOS- EUROS model van TNO-RIVM-KNMl.Koppeling van luchtkwaliteitsmodellen aan de regionale klimaatmodellen,

zoals KNMI-RACMO, om te komen tot beter inzicht in regionale

klimaatverandering, samen met KNMI.

Verbetering en ontwikkeling van de modellering van lokale ketensluiting,

zodat de energiebesparing en CO2-emissiereductie over de hele keten kan

worden berekend. Dit voorkomt suboptimalisatieafwentelingmechanismes, in de ketensluiting en moet leiden

onderkenning van nieuwe kansen.

Resource Efficiency en Circulaire EconomieBelangrijke onderzoekslijnen voor de komende jaren zijn:

1. Vaststellen van kansen voor gebieden om zich te ontwikkelen op basis van

nabijheid van vraag en aanbod van bepaalde grondstoffen of producten

(Lokale potentie op een rij). Hieronder valt het beoordelen van de potenties

die regio's (lokaal tot mondiaal) hebben om tot ketensluiting te komen en

de schaal waarop daarvoor vraag en aanbod afgestemd kan worden.Ruimtelijk beleid en ruimtelijke economische aspecten spelen hierbij een

rol.

Bepalen van de impact van een circulaire economie benadering op het

verkleinen van de Material Footprint (Ketenpotentie op een rij). Welkemateriaalstromen komen daarvoor in aanmerking vanuit economischperspectief en het significant verminderen van milieudruk. Ondersteuningvan Ketenakkoorden en het bepalen van innovatiepotentieel.Meetmethoden, indicatoren en keurmerken door het uniformeren van

methodieken en indicatoren en het verbeteren van informatie over

afualstromen ten behoeve van het herkennen van opties voor een circulaireketenbenadering en verduurzaming van het stedelijk metabolisme. TNO ishiervoor al aangesloten op lopende ontwikkelingen bij nationale (CBS, PBL)

en internationale (UNEP, OECD) organisaties.Verduurzaming van consumptiepatronen en het verbeteren van de

mogelijkheden van afualscheiding, -inzameling en hergebruik (Reductie vangrondstof en afualstromen door efficiency). Hierbij spelen aspecten die temaken hebben met gedrag van consumenten en de mogelijkheden van

kringloop- en reparatiebedrijven op lokaal niveau.

lnternationaalMeer dan in het verled en zal een afstemming tussen internationale (Europees en

andere nationale overheden) onderzoeksagenda's moeten plaatsvinden. Enerzijdsis dat nodig om financiële redenen, beperkte Nederlandse onderzoeksbudgetten en

vereiste co-financiering. Anderzijds sluit dat aan bij de steeds verder gaande

internationale vernetwerking van samenlevingen en maatschappelijke actoren. De

Environmental Action Plan-2020 van de Europese Commissie is daarbij mederichtinggevend. Voor het ondenrverp 'Klimaat en Duurzaamheid' spelen het EU-

5

6

7

en

tot

4

TNO-rapport I40147

Kaderprogramma 'Horizon-2020' en het E|T-programma 'KlC-Climate' daarbij een

belangrijke rol.

3.5 Smart Gities

ln dit onderdeelvan het Vraaggestuurd programma komen onderzoeksthema's aan

de orde, die gericht zijn op het verbinden van technologische, sociale en

systeeminnovaties in verschillende domeinen van een stedelijk systeem. De

innovaties betreffen het verbeteren én onderling verbinden van "city operations""city services" en "urban (re)design" met behulp van moderne ict technologie.

À

Uröan UröJtOpcrations (Re)Desl&l

Utûanocldogíìcn¡

$rü.¡v

De drie componenten van een smañ city

Bij "urban operations", operationeel beheer van de stad gaat het onder meer om het

beter benutten van het verkeer- en vervoersysteem (wegen, spoor- ,lucht en

watenruegen), het ontwikkelen van de infrastructuur voor een duurzaam

energiesysteem (elektriciteitsnetwerk, gasnetwerk en warmtenetten, inclusiefopwekking en opslag), het verder ontwikkelen van een duurzaam stedelijk

watersysteem (drinkwatersysteem, waterafuoer, water in de stad als onderdeel van

stedelijke functies) en het inrichten van een slim systeem voor de aanvoer en

afuoer van producten, materialen en afual (circulaire economie). Al deze systemen

maken gebruik van ICT en vormen samen het metabolisme van een stedelijksysteem. De afuonderlijke subsystemen kunnen worden opgevat als onderdelen

van één geTntegreerd stedelijk ict systeem: een open city operating system.

