Tag: Procesoptimalisatie

P9 – Next step Startblock
Om de transitie naar schoon en emissieloos bouwen te maken, moeten duurzame, modulaire prefab bouwsystemen de slag maken naar opschaling. Startblock is een veelbelovend, vrijwel emissieloos bouwconcept voor betaalbare woningen dat de productiecapaciteit wil vervijfvoudigen. Maar hoe doe je dat?

Startblock is een jong bedrijf, opgericht in 2019, met als doel om op grote schaal zonder emissies betaalbare woningen te produceren. Inmiddels zijn er op diverse locaties in Nederland meer dan honderd woningen voor diverse doelgroepen gerealiseerd, en binnenkort worden in Wijk bij Duurstede 52 duurzame starterswoningen geplaatst. Uniek is dat de woningen volledig in een productiestraat worden geproduceerd én geassembleerd, waarna ze per dieplader naar de plaatsingslocatie worden getransporteerd. De capaciteit van de huidige productiestraat is nu al drie tot vier Startblock-eenheden per week, maar dat moeten er uiteindelijk tien worden. Henk Visscher, Hoofd Research & Development bij Startblock: ‘We hebben een productiestraat waarbij de woning elke dag een stap opschuift. We zijn de eerste in de markt met zo’n geïndustrialiseerd productieproces, dus op alle fronten moeten we heel veel tijd en geld investeren in research. Door onze kennis met die van TNO te combineren, kunnen we sneller stappen zetten.’

Snellere prefab gevel

Een van de werkpakketten in dit deelproject is het ontwikkelen van een prefab gevel, die binnen een dag kan worden geassembleerd. Samen met TNO kijkt Startblock naar duurzame materialen voor bijvoorbeeld isolatie en kozijnen, maar het ontwerp van de gevel zelf speelt ook een rol. Het uiteindelijke doel is dat er sneller en efficiënter gebouwd kan worden met dezelfde duurzame kwaliteit.
Visscher: ‘We hebben nu de eerste gevel zelf gemaakt, maar we zijn ook aan het kijken of het gunstiger is om de gevels door een partner te laten maken.’
Robert Bezemer, senior projectleider bij TNO: ‘Startblock wil de productie versnellen en optimaliseren, bij TNO kijken we naar emissiereductie. Het mooie aan dit project is dat de verschillende doelen bij elkaar komen.’

Volledig emissieloze bouwplaats

Ook bij het optimaliseren van het logistieke proces gaan efficiency en duurzaamheid hand in hand. Visscher: ‘Er is al een minimale uitstoot door de off-site prefabricage van de woningen, omdat we dit geheel in de fabriek doen. Toch hebben we samen met TNO gekeken waar winst te behalen is door de inzet van elektrisch materieel.’ Samen met Van Wieren Special wilde Startblock ervaring opdoen met elektrische vrachtwagens om woningen naar de plaatsingslocatie te transporteren. Die pilot leverde interessante data op over het verbruik en de laadsnelheid. Daarnaast loopt er ook nog een onderzoekstraject met een elektrische kraan, voor een compleet emissieloze bouwplaats. ‘Voorlopige conclusie is dat het kan, maar reken op een verviervoudiging van de kosten. Aan pionieren hangt dus een prijskaartje.’

Radiografisch gestuurd kantelen

Veel tijd en energie is gaan zitten in het efficiënter inrichten van het productieproces. Visscher: ‘De grootste winst is behaald door alle takt-tijden in kaart te brengen, dus de tijd die nodig is voor iedere stap om de woning te bouwen. Vervolgens vertalen we die tijden naar software en gedigitaliseerde processen, waarbij we niet alleen de snelheid monitoren maar ook de kwaliteit kunnen borgen. Een belangrijke verbetering is bijvoorbeeld een geautomatiseerd kantelmechanisme, waarmee we de woning radiografisch gestuurd kunnen kantelen, wat veel tijd bespaart.’

Bewoners bepalen succes

Een belangrijke onderzoeksvraag die volgend jaar zal worden opgepakt is de prestatiemeting van Startblock-woningen in bewoonde staat. Hiervoor wordt een woning in alle seizoenen doorgemeten op alle belangrijke parameters, inclusief emissies. Bezemer: ‘Die uitkomsten zijn essentieel voor woningbouwverenigingen, overheden en projectontwikkelaars, en ze bepalen of Startblock kan inschrijven op tenders met een laag energiegebruik en een lage NOx-uitstoot. Bovendien kunnen de resultaten leiden tot verbeteringen aan het ontwerp.’ Visscher: ‘Misschien wel de belangrijkste vraag: wat vinden de bewoners van de woningen? Dat is cruciaal voor de acceptatie van houten prefab woningen en het laten slagen van de transitie. Zij moeten vertrouwen krijgen in de circulaire woningen en de overstap willen maken. Alleen dan kunnen we het verschil gaan maken.’

Partners

• Startblock
• Van Wieren Special
•  TNO

Resultaten

De doelstellingen bij emissieloos bouwen zijn gericht op de reductie van stikstof- en CO2-uitstoot. Stikstofreductie is inherent aan het bouwproces, dat volledig in de fabriek plaatsvindt, terwijl de bouwplaats een plaatsingslocatie is geworden. CO2-opslag in hout in plaats van de toepassing van beton en staal draagt bij aan de CO2-reductie. Er is een prefab gevel ontwikkeld waarmee de bouw sneller en efficiënter kan, met behoud van duurzame kwaliteiten. Eerste stappen zijn gezet om het industriële proces te verbeteren voor opschaling, met als uiteindelijke doel een herontwerp van de productiefaciliteit. Voor verdere emissiereductie in de bouwlogistiek is geëxperimenteerd met elektrisch materieel. Volgend jaar vinden prestatiemetingen van de woningen plaats.

P6 – Industriële houtbouw
Met een veelzijdig constructieconcept voor industriële houtbouw, met biobased materialen, kan de bouw nú al flinke stappen zetten richting emissieloos en betaalbaar bouwen. Dat blijkt uit de eerste resultaten van dit deelproject.

Berri de Jonge, innovatiemanager bij Plegt-Vos, is projectleider van het deelproject Industriële houtbouw. De inschrijving voor Emissieloos Bouwen komt voort uit een transitie binnen Plegt-Vos die al enkele jaren aan de gang is. ‘We zitten met ons bedrijf in het segment waar de woningnood het hoogst is’, legt De Jonge uit. ‘Er is grote behoefte aan betaalbare woningen die snel kunnen worden gebouwd. Daarnaast zien we dat er steeds minder mensen beschikbaar zijn voor de bouw.’ Beide ontwikkelingen hebben Plegt-Vos ertoe aangezet om te innoveren met industriële houtbouw. Maar dan wel duurzaam, met biobased materialen, in een geïndustrialiseerd proces om emissies op de bouwplaats te reduceren.

Hout in plaats van beton

Met dit deelproject wilde Plegt-Vos het modulaire bouwconcept dat ze hadden, verder aanscherpen en beter inzicht krijgen in verdere emissiereductie. De Jonge: ‘Om te beginnen wilden we snappen wat emissieloos bouwen is, en aan welke knoppen je kunt draaien, door een toetsingsmodel op te zetten. Vervolgens hebben we op basis van ons bouwsysteem voor grondgebonden woningen een concept ontwikkeld voor gestapelde woningen. De houten elementen die we nu gebruiken, worden altijd gebruikt in combinatie met een betonconstructie. Door dit beton te vervangen door een biobased oplossing, kunnen we emissies verder reduceren. Tot slot hebben we gewerkt aan een blauwdruk voor een productiehal waar we de houten componenten voor beide concepten zo efficiënt mogelijk kunnen bouwen.’

Klinkende resultaten

Ondanks het feit dat Plegt-Vos pas later instapte in dit programma, zijn er al klinkende resultaten. ‘Inmiddels is er een aantal houten modules voor gestapelde appartementen van de lijn gekomen, die binnenkort in Leeuwarden worden gestapeld. Die gebruiken we om te kijken waar we nog emissies kunnen reduceren. In Zwolle hebben we 29 woningen gebouwd met ons concept. Daar komen weer leerpunten uit, die we in 10 nieuwe woningen gaan toepassen, onder andere om nog sneller en dus goedkoper te kunnen bouwen. Van dat project gaan we ook de bouwlogistiek monitoren.’

Verdubbeling in snelheid

Een deel van de verbeterpunten komt voort uit de samenwerking met TNO. ‘Door oplossingen extern te laten toetsen, kom je samen tot nieuwe inzichten. Zo hebben we een houten-knoopverbinding ontwikkeld die de assemblage van twee woningen per dag mogelijk moet maken, in plaats van één. Dat geeft minder vervoersbewegingen, dus minder stikstof op de bouwplaats. Door de lichtere constructie kunnen we ook elektrische kranen inzetten. En we hebben ruim een derde minder palen nodig. Belangrijk, omdat juist het bouwrijp maken van grond met veel stikstofemissie gepaard gaat. Dat zijn mooie resultaten, die we nu ook echt met metingen kunnen aantonen.’

Gewoon wonen

Belangrijke ‘klanten’ voor Plegt-Vos zijn uiteraard de bewoners. Daarom zijn ook woningcorporaties DeltaWonen en WoonAEffect als klankbord bij het project betrokken. ‘Beide partners weten wat de bewoners belangrijk vinden. We krijgen veel positieve reacties van bewoners over het wooncomfort, vooral dankzij de toepassing van natuurlijke materialen. Een mooie reactie was ook: “het zijn gewoon woningen”. En dat is precies wat we nodig hebben.’
De Jonge ziet deze manier van bouwen wel uitgroeien tot standaard. ‘Wat dit deelproject mooi laat zien, is dat je door industrieel te bouwen met biobased materialen nu al een enorme bijdrage kunt leveren aan de uitdaging van emissieloos en betaalbaar bouwen. Omdat we hiermee écht impact kunnen maken.’

‘Om te beginnen wilden we snappen wat emissieloos bouwen is, en aan welke knoppen je kunt draaien’

Partners

• Plegt-Vos Bouwgroep
• TNO

Resultaten

Dit deelproject levert een nieuw constructieconcept op voor grondgebonden woningen en gestapelde bouw, plus een concrete blauwdruk voor een geïndustrialiseerd proces waarin deze concepten op grote schaal kunnen worden geproduceerd. Doel is het op industriële schaal en betaalbaar kunnen bouwen van grondgebonden woningen en appartementen, met een forse emissiereductie, met name in stikstof. De impact van grootschalige bouw van houten woningen en appartementen is enorm. De componenten zorgen voor minimalisering van handelingen op de bouwplaats en een reductie van het aantal transporten naar de bouwplaatsen. Beide hebben een significant effect op de reductie van stikstof en CO2-emissies.

P8 – Sustainer bouwsysteem

Sustainer.home is een flexibel, (bijna) emissieloos bouwsysteem voor modulaire woningbouw in hout. Dit deelproject had als doel om het systeem nog breder toepasbaar te maken en het ontwerp- en fabricageproces efficiënter, om uiteindelijk de transitie naar schaalbaar en betaalbaar duurzaam bouwen te kunnen versnellen. Wat is er bereikt?

Inmiddels is Sustainer.home toegepast in bijna honderd vergunningstrajecten in dertig verschillende gemeenten, er zijn rijwoningen en villa’s gerealiseerd, en er staan appartementen gepland. Per woning wordt gemiddeld circa 70 ton CO2 bespaard doordat de biobased bouwmaterialen CO2 opslaan en er nauwelijks impact is van cement, gips en staal. De verregaande prefabricage, inclusief gevelbekleding, afwerkingen, installaties en dakbedekking, zorgt voor een drastische reductie van het aantal transportbewegingen.
Rogier Schuch, Lead Engineer bij Sustainer: ‘Het bouwsysteem reduceert de emissies al substantieel ten opzichte van traditionele bouw. Binnen de stedelijke ontwikkeling willen we het systeem nog flexibeler en breder toepasbaar maken, bijvoorbeeld voor hoogbouw, zodat we ook daar met beton kunnen concurreren. Dat betekent optimaliseren voor grotere dimensies en een nog betere integratie met ketenpartners. Uitdagingen die naadloos aansluiten bij de ambities van Emissieloos Bouwen.’

Hoger bouwen

Door het Sustainer-bouwsysteem geschikt te maken voor hogere gebouwen, wordt het voor architecten en projectontwikkelaars nog aantrekkelijker om duurzaam te bouwen. Schuch: ‘We hebben een haalbaarheidsstudie laten uitvoeren door Luning. In hoeverre is ons systeem geschikt voor hoogbouw en waar zitten de uitdagingen? Met welke elementen moeten we ons model uitbreiden? Daaruit blijkt dat we al best hoog kunnen bouwen met dit systeem. Tot wel tien verdiepingen, en in de toekomst zelfs nog hoger. Wel moet je al vrij snel overstappen op een massieve centrale kern, van beton of CLT. Dan krijg je te maken met hoogteverschillen tussen de modules en de kern, dus daar moeten we verder onderzoek naar doen.’

Vakwerkvloer

Als je hoger gaat bouwen, wordt de vloeropbouw ook belangrijker, legt Schuch uit. ‘Onze modules zijn nu altijd voorzien van een vloer en een plafond, dus je hebt twee balklagen. Alles is ontkoppeld, dat heeft allerlei voordelen, maar de pakketdikte is vrij hoog. Veel ontwikkelaars willen die hoogte terugdringen, bijvoorbeeld omdat het een stuk geveloppervlak of zelfs een hele verdieping scheelt. Daarom hebben we nu een ‘space frame’-vloer ontworpen, met vakwerk tussen de vloerplaten. Hierdoor kan de vloer een stuk dunner worden uitgevoerd, en je kunt er installaties in verwerken. Dit alles draagt bij aan de flexibiliteit van het bouwsysteem.’

Meer inzicht in milieuprestaties

Sustainer wilde ook meer inzicht in de duurzaamheidsprestatie van haar bouwsysteem. Op basis van een LCA moet er vanuit de modellen uiteindelijk een duurzaamheidsscore kunnen worden gegenereerd voor een gebouw. ‘Dat doen we niet alleen om een indicatie te kunnen geven van de prestaties, maar ook om verbeterpunten te identificeren. Zo kan het heel aanlokkelijk lijken om al het staal uit de constructie te halen, maar wellicht leveren andere, kleinere maatregelen een veel grotere emissiebesparing op. Dat LCA-onderzoek is net opgestart, dus hopelijk hebben we over een half jaar de eerste resultaten.’

Ontwerpsoftware op de schop

Een ander belangrijk resultaat van het deelproject is een drastische aanpassing van de ontwerpsoftware. ‘De software is veel beter in staat om live elementen te genereren’, vertelt Schuch. ‘En eenmaal gegenereerd kun je die elementen makkelijker ophalen en gebruiken. Hierdoor wordt de ontwerpsoftware nog betrouwbaarder en ons bouwsysteem nog flexibeler.’
Schuch is zeer tevreden over de resultaten tot nu toe. ‘Dit deelproject heeft ons enorm geholpen om het bouwsysteem verder te verbeteren. Het is een stukje uit een heel lang proces van continu optimaliseren, maar het heeft ons zeker meer inzicht gegeven in de mogelijkheden en prestaties van het systeem.’

‘Het kan heel aanlokkelijk lijken om al het staal uit de constructie te halen, maar wellicht leveren andere, kleinere maatregelen een veel grotere emissiebesparing op’

Partners

•  TBI Woonlab Gewoonhout
• Stichting Hout Research (SHR)
• Sustainer Homes
• TNO
• VORM 2050

Resultaten

Het deelproject heeft Sustainer belangrijke nieuwe inzichten gegeven in optimalisatiemogelijkheden van het bouwsysteem, om het breder toepasbaar te maken en emissies verder te reduceren. Voor de stap richting hoogbouw is een aanzet gegeven voor het reduceren van de vloerhoogte, inclusief eerste tests. Voor verdere integratie met ketenpartners wordt gekeken naar een directe koppeling met ingenieursbureaus, zodat zij ook de modellen van Sustainer gaan gebruiken. Al deze resultaten zullen uiteindelijk bijdragen aan een betere beheersing van de emissies.

P7 – 2D CLT Houtbouw
De bouwwereld staat aan de vooravond van een nieuwe manier van bouwen. Met dit deelproject willen de partners de voorspelbaarheid van prestaties integreren in het ontwerpproces om faalkosten en emissies te reduceren.

In het deelproject 2D CLT Houtbouw kijken de partners naar een combinatie van prefab houten 3D-units met 2D-CLT-elementen. ‘Binnen de verschillende werkpakketten lag onze focus op digitalisering en het ontwerpproces van de gevelelementen’, vertelt Bob Elzen, directeur Treetek. De houtconstructeurs en -bouwers ontwikkelden een prefab houten casco-concept voor grondgebonden woningen dat goed aansluit bij de huidige prefab-concepten in beton. ‘Wij hebben de engineeringslag gemaakt voor grondgebonden woningen. Zo kunnen ontwikkelaars makkelijk en betaalbaar de transitie van beton naar hout maken.’ Daarnaast doet Treetek onderzoek naar de productie en assemblage van houten prefab gevels. ‘Voor vier woningen hebben we de gevels geprefabriceerd en tot een woning geassembleerd, met nieuwe details in isolatie en afwerkingsmateriaal. Daarvan gaan we de prestaties bepalen zodra de woningen afgebouwd zijn. De fabricage hebben we deels industrieel, deels met de hand gedaan, om ook opschaling te onderzoeken. Dat moet tot een blauwdruk leiden voor volledig geïndustrialiseerde gevelproductie.’

Alternatieve materialen

In dit deelproject werkt Treetek nauw samen met Bouwbedrijf M.J. de Nijs en Zonen, dat al veel ervaring heeft met houtbouw. Senior projectontwikkelaar Niek Schaap: ‘We zijn inmiddels met een aantal houtbouwprojecten bezig, deels eigen ontwikkeling, deels voor een corporatie. Onze focus bij dit deelproject ligt op vloeropbouwen en prefab gevels. Samen met TNO willen we onze proefwoningen in Heerhugowaard testen op een groot aantal eisen, zoals akoestiek en comfort. We hebben verschillende vloeropbouwen kunnen aanbrengen en op verschillende aspecten kunnen testen. Daarnaast kijken we met TNO naar alternatieve materialen. Uiteindelijk willen we de gevel ook prefab bouwen. Daarvoor zijn de inzichten van Treetek heel waardevol.’

‘Het uitgangspunt zou moeten zijn: hout waar het kan, beton en staal waar het moet’

Integrale digitalisering is uitdaging

Voor het project in Heerhugowaard heeft De Nijs vooraf een integraal ambitiedocument opgesteld, met doelstellingen voor MPG, circulariteit, standaardisering, prefabricage en bouwsnelheid. Integrale digitalisering is een uitdaging, weet Bob Elzen: ‘We vatten alles samen in Revit (bouwsoftware, red.). Maar er zijn nog wel haken en ogen als je constructieve ontwerpprogramma’s wilt koppelen om daar automatisch een constructief getoetst model uit te halen. Nu hebben we de pre-engineering als tasveld in een BIM-model gezet in Revit. Dat lukt goed. Het maakt het voor ontwikkelende aannemers makkelijker om voor hun woningen te kunnen aangeven: dit kan in hout en zoveel kost het. Zo kunnen ze makkelijker en eerder in het planningsproces de afweging maken.’

Haalbaar en betaalbaar

Hoe kijken beide heren terug op het deelproject? Niek Schaap: ‘Traditioneel wordt er binnen de bouw weinig kennis uitgewisseld, maar dat is bij houtbouw anders. Het samenbrengen van alle partners in dit consortium voor Emissieloos Bouwen is goed gedaan door TNO. Ik ben ervan overtuigd dat die kennisdeling ook na dit programma een vervolg krijgt.’ Bob Elzen ziet dat ook als positief resultaat. ‘De woningopgave is te groot om de kaarten voor de borst te houden. De grootste winst boeken we als de resultaten van dit programma breed worden gedeeld binnen bouwend Nederland, zodat het niet alleen bij een club koplopers blijft. We doen dit uiteindelijk om ervoor te zorgen dat de impact van de bouw positief wordt. Met houtbouw lukt dat: het is haalbaar en betaalbaar. Het uitgangspunt zou moeten zijn: hout waar het kan, beton en staal waar het moet. Dan kom je tot een goede mix, en starten we een mooi nieuw hoofdstuk in onze bouwcultuur.’

Partners

• M.J. de Nijs Projectontwikkeling
• Treetek
• TNO

Resultaten

Oplevering van een digitaal model voor de proefwoningen. Prefab bouwgevels (handmatig en industrieel) en on-site assemblage tot woning, met als een van de doelstellingen het reduceren van de stikstofuitstoot. Ook zijn de consequenties van materiaalkeuze met betrekking tot CO2-uitstoot en MPG inzichtelijk gemaakt. De ontwikkelde oplossingen worden vervolgens in de praktijk gemeten en getoetst.

P5 – Modulaire hoogbouw
De woningbouw in Nederland moet sneller, goedkoper en schoner. Beloftes die geïndustrialiseerde prefab-bouw kan waarmaken. Met hoogbouw wordt gelijk het moeilijkste segment onderzocht. Ook een uniforme tenderuitvraag vanuit de G4-gemeenten moet vertrouwen geven aan de markt om te investeren in nieuwe biobased prefab-bouwsystemen. Maar hoe pak je dat aan?

‘We willen in Nederland een boost geven aan de markt voor industriële modulaire prefab-hoogbouw met lage emissies’, vertelt Ton Jansen van het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions, en penvoerder voor deelproject P5. ‘Als de koplopers en kennisinstellingen aantonen dat het betaalbaar kan en als de gemeenten vertrouwen geven via een eenduidige tenderuitvraag, dan moet dit de broodnodige materiaaltransitie in gang zetten.’ Een einddoel is dat na het voorbeeld van de G4 ook de andere gemeenten volgen en dat er bewijs komt, zodat ook het Bouwbesluit hierop zal aansluiten.
Met hoogbouw is het toch al moeizamer om aan milieunormering te voldoen, omdat alles zwaarder moet worden uitgevoerd. ‘Dat betekent meer beton, meer staal. Dus die duurzaamheidsnormering vormt, zeker met de aanscherping die eraan zit te komen, best een groot knelpunt. Door hoogbouw als uitgangspunt te nemen voor dit project, weten we zeker dat het voor laagbouw ook mogelijk wordt.’

Parametrische doorrekentool

Jansen benadrukt dat P5 naast academisch ook vooral praktisch is. LEVS, VGG en Witteveen+Bos hebben samen met het ingenieursbureau van Amsterdam een open-source-doorrekentool gemaakt die de effecten van de stap van traditioneel naar biobased bouwen eenvoudig doorrekent. Daarbij is breed gekeken naar alle aspecten van de materiaaltransitie: welke effecten heeft de overstap van traditionele naar biobased materialen op BENG, MPG, emissies en kosten?
‘Deze tool is een mooi en tastbaar resultaat van dit deelproject’, merkt Jansen op. ‘Het is open source, dus vrij te gebruiken door beleidsmakers en marktpartijen die globaal inzicht willen krijgen in de toepassing van biobased materialen en de gevolgen voor BENG, MPG, CO2-emissies en ontwikkelingskosten. Zodat je in de schetsfase een goede afweging kan maken.’

Behoefte aan biobased materialen

Voor de materiaaltransitie is het belangrijk dat er voldoende beschikbaarheid is van biobased materialen. Jansen: ‘WUR heeft onderzocht welke materialen lokaal geproduceerd kunnen worden. Vervolgens is dit naast de bouwvraag gelegd voor biobased bouwen. Daarnaast heeft de TU Delft een inventarisatie gemaakt van de beschikbare prefab-bouwsystemen. De TU Delft en de HvA nemen daarbij de emissieloze strategieën mee voor de bouwlogistiek in de stap naar geïndustrialiseerde prefab-bouw. Daarbij kijken we hoe je bijvoorbeeld met bouwhubs en zero-emission-materieel de luchtkwaliteit, gezondheid, veiligheid en emissies kunt verbeteren op de bouwplaats en tijdens het transport.’ Al deze inzichten zullen eind dit jaar resulteren in een complete lijst met aanbevelingen om samen met de G4 te verwerken in een pilot-tender in 2024.

Blauwdruk voor alle gemeenten

Jansen: ‘Zo willen we ervoor zorgen dat het in alle tenderuitvragen mogelijk is om te sturen met het nieuwe normaal van Cirkelstad. In eerste instantie voor de G4 en hopelijk daarna met de G40.’ Doel is versnelling en vereenvoudiging van tenderprocessen door standaardisatie, zodat prefab bouwen mogelijk wordt en kostenoptimalisatie via de doorrekentool zichtbaar wordt. Jansen: ‘Straks heb je als gemeente de keus uit een aantal prefab-basisconcepten, die allemaal al aan BENG- en MPG-richtlijnen voldoen. Dat scheelt enorm veel tijd. Tegelijkertijd geven beleidsmakers zo ook richting aan de markt, die op basis van de richtlijnen geïndustrialiseerde producten kan ontwikkelen, tegen dezelfde prijs indien in de schetsfase de uitgangspunten gelijk goed zijn opgezet. Dit deelproject heeft laten zien dat het anders kan, hoe we met deze aanpak op korte termijn de bouw kunnen vlottrekken en sneller prefab kunnen bouwen. Er is geen tijd te verliezen.’ De hoogbouw is nu klaar voor de nieuwe MPG- en CO2-eisen die gesteld gaan worden door het Rijk.

‘Straks heb je als ontwikkelaar de keus uit een aantal duurzame basisconcepten om aan de hoogste duurzaamheidsrichtlijnen te voldoen. Dat scheelt enorm veel tijd’

Partners

• ALBA Concepts
• Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions
• Ballast Nedam Ontwikkelingsmaatschappij
• BPD Ontwikkeling
• Cirkelstad
• Frontwise Facades
• Gemeente Amsterdam
• Gemeente Den Haag
• Gemeente Rotterdam
• Gemeente Utrecht
• LEVS Architecten
• Technische Universiteit Delft
• VGG Adviseurs
• VolkerWessels Materiaal & Logistiek
• Stichting Wageningen Research
• Witteveen + Bos Raadgevende ingenieurs
• Wooden City

Resultaten

We willen een boost geven aan de markt voor industriële modulaire emissiearme prefab voor (hoog)bouw in Nederland. Als uniformiteit, meetbaarheid, vraag en aanbod wordt samengebracht met innovatie, kan de markt hierop inspelen. Daarom is het einddoel van dit project om aan de markt te laten zien dat duurzame hoogbouw mogelijk is, en aan de gemeenten hoe hierop in tenders gestuurd kan worden. De hoop is dat het ook in het Bouwbesluit en bij renovaties zal doorwerken. Ook is er een rekentool ontwikkeld waarmee ontwikkelingen met verschillende materialen kunnen worden doorgerekend op kosten, emissies en bouwnormen.

P4 – Fijn Wonen
Bouwbedrijf Van Wijnen heeft vroeg ingezet op grootschalige industriële bouw. Inmiddels is er een innovatieve woningfabriek waar woningen geïndustrialiseerd worden geproduceerd. Dit biedt een unieke kans om te onderzoeken wat de emissiereductie van dit soort woningen in de praktijk is, en waar nog bespaarpotentie zit.

Van Wijnen behoort tot de tien grootste bouwbedrijven van Nederland. Al in 2014 startten ze met een geïndustrialiseerd woonproduct voor grondgebonden woningen en appartementen om betaalbare, hoogwaardige woningen in vele variaties te kunnen bouwen. Uiteraard op duurzame wijze. Dit Fijn Wonen-product is jaar na jaar steeds verder geoptimaliseerd. Op het Suikerunieterrein in Groningen staat een pop-up-wijk en living lab met verschillende Fijn Wonen-producten. De grondgebonden woningen en appartementen gaven de inzichten en het vertrouwen om te investeren in een compleet nieuwe woningfabriek voor industriële bouw, die in 2022 opende.

Nog beter inzicht

Jeroen Gerrets, procesmanager bij Van Wijnen, over de doelstellingen van het deelproject: ‘We wilden een gedetailleerd inzicht krijgen in de stikstofdepositie en de CO2-emissies van het complete Fijn Wonen-product. Daarbij spitst het onderzoek zich toe op twee onderwerpen: het doorlichten van het productieproces van de elementen in onze nieuwe Smart Structures 2.0-fabriek, en het bepalen van de emissiereductie op de assemblagelocatie, waar op dit moment nog de meeste uitstoot plaatsvindt.
In de fabriek worden sinds vorig jaar wanden, gevels en vloeren compleet geproduceerd, inclusief installaties. Tevens hebben we VDL in Heerenveen als ketenpartner voor het produceren van badkamers, toiletten en meterkasten die kant en klaar in de woning worden geplaatst. Zo zetten we steeds nieuwe stappen om nog completer en sneller in de fabriek te kunnen produceren bij hogere volumes.’

Emissiereductie op de bouwplaats

Als procesmanager voor de assemblage heeft Gerrets met TNO vooral naar emissiebesparingen op de bouwplaats gekeken. ‘Met het Fijn Wonen-product hebben we al veel minder emissies dan in een traditioneel proces, omdat we veel korter op een bouwlocatie zijn en alles off-site produceren. Waar we nu achter zijn gekomen, is dat de grootste emissiebronnen op de assemblagelocatie de kraan en de transportmiddelen zijn. Op dit moment zijn er onvoldoende elektrische alternatieven, maar de ontwikkelingen gaan wel snel. We willen eind dit jaar een proef gaan doen met de inzet van zo veel mogelijk all-electric materieel om een vergelijking te kunnen maken met de huidige situatie. Daarnaast hebben we onderzocht hoe we nog meer uitstoot kunnen reduceren door transporten efficiënter te benutten. De bespaarpotentie hiervan is naar verwachting fors.’

Emissiearm beton

In de nieuwe all-electric fabriek is de uitstoot minimaal. Winst is vooral nog te behalen in de samenstelling van het beton. Gerrets: ‘De productie van portlandcement (CEMI) is een van de grote bronnen van CO2-uitstoot. Inmiddels maken we gebruik van een eigen betonmengsel met een sterk gereduceerde footprint. Ook gebruiken we een zelf ontwikkelde aardgasvrije curing chamber. Verder werkt de fabriek met zeer korte ketens, just-in-time delivery en een beperkt aantal leveranciers. Dankzij deze productiemethode met dit betonmengsel is de CO2-uitstoot lager vergeleken met de reguliere CEMI-mengsels. De NOx-emissie ligt lager dan bij traditionele maatwerkbouw. Deze cijfers willen we in dit deelproject laten toetsen door TNO en Hedgehog Company.’

Heldere keuzes maken

Wat dit deelproject tot nu toe heeft opgeleverd volgens Gerrets, is kennis en inzicht. ‘Kun je beter twee vrachtauto’s vervangen door elektrische, of bespaar je met een all-electric kraan meer emissies? Dat zijn vragen die we straks eenduidig kunnen beantwoorden met dit onderzoek. Ik hoop dat we hiermee onomstotelijk gaan aantonen dat industriële bouw vanuit een gestandaardiseerd product wezenlijk bijdraagt aan schonere bouwplaatsen.’

‘Ik hoop dat we met dit onderzoek onomstotelijk gaan aantonen dat industriële bouw wezenlijk bijdraagt aan schonere bouwplaatsen’

Partners

• Van Wijnen Smart Assembly 2.0
• TNO

Resultaten

Alle stappen van het productieproces van de woningfabriek worden doorgelicht. Met betrekking tot de on-site-assemblage zullen verschillende grondgebonden Fijn Wonen-woningen worden geanalyseerd op de emissies tijdens de assemblage. Daarnaast zullen op een tweede demo-site de eerste ervaringen worden opgedaan met zero-emissie-materieel.

P3 Next level prefab

In het Betuwse Tricht deed zich met een kleinschalig duurzaam project een unieke kans voor om ervaring op te doen met een compleet circulair sloop- en bouwproces met prefab. Door alle stappen en emissiereductiekansen in kaart te brengen, ontstaat een waardevolle blauwdruk om prefab naar het volgende niveau te brengen.

Onder de naam ‘Het Groene Hek’ schreven bouwer KlokGroep, sloopbedrijf Hooijer Renkum en duurzaam-wonenspecialist Emergo twee jaar geleden in op een bijzondere tender. Voor woningcorporatie KleurrijkWonen werden veertien levensloopbestendige woningen en vijf gezinswoningen ontwikkeld, op basis van een compleet circulair sloop- en bouwproces. De KlokGroep won de aanbesteding en bracht het prefab-plan als deelproject in bij Emissieloos Bouwen. Het ontwerp en de fabricage van de Optimaat-woningen is een co-creatie van Emergo en KlokGroep. ‘Door het toepassen van prefab elementen staat er in ongeveer twee weken een woonblok. Bij dit project krijgen modulebouw en losmaakbaarheid prioriteit’, vertelt Thijs Pleijhuis als manager Duurzaamheid van KlokGroep. ‘Aan het einde van de levensduur is het mogelijk om alle woningen te demonteren, de componenten te verplaatsen en op een andere plek weer op te bouwen.’

Compleet proces in 10 werkpakketten

TNO werd bij dit project betrokken als kennispartner en om inhoudelijk sturing te geven. Rens Nijman, Scientist Integrator: ‘Dit project bood ons de mogelijkheid om kennis te ontwikkelen over het hele proces: het ‘oogsten’ van gebruikte bouwmaterialen uit de sloop van de oude woningen, de bouw in de fabriek, de montage op de bouwplaats, en het hergebruik op het einde van de levenscyclus. In tien werkpakketten hebben we het complete proces stap voor stap kunnen documenteren. We hebben doorlooptijden gemeten, emissies berekend en gekeken waar verbeteringen mogelijk zijn. Uiteindelijk met als doel om prefab-bouw te versnellen, op te schalen, en om een emissieloos sloop- en nieuwbouwproces te realiseren.’

De leercurve van circulair slopen

Slooppartner Hooijer Renkum ontwikkelt in toenemende mate duurzame activiteiten, zoals het fabriceren van materialen uit reststromen. Om meer inzicht te krijgen in het oogsten van herbruikbare bouwmaterialen, heeft Hooijer bulkhout uit de bestaande woningen geoogst voor het bouwen van de bergingen van de nieuwe woningen. DGA Derkjan Hooijer: ‘Door materialen te oogsten voorkom je verborgen emissies, want CO2 blijft opgeslagen in de hergebruikte balken en planken, en je voorkomt deels gebruik van nieuwe materialen, wat ook weer uitstoot scheelt.’ Eenvoudig is dat oogsten nog niet, weet Max Hulshof, die bij Hooijer het project inhoudelijk leidt. ‘Het is veelal handwerk en het kost veel tijd om materiaal zorgvuldig uit oude woningen te halen. Je hebt te maken met verschillende materiaalstromen en typen woningen, dus het standaardiseren van het oogsten is een leercurve.’ Dat moet volgens Rens Nijman verbeteren door gebruik van BIM-modellen en het documenteren met materiaalpaspoorten.

Wat brengt het de bouw?

Inmiddels zijn de negentien woningen gebouwd in Tricht. De ervaringen van het bouwproces zijn ook meegenomen in het deelproject. Wat heeft het project de partners geleerd? Derkjan Hooijer: ‘Wat het ons heeft gebracht, is inzicht in de meerkosten van circulariteit en wat je allemaal tegenkomt in de praktijk. Voor nu hebben we geoogst uit traditionele woningen, richting de toekomst zullen we ook kijken naar hergebruik van prefab bouwmaterialen. Ook verwacht ik nog een flinke emissiestap te kunnen maken met elektrisch materieel op groene stroom.’
Rens Nijman: ‘Voor het eerst hebben we vanuit een echt prefab sloop- en bouwproces iedere stap kunnen analyseren. Dat heeft heel veel waardevolle data opgeleverd. Maar het belangrijkste inzicht is dat je voor echte emissiereductie alle schakels in de keten nodig hebt en een hele goede samenwerking tussen alle partijen.’

‘Voor het eerst hebben we vanuit een echt prefab sloop- en bouwproces iedere stap kunnen analyseren’

Partners

• Emergo
• Hooijer Renkum
• KlokGroep Wonen
•  TNO

Resultaten

• In Tricht zijn 19 energiezuinige eengezinswoningen met een lage MPG-score gerealiseerd, die op de bouwplaats in 5 werkdagen zijn gebouwd.
• Hooijer Renkum heeft hout geoogst uit de bestaande woningen, dat is hergebruikt voor de bergingen van de nieuwe woningen.
• Ontwikkeling van emissieloze prefab sloop- en nieuwbouwprocessen die op elkaar afgestemd zijn.
• Ontwikkeling van een zero-emissie-bouwplaats voor prefab-bouw.
• Digitalisering van het ontwerp-, productie- en realisatieproces.
• Inzicht in losmaakbaarheid van bouwelementen in de ontwikkelde eengezinswoning en in kwaliteitsmonitoring.

P2 – Industriële prefab betonbouw
Dankzij industrieel geprefabriceerd beton dalen de emissies op de bouwplaats aanzienlijk. Blijft over: de emissies bij de productie van het beton zelf, die veroorzaakt worden door het portlandcement. In dit deelproject slaan de partners de handen ineen in een zoektocht naar duurzame alternatieve bindmiddelen.

Om de emissies van industriële prefab betonproducten terug te dringen, maken de consortiumpartners al veel gebruik van duurzame bindmiddelen op basis van hoogovenslak of vliegas. De beschikbaarheid vormt echter een probleem, zeker met de oplopende bouwopgave en beoogde verduurzaming. Alle in ons land beschikbare hoogovenslak wordt al door de betonindustrie verwerkt, en import zorgt voor extra emissies. Bij de speurtocht naar alternatieven is gebruikgemaakt van de specifieke kennis van de deelnemende partijen, waaronder die van Anja Buchwald. Bij ASCEM richt ze zich op bindmiddel- en betoninnovaties voor de acht aangesloten bedrijven van de BTE Groep. ‘Een van onze drijfveren voor deelname aan dit deelproject was om gezamenlijk tot een methodiek voor geschiktheidsonderzoek voor nieuwe betonsoorten te komen. En natuurlijk om te ontdekken wat we als betonproducent van nieuwe materialen kunnen verwachten.’

Twee veelbelovende mengsels

Penvoerder van dit project is TNO, dat de partners met kennis en coördinatie ondersteunde. Siska Valcke, Senior Scientist Building Materials: ‘We zijn vertrokken vanuit een aantal bindmiddelrecepten, van waaruit we met de partners betonmengsels hebben opgesteld en tot een selectie zijn gekomen. Uitgangspunt bij het geschiktheidsonderzoek was om aan te tonen dat de mengsels constructief veilig zijn, maar ook na verloop van tijd duurzaam hun prestaties behouden.’ Uiteindelijk zijn twee veelbelovende grondstoffen verder onderzocht. De eerste is fijne fractie van gerecycled beton. Valcke: ‘Voornaamste reden: er is heel veel van beschikbaar. Jaarlijks komt er circa 12 miljoen ton beton vrij, waarvan een zesde cementsteen zou zijn. De uitdaging is wel om de fractie voldoende reactief te maken., Daarvoor werkt ENCI aan een nabewerking.’

Klei voor de lange termijn

De tweede geschikte kandidaat is gecalcineerde klei. Valcke: ‘In het buitenland zijn veel gecalcineerde kleisoorten beschikbaar, maar duurzamer is om naar regionale kleisoorten te kijken.’ Buchwald: ‘Technisch heeft lokale klei zeker potentie voor de toekomst. Maar de beschikbaarheid hangt samen met een complex speelveld van vergunningen en andere onzekerheden, waardoor het alleen voor de langere termijn interessant is.’
Dat deze twee alternatieven nader zijn onderzocht, wil niet zeggen dat dit dé grondstoffen moeten worden. Buchwald: ‘Integendeel, we gaan alle alternatieve bindmiddelen nodig hebben voor een duurzame toekomst van de betonbouw.’

Snelle resultaten

Een belangrijk inzicht bij dit deelproject was voor Siska Valcke de snelheid waarmee resultaat is geboekt. ‘We kwamen in relatief korte tijd tot mengsels waar de bedrijven vertrouwen in hebben. Met een goede beginsterkte hebben we al een wand gemaakt bij Voorbij. Daarnaast zijn door de partners zo’n 400 proefstukken gemaakt. Daar is nu een prachtige dataset uit voortgekomen, die waardevolle inzichten oplevert voor constructeurs.’
Voor Anja Buchwald is vooral de validatie van het eindproduct een belangrijk aandachtspunt. ‘Uiteindelijk moeten we kunnen aantonen dat dit product minstens zo goed is als een product gemaