Tag: Digitalisering

Emissieloos materieel delen moet en kan makkelijker

Geschreven door Laura Bicknell op . Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

D4 – Emission 0
Om emissies op de bouwplaats terug te dringen, stijgt de vraag naar elektrisch materieel. Emission 0 hoopt verandering te brengen in het schaarse aanbod en de hoge kosten, met een deelplatform waarop gemakkelijk fossielvrij bouw- en transportmaterieel kan worden gehuurd.

Anne Koudstaal, die als innovatiemanager bij Dura Vermeer werkt, is een van de grondleggers en bestuurder van stichting Emission 0. Hij weet nog goed hoe het idee ontstond: ‘Het begon voor mij toen ik nog bij KWS werkte aan het project PlasticRoad. Dat is een circulaire wegconstructie waarbij gerecycled kunststof wordt toegepast als grondstof. Hiervoor gebruikten we een elektrische vacuümmachine. Alleen stond die machine vaker stil dan dat hij gebruikt werd. Zonde, vond ik, want stratenmakers zouden hier graag gebruik van maken.’ Zo ontstond het eerste idee van een marktplaats voor elektrisch materieel, om de transitie in bouw- en transportmaterieel te versnellen.

Investeringsdrempel wegnemen

‘We willen dat partijen sneller en makkelijker aan het materieel kunnen komen’, stelt Koudstaal. ‘Daarnaast willen we de investeringsdrempel wegnemen, zodat het voor iedereen haalbaar en betaalbaar wordt om emissieloos te werken.’ Koudstaal merkte bovendien dat de prijzen van elektrisch materieel weinig transparant zijn, wat de inzet ervan in de weg staat. ‘Op ons platform staan duidelijk de huurprijzen vermeld. Met die prijzen kun je dus direct berekenen wat de inzet kost en hoeveel stikstof en CO2 je daarmee reduceert. Op termijn, als meer partijen veel gelijksoortig materieel gaan aanbieden, ontstaan er marktprijzen waarbij vraag en aanbod in evenwicht zijn.’

Meer delen, minder stilstand

Door het inzicht in vraag en aanbod ziet Koudstaal ook hoe de markt voor elektrisch materieel zich ontwikkelt. ‘We zien bijvoorbeeld dat er veel vraag is naar elektrische kranen, terwijl er veel te weinig capaciteit is in de markt. Dat zou je ook willen teruggegeven aan subsidieverleners: ga daar nu actief op stimuleren, dat die gekocht gaan worden. Voor alle binnenstedelijke werken heb je mobiele graafmachines nodig. Voor grote dijkversterkingen heb je rupskranen nodig.’ Uiteindelijk moet er ook weer niet te veel elektrisch materieel komen, merkt Koudstaal op. ‘Emission 0 moet eraan bijdragen dat er meer materieel wordt gedeeld en dat er minder stilstand is. Minder aanschaf betekent ook minder productie en dat is natuurlijk ook duurzamer. De sector moet dus ook meer samenwerken als het om materieel gaat.’

Ook tenders uitzetten

Het ophalen van de benodigde funding en het optuigen van het online platform kostte meer tijd dan verwacht. Maar inmiddels is Emission 0 live, en staan er ruim dertig machines van een tiental aanbieders op. ‘We willen de komende maanden werken aan de bekendheid van het platform, zodat er meer aanbod komt op het platform en dus ook de vraag op gang komt’, vertelt Koudstaal. ‘We willen uiteindelijk dat het mogelijk wordt om via het platform een tender uit te zetten. Partijen kunnen vervolgens daar hun materieel aan koppelen. Daarmee kun je al vooraf peilen of een opdracht volledig emissieloos kan worden uitgevoerd. Tegelijkertijd biedt zo’n tender voor aanbieders van materieel ook zekerheid van werk.’

‘Maak er gebruik van’

‘Ik ben trots op het feit dat het platform nu staat’, besluit Koudstaal, ‘maar nog meer op het vertrouwen en de deelname van de partners die hun materieel delen. Ik zou willen zeggen: ga het gebruiken. Iedereen kan het materieel gratis uploaden op emission-0.nl. Probeer het uit en maak gebruik van het materieelaanbod dat er al is. Daarmee komt emissieloos bouwen weer een stapje dichterbij.’

Partner

Better Earth Innovations

Resultaten

De stichting is erin geslaagd om de benodigde funding op te halen bij de provincies Overijssel en Noord-Holland, GSES en Topsector Logistiek, en om de support te krijgen van een groot aantal deelnemers. Het platform emission-0.nl is inmiddels operationeel en er wordt materieel aangeboden. Het streven is om minimaal 30% van het grootschalige emissieloze materieel in ons land in de database te hebben staan. Voor 2024 moet 30% van alle aannemers in de Cobouw Top-50 in Nederland gebruikmaken van het platform, en er moeten dan minimaal tien boekingen zijn gerealiseerd.