Een tweede component van een smart city betreft het geheel van stedelijke

diensten voor en door burgers en bedrijven (city services). Diensten kunnen gericht

z¡n op een bereikbare binnenstad, schone lucht in de stad, veilige schoolroutes,

banen in de buurt, sportmogelijkheden in de buurt, diensten gericht op lokale

samenwerking, etc. Vaak zijn ze gericht op een specifieke bevolkingsgroep:jongeschoolgaande kinderen, werkenden of zelfstandig wonende hoogbejaarden. Deze

diensten maken gebruik van hetzelfde open city operating systeem dat verbonden

is met operations en via deze diensten worden gegevens verzameld over hetgebruik van de stad en stedelijke voorzientngen.De derde component betreft de ruimtelijke structuur van de stad en de wijze waarop

de ruimtelijke inrichting en ontwikkeling is georganiseerd (urban (re)design). Steeds

vaker vallen in het kader van stedelijke planning, onderzoek en ontwerp samen.

Nieuwe ict-technologie is voor het combineren van ontwerp en onderzoek

beschikbaar. Men spreekt over evidence-based design en geodesign.

Het verbinden van innovaties in deze drie domeinen kan bijdragen aan de kwaliteit

van leven in en de economische concurrentiekracht van steden.

Urban

ScrvicÊ3

TNO-rapport I

41147

Vanuit versch¡llende 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 de

volgende ambities gekozen:

1. Europees niveau: de Europese ambities van DG Connekt om tegen 2020jaarlijks 160 miljard euro aan inkomsten (1% van het BNP van de EU) en

2,5 miljoen nieuwe banen te genereren door ontwikkelingen op cloudgebied te stimuleren. Standaardisatie, vergaande digitalisering van de

overheid en een Europese cloud zijn belangrijke pijlers voor dit beleid.

Verschillende DG's hebben een gemeenschappelijk programma SmartCities ontwikkeld. Dit EIP smart Cities richt zich op "a significantimprovement of citizens' quality of life, an increased competiveness ofEurope's industry and innovative SMEs together with a strong contributionto sustainability and EU's energy en climate targets"(SlP 2014).

2. Nationale E-overheidsbeleid. Vanuit de missie "één service, meer gemak"

werkt de Nederlandse overheid in het verlengde van de EU agenda aan

een digitalisering van de werkprocessen binnen de overheid en de

communicatie met burgers en bedrijven. Voor Leefomgeving zijn naast deprogramma's die vallen onder E-overheid, de digitale stedenagenda en de

digitalisering van het omgevingsbeleid (GOAL: zie punt 4) belangrijk.3. De nationale omgevingsvisie, die in 2018 zal worden vastgesteld.

Stedelijke visies in Nederland. Hierin worden onder meer de hoofdlijnenvan stedelijke ontwikkelingen vastgelegd. Deze zijn tot stand gekomen via

lokale, regionale en nationale discussies, in de samenleving, binnen de

overheid en in de politiek.

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

5. De nieuwe beleidsagenda voor de stad, als opmaat voor het Nederlandsvoorzitterschap van de EU. Deze is verbonden met de ambities op hetgebied van wonen, zotg, milieu, water, mobiliteit en RO. Gezondeverstedelijking staat centraal. Betrokken ministeries zijn lenM, BZK, VWSen V&J.

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 tools (smart city concepten) ontwikkelen

die direct of indirect2 bijdragen aan het versterken van de regionale economie.Hierbij wordt gewerkt langs twee onderzoekslijnen:

1. Bijdragen aan de ontwikkeling van een ict infrastructuur. Deze

ontwikkeling vindt plaats in samenwerking met providers op het gebied van

urban operations, bedrijven gericht op city services, de overheid, CBS en

andere kennisinstellingen. Het gaat met name om het verbinden van

realtime data met andere informatie over stedelijke gebieden. De marktbetreft de sturing en operationeel beheer van stedelijke processen en

diensten voor bewoners, bezoekers en bedrijven (denk bijvoorbeeld aan

toepassingen in verkeerscentrales, meldkamers van veiligheidsdiensten en

2 Denk bijvoorbeeld aan: versterken van regionale productie-consumptieketens, versterken vanvestigingsmilieu of het bijdragen aan een veilige en gezonde leefomgeving

TNO-rapport I

42t47

opschalen van de gegevens naar stedelijke indicatoren). De genereerdeinformatie dient niet alleen als sturingsinformatie in operationele processenmaar kan ook worden verwerkt naar informatie ("evidence"), voor ontwerpen planningsprocessen.Gewerkt wordt aan twee innovaties.

a. big data handling: standaardisatie in gegevensopslag engegevensuitwisseling zodat smart city oplossingen kunnen wordenopgeschaald. En het ontwikkelen van een toolbox voor veel

voorkomende analysemethoden. Een dergelijke toolbox kan

bijdragen aan een realtime interpretatie van gebruikers

b. Open urban operating system, verbonden met urban operations,city services en verbonden met toolkits voor stedelijke planning engebiedsprocessen.

2. Bijdragen aan implementatie van de ict infrastructuur inomgevingsbeleid en ander ruimtelijk relevant beleid,gebiedsontwikkeling en stedelijk beheer, met als doel de volgendeinnovaties te ontwikkelen in nauwe samenwerking met bedrijven, die op

deze drie terreinen (beleid, gebiedsontwikkeling en stedelijk beheer)werkzaamzijn.

a. Een serious game voor urban (re)design /"geodesign", inclusiefindicatoren.

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 een curriculum voor hogescholen en universiteitene. Ontwikkelen van een evaluatiekader voor smart city projecten

gericht op versterking vangovernancestructuren.

business modellen en

3.5.1 Ontwikkeling van bouwstenen ict infrastructuur voor smart cities:

a. Toolkit voor big data handlingHoe 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.

ln het recent gepubliceerde Operational lmplementation Plan van het Europeanlnnovation Partnership on Smart Cities and Communities (OlP), zijn verschillendeonderzoeksprioriteiten geformuleerd die bijdragen aan het beantwoorden van dezevragen. ln de onderstaande figuur zijn de thema's van het OIP samengevat.

TNO-rapport I

43147

Ondezoeksthema's EU Bron SIP EIP smaft c¡ties 2013

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 maatschappelijke opgaven (bijvoorbeeld waterveiligheid, beterbenutten, verbeteren leefomgevingskwaliteit en langer thuis) wordt insamenwerking met bedrijven gewerkt aan het in beeld brengen van de

toepassingsmogelijkheden van door de stad en infrastructuur gegenereerde data.

Daarvoor worden steden en infrastructuren als "living labs" gebruikt om ideeën tevertalen naar proof of concepts. Hierbij wordt aangesloten bij onderwerpen inandere TNO programma's (bijvoorbeeld lJkdijk, het ontwikkelen van milieusensorenin het programma milieu en duurzaamheid en andere tools die voor beleid van

ministeries lenM en VWS zijn ontwikkeld). Verkend wordt welke kansen en

knelpunten bestaan bij het gebruik van gegevens voor het ontwikkelen vanbusiness cases voor urban operations en urban services. ln dit kader werkt TNOnauw samen met gemeenten (o.a. Almere en Rotterdam), waterschappen enprovincies enerzijds en providers anderzijds.

b. Open operating platformln de vorige strategieperiode is gewerkt aan een definitiestudie voor een openurban operating platform.

Citizen Focus how we rnclude citizens nto the process as an lnlegral actor lor transformatron

Policy & Regulation creat ng the enab|ng envrronnrent to accelerate rmprovemenl

lntegrated Planning holv we work ¿cross sector and admrnrstratrve boundafles and man¿ge tenlporal goals

TIKnowledge Sharing how we acceleraie the quality sharJng of expenence to bu ld capacrty to ¡nnovate and de|ver

Metrics & lndicators enab|ng crtres lo demonstrate performance garns rn a comparable manner

Open Data undersland how lo explort the gro!.irng pools of data makrng rt accessrble - yet respectrng prvacy

Standards providing the framework for consrstency commonality and repeatabrlrty wrthout strfling rnnovatron

Business Models, Procurement & Funding integrating local solutions ir1 an EU and glob¿¡ market

Beeldplaat Smaft Bron TNO flagship Smarf ClÏres

TNO-rapport I 44147

Op basis van de verkennende studie zal in de komende VP periode defunctionaliteiten van het open urban operating system (in figuur aangeduid alssmart city platform)worden ontwikkeld. De EU market place voor Smart Citieswordt als "test bed" gebruikt. Dit draagt bij aan een sterke positie van Nederlandsesteden in dit netwerk. TNO werkt hiervoor intensief samen met partijen die tijdensde innovatie-estafette het contract smart cities hebben ondeftekend.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 kadervan KC HULworden verbindingen gelegd met stedelijke ontwikkelingen in VS en China.

3.5.2 lmplementatie van de ict infrastructuur in omgevingsbeleid en ander ruimtelijkrelevant beleid, gebiedsontwikkeling en stedelijk beheer

ln de afgelopen VP periode is gewerkt aan een integraal platform voor stedelijkeplanning: urban strategy. lnmiddels wordt het platform succesvoltoegepast in deplanontwikkelingsfase (inspraak, MER en MKBA). Langs deze weg zal de komendeVP periode nieuwe functionaliteiten worden ontwikkeld. De ambitie is om ditplatform een belangrijke rol bij besluitvorming in stedelijke planning te geven en ditvoor zoveel mogelijk partijen te ontsluiten (aansluiten bij "uitnodigingsplanologie").De te ontwikkelen functionaliteiten ziin in de volgende figuur samengevat.

Urb.n Str.t€tyø lrLr ¡rðrú¡dnra¡t¡ bôÊd únøde ¡a¡a pqÛwo¡rrfmt ffreln

,rsota ÈiLltF ¡trh¡a¡nî, eaàûn tr g.ôLir.n,twffilÞ''eicÛp,Nhrú0.ú.ø)ø L-frJ.taÍùt¡!¡¡La..îHl-l.6Ûp¡/oe'fiiþtolslrh¡, ttJ..¡ m tol.G¡it

uæ case: urban strategy platform voor integrate plann¡ngen ,",H.t:i;?{ityít#'beheer van ¡nfrästructuren, gebouwen en w¡jken L",li;:ri:;:f,t

dðiablomn, nodêllên, dàt¡explor¿tle ¿! øe9€ntåil€toolt, 4d úruâltrdta en¿ugm€ded re¿ltty, sef,out9u€ factl[e[er

æ h¡khtatg w ttedctjb g.li.dan wo^dqtre æt &ûawf.ltfngøi'dae,Hkai,g @æwi' Hrrbí tpck¡ h.t N¡uutÍltt ttØ( l rMt, Natt rcl re.c6 l, tæh nùC;g heh@ti.t (rÌiw hccl h ûtüa.iBytrwt ø,cgrry eû{'þng¡tl,ûto{sEd.¡dþh 9@a zlÌñ

Op wdden.ol€nt¿ilelpolluek) gerogrchrktetndl(àlæn ltdþud enproces)' SoaÍ crtywh€€l'lncl operaltoÈllielm

lil€grel D¡bmodel

Stronenemf9lewåter ãm¡ldàlen !rpþducten Imenlen =ó

!Oc(up¿lle

lnñàrtu(luur

o¡dê19rcnd

Figuur implementatie van smaft concepten in het omgevingsbeleid

c. Serious game voor urban (re)design /"geodesign", inclusief indicatoren.ln 2018 wordt een nieuwe omgevingsvisie gepubliceerd. ln het procesdaarnaar toe zal het Ministerie lenM verschillende activiteiten uitvoeren.Ten behoeve van deze visie en regionale/lokale visies werkt TNO dekomende strategieperiode aan een serious game, met de volgendefunctionaliteiten:

a. Het in beeld brengen van opgaven en onderliggende processen.De door de planbureaus ontwikkelde scenario's vormen de basisvoor de ontwikkeling van gebiedspecifieke toekomstbeelden.

TNO-rapport I

45t47

b. Het verkennen van oplossingsrichtingen (gebaseerd op

waardenorientaties in de samenleving en politiek). ln het EIP SmartCities wordt geconcludeerd dat er nog geen integrale aanpak is diede veranderingen in de economie, samenleving en stedelijkeontwikkeling met elkaar verbindt. Ter ondersteuning van dezeambitie wordt ingezet op de ontwikkeling van een nieuwe generatie

van simulatiemodellen en planningmodellen voor steden. TNO

speelt een actieve rol in dit deel van het ElP. De ambities is om

bestaande modellen (zoals LUMOS-RS) te verbinden met het

Urban Strategy platform. Hierbij zullen de bestaanderuimtegebruiksmodellen worden aangepast om meer aandacht tegeven aan multifunctioneel ruimtegebruik (modelleren van

activiteiten in plaats van landgebruik en modelleren van stromen inde stad.)

c. Het ondersteunen van het debat met bewoners en stakeholders.d. Het faciliteren van besluitvormtng.e. Het uitwerken van de business cases op regionale/lokale schaal.

De game zal als web applicatie worden ontwikkeld en gebruik maken vanportals die door andere kennisinstituten zijn ontwikkeld. Aandacht wordt

besteed aan de visualisatie en de uitwisseling van gegevens met andere

kennisinstrumenten die in het kader van NMDC zijnlworden ontwikkeld. Het

uitwerken van het game element is geënt op besluitvormingsprocessen in

ruimtelijk relevant beleid (bijvoorbeeld de routekaart die in het kader van

Gebied Energie Neutraal is ontwikkeld).Bijdragen aan de Laan van de Leefomgeving. ln de afgelopen jaren zijn de

contouren beschreven van de digitale omgeving die in 2024 operationeelmoet zijn. Deze bestaat uit een rotonde, laan en diverse informatiehuizen.

Met name de technologie voor de laanomgeving en de aansluiting met

rotonde en informatiehuizen is een onderwerp dat in dit VP in

samenwerking met anderen verder verkend zal worden. Hoe kunnen de

vragen van gebruikers op een veilige en efficiënte wijze naar de

informatiehuizen worden geleid en vice versa.Tools ter ondersteuning van de energieke samenleving. Steeds meerinitiatieven voor duurzame en leefbare steden worden door burgers en

bedrijven. Naast vr¡willigerswerk gaat het ook om economische activiteiten.

Om deze ontwikkeling te ondersteunen, dienen betrokkenen optimaal

toegang te hebben tot beschikbare informatie. Het stimuleren van dezeprocessen en het ondersteunen via tools en platforms krijgt aandacht in het

VP. Dit krijgt vorm via experimenten, living labs en samenwerking met

lokale kennisclusters.Bijdragen aan een curriculum voor hogescholen en universiteiten. De

grenzen tussen TNO en universiteiten vervagen doordat steeds meer wordtsamengewerkt in shared research programma's. Universiteiten en

hogescholen zijn broedplaatsen voor nieuwe ideeën. Door het beschikbaarte stellen van onze tools en faciliteiten wordt de stroom van kennis naar

TNO gestimuleerd. ln het kader van Smart Urban Regions in the Future(SURF) en mogelijke nieuwe programma's zal de samenwerking met

universiteiten worden versterkt.Ontwikkelen van een evaluatiekader en stresstest voor smart projecten

gericht op versterking van business modellen en governance structuren.

Veel lokale initiatieven stranden doordat er geen visie wordt ontwikkeld op

b

d

e

TNO-rapport I

46t47

de benodigde middelen. Door slimme combinaties (ontwikkelen vanrevolving funds) en aggregratie mechanisme (cloud financing) worden

stedelijke ontwikkelingen gefinancierd. Voor opschaling en

reproduceerbaarheid van smart initiatieven wordt onderzoek verricht naar

succesvolle value- en business cases. Voorstellen om bestaandeevaluatiemethoden (kosten batenanalyses) en tools voor projectaudit

" worden met behulp van deze kennis uitgewerkt.

Ter Afsluiting

Dit Vraaggestuurd programma is tot stand gekomen in een periode dat er veel

organisatorische verandering brj TNO plaatsvinden. Hierdoor zullen mogelijk in

onderling overleg in 2015 nog aanpassingen plaatsvinden.

TNO-rapport I

lr. L.J.J.Manag

47147

Ondertekening

Utrecht, 29-09-2014