Emissies reduceren met digital twins

Geschreven door Laura Bicknell op . Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

D2 – Industrieel bouwen met productplatforms
Welke rol kunnen digital twins spelen bij modulair en industrieel bouwen? Binnen dit deelproject hebben de Universiteit Twente en TNO samen met vier bouwpartners concrete toepassingen geïdentificeerd voor digital twins. Bovendien zijn ze naar de praktijk vertaald in gebruikstoepassingen en werkende demonstrators.

‘Digital twin is een populaire term en een erg ruim begrip’, begint Arjen Adriaanse, hoogleraar Construction Process Integration & ICT aan de Universiteit Twente en Science Director bij TNO. ‘Doel van dit project was om dit abstracte begrip heel concreet te maken voor modulaire en industriële bouwsystemen.’ Irfan Pottachola, die in het kader van een Engineering Doctorate (EngD) een centrale rol speelde in dit project: ‘Digital twins kunnen we op twee manieren inzetten om emissies te reduceren: voor directe en passieve interventie. Met directe interventie kun je bijvoorbeeld op de bouwplaats direct preventieve maatregelen voorstellen om emissies te beperken, of om het energieverbruik in de fabriek te reduceren. Daarnaast heb je passieve interventies, waarmee je processen echt optimaliseert door het gebruik van digital twins. Daarmee wordt modulair en industrieel bouwen voordeliger en interessanter ten opzichte van traditioneel bouwen. Door meer modulair te bouwen kunnen emissies worden gereduceerd en verplaatst naar andere plekken dan de bouwplaats.’

Geen futuristisch model

Een eerste misvatting is volgens Pottachola dat een digital twin één vastomlijnd futuristisch model of softwaresysteem is. ‘Wat we ontdekten is dat de meeste bedrijven die we onderzochten al eerste vormen van digital twins hebben, of tenminste de technische infrastructuur. Het was vooral zaak om de verschillende ICT-systemen aan elkaar te knopen tot een model. Een digital twin kun je met heel verschillende soorten software maken, het is maatwerk en afgestemd op de wensen van het bedrijf. Je verzamelt data uit de praktijk, verwerkt ze en combineert ze met behulp van algoritmes om uiteindelijk inzichten te krijgen. Veel bedrijven doen dat al, alleen op een gefragmenteerde manier.’

Veelbelovende toepassingen

Wat Pottachola merkte was dat er bij de partners vooral aandacht was voor process twins, gericht op procesoptimalisatie. ‘Daar zitten veel interessante toepassingen. Zo kun je met een factory twin de efficiency van je productieproces vergroten. Met een process simulation ontwerp je vooraf een optimaal fabricageproces. Ook kun je met een process twin vertragingen voorspellen. Op de bouwplaats kun je process twins gebruiken om de veiligheid en emissies te monitoren, om gericht maatregelen te nemen voor verbetering. Daarnaast hebben we met een aantal bouwers ook naar de gebruiksfase gekeken. Door een product twin te maken van een woning kun je bijvoorbeeld het energieverbruik en de luchtkwaliteit optimaliseren, en de emissies van de complete woning reduceren.’

Toekomstmuziek

Een van de inzichten bij de deelnemers was dat uiteindelijk alle digital twins die je gebruikt aan elkaar kunnen worden geknoopt, merkt Adriaanse op. ‘Voor het ontwerp heb je een design twin, voor je productie is er een production twin, dan heb je voor het transport van de modules een logistics twin, voor de assemblage is er een site twin, gevolgd door een usage twin. Al die twins of enkele daarvan kun je uiteindelijk combineren of laten interacteren in een enterprise twin. Daarmee kan je bijvoorbeeld zien welke effecten aanpassingen in je design twin hebben op de productie (production twin) en transport (logistics twin). Daarvoor moet wel informatie kunnen worden uitgewisseld tussen de verschillende twins. Maar dat is voorlopig nog toekomstmuziek. Wat ik vooral interessant vond aan dit project was de leercurve bij de deelnemers. Na wat aanvankelijke scepsis over het futuristische begrip digital twin, zijn we erin geslaagd om scope aan te brengen en concrete toepassingen te beschrijven, waardoor het enthousiasme verder groeide.’

Aan de slag met digital twins

Dat enthousiasme heeft ertoe geleid dat verschillende partners inmiddels aan de slag zijn gegaan met demonstrators die de haalbaarheid en toegevoegde waarde van digital twins in de praktijk moeten aantonen. En het blijft niet bij prototypes, want de bedrijven zetten hun digital-twin-activiteiten ook na afloop van het deelproject voort. ‘Ik verwacht dat ze hiermee uiteindelijk echt een flinke impact kunnen hebben op de transitie naar emissieloos bouwen’, besluit Adriaanse.

‘De aanvankelijke scepsis bij de deelnemers is omgeslagen in enthousiasme’

Partners

  • Emergo
  • Heddes Bouw & Ontwikkeling
  • Strukton Systems
  • TBI Woonlab Gewoonhout
  • Universiteit Twente

Resultaten

Het deelproject heeft een digital-twin-raamwerk opgeleverd met veelbelovende digital-twin-toepassingen in verschillende procesfasen bij modulair en industrieel bouwen. Er zijn gebruiksscenario’s uitgewerkt voor uiteenlopende toepassingsdomeinen en cases. Tot slot is er een functioneel programma van eisen opgesteld voor de toepassing van digital twins bij modulair en industrieel bouwen.

 

Opschaling van een veelbelovend houtbouwconcept

Geschreven door Laura Bicknell op . Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

P1|P10|D1 – Opschaling en industrialisering HoutKern
Vergaande industrialisering van prefab-bouw moet ervoor zorgen dat we op korte termijn op grote schaal emissiearm kunnen bouwen. HoutKern is hiervoor een veelbelovend duurzaam houtbouwconcept. Voor opschaling is hard gewerkt aan een compleet gedigitaliseerd ontwerp- en productieproces.

Innovatieve prefab-concepten zijn essentieel om de uitdagende nieuwbouwdoelstellingen en emissiereducties te halen. Door niet langer op de bouwplaats ‘one-off’ projecten te realiseren, maar ‘off-site’ seriematig bouwmodules te produceren, kunnen we de bouwtijd en uitstoot van NOx en CO2 aanzienlijk beperken.

Slimme knoop

In de combinatie van deelprojecten P1, P10 en D1 is uitgebreid onderzocht hoe je prefab verregaand kunt optimaliseren, door het complete ontwerp- en productieproces van HoutKern-modules te digitaliseren en te industrialiseren. De partners in deze projecten zijn de partijen die de HoutKern Bouwmethode ontwikkeld hebben en die nu Circlewood vormen. De HoutKern-modules bestaan uit CLT-vloeren, HSB-wanden en gelamineerde houten kolommen en kunnen snel, duurzaam en emissiearm worden geproduceerd. Deze stapelbare bouwblokken zijn door middel van een slimme knoop aan elkaar te koppelen en zijn geschikt voor een brede variëteit aan woningen en utiliteitsgebouwen. De methode is voor het eerst toegepast in The Natural Pavilion op de Floriade Expo 2022, waarmee veel publiciteit is behaald.

‘De belofte van prefab is dat de bouw veel goedkoper en eenvoudiger wordt, maar dat lukt alleen als je fouten kunt maken om van te leren’

Industrialiseren begint met samenwerken

TNO ondersteunt en stuurt samen met de Noordereng Groep de Circlewood-partners aan om HoutKern te industrialiseren en op te schalen. Projectmanager Marc Souverein: ‘De scope was het verder reduceren van NOx-emissies op de bouwplaats en van de CO2-footprint van gebouwen door digitalisering en industrialisering van de HoutKern-module. Allereerst hebben we gekeken hoe je met elkaar moet samenwerken om een geïndustrialiseerd productieproces op te zetten. Veel tijd ging zitten in het onderling afspraken maken over het 3D-model. Over de rolverdeling tussen constructeur, architect, en installateur.’
Bij zowel ontwerp als productie is nadrukkelijk gekeken naar het verkorten van de assemblagetijd op de bouwplaats, met minder transporten van materiaal en mensen. Souverein: ‘Zo wilden we in de fabriek al zo veel mogelijk componenten voor sanitair en installaties toevoegen aan de modules. Maar dat kan alleen als de installateur deze componenten al prefab aanlevert. De toegevoegde waarde van TNO zit vooral in het regisseren en oplijnen van alle partijen, en het in kaart brengen en beschrijven van een geïndustrialiseerd productieproces.’ De unit High Tech Industry binnen TNO heeft veel expertise geleverd op het gebied van system engineering, gebaseerd op ervaringen in de hightechindustrie en automotive.

Mock-ups helpen digitalisering

Het beschrijven van een productieproces is één ding, maar de praktijk blijkt vaak weerbarstig. ‘Wat ons enorm geholpen heeft, is het bouwen van een mock-up van vier units’, vertelt Rudi Roijakkers, die zich met Circlewood gespecialiseerd heeft in het industrialiseren en digitaliseren van het ontwerp. Met de mock-ups hebben we veel geleerd over het productieproces. Ook hebben we geluids- en trillingsmetingen kunnen uitvoeren bij de samengekoppelde modules. ‘De belofte van prefab is dat de bouw veel goedkoper en eenvoudiger wordt, maar dat lukt alleen als je fouten kunt maken om van te leren. Daarvoor moet je oefenen met het product.’
Roijakkers maakt samen met de partners een gedetailleerd digitaal ontwerp van de HoutKern-modules, waarin alle onderdelen en acties zijn gelabeld. ‘Daarin staat precies wat wanneer moet worden geleverd, volgens welke specificaties en kosten. De mock-ups helpen je om nog kritischer te kijken. Als er te weinig details in het model staan, merk je dat gelijk.’

Seriebouw biedt optimalisatiekansen

In tegenstelling tot een traditioneel bouwproces doorloop je bij prefab een productieproces vele malen. Dat biedt kansen om steeds verder te optimaliseren. Roijakkers: ‘Je maakt een technisch ontwerp en houdt voortdurend bij wat de kosten zijn, wat de materiaalscore is, de milieuscore, de herbruikbaarheid, etc. Die kennis stop je in een database. Zo weet je van steeds meer verschillende gebouwen precies wat de kosten en milieuprestaties zijn. Met die database kun je zo voor steeds meer nieuwe gebouwen voorspellingen doen over de kosten, de MPG-score, of de bouwtijd. Alleen is het een extreem tijdrovende manier om zo je database te vullen en van alle typen gebouwen een digitaal model te maken. We hebben berekend dat dit 212 jaar zou kosten…’

‘Pas als we er voldoende van maken, levert de procesoptimalisatie winst op en ga je echt emissies reduceren’

Optimaliseren met KPI-dashboard

Daarom is Roijakkers met zijn team virtuele HoutKern-gebouwen gaan uitrekenen. ‘Om de MPG-score, bouwtijd of bouwkosten te bepalen, hoef je namelijk niet een compleet model te hebben, maar volstaan een aantal variabelen. Die kennis hebben we verwerkt in een rekentool. Daarmee kunnen we voor opdrachtgevers vooraf aangeven wat een ontwerp gaat kosten en wat de milieuprestaties worden. Maar we kunnen ook het ontwerp zelf optimaliseren om emissies, bouwtijd of kostprijs te reduceren. Uit het model blijkt bijvoorbeeld dat voor stikstofreductie met name de afstand tot de fabriek cruciaal is. Daarmee kun je ook vooraf rekening houden.’ De rekentool voor de HoutKern-modules is inmiddels af, en wordt binnenkort gekoppeld aan het door TNO ontwikkelde KPI-dashboard.

Black box

Afronden betekent ook alvast vooruitkijken naar de toekomst van HoutKern-bouw. Souverein: ‘We hebben tot nu toe vooral gekeken naar het ontwerp, de productie en het hergebruik van de modules, maar de gebruiksfase is ook heel belangrijk. Dat is nu nog een black box: een periode van 50, misschien wel 75 jaar waarvan je niet weet wat er precies gaat gebeuren. Dat is interessant om te onderzoeken en aan het digitale model toe te voegen.’
Roijakkers: ‘Ik denk dat de HoutKern Bouwmethode een hoge opschalingspotentie heeft, omdat deze toepasbaar is voor een breed gedeelte van de woning- en utiliteitsbouw. De volgende stap gaat worden om met een aantal proefprojecten de betaalbaarheid, milieuprestaties en het comfort in de praktijk aan te tonen. Daarnaast moeten we zorgen dat de productielijn op gang komt. De crux voor emissiereductie is commercieel succes. Pas als we er voldoende van maken, levert de procesoptimalisatie winst op en ga je echt emissies reduceren.’

Partners

  • DWA
  • Hedgehog Company
  • Heko Spanten
  • Lomans Amersfoort
  • Houtkern Bouwsystemen
  • TNO
  • Bucoss Bouw en Advies

Resultaten

Ontwikkeling van een compleet digitaal model en geïndustrialiseerd proces dat gebuikt wordt voor een KPI-dashboard om emissies, bouwtijd en kosten te kunnen voorspellen en optimaliseren. De oplevering van een mock-up bestaande uit vier HoutKern-modules. De Houtkern Bouwmethode van CircleWood won in 2022 de Cobouw Innovatie Award.

Nieuwsbrief

* verplicht

TKI Bouw en Techniek is het Topconsortium voor Kennis en Innovatie in bouwontwerp, bouw en bouwtechniek gericht op een toekomstbestendige gebouwde omgeving.

TKI Bouw en Techniek werkt aan drie meerjarig missiegedreven innovatieprogramma’s: Circulaire bouw en infrastructuur, Levensduurverlenging gebouwen en omgeving en Klimaatadaptief, natuurinclusief en omgevingsbewust bouwen. Samen met andere TKI’s werken wij aan de doorsnijdende thema’s digitalisering, industrialisering en human capital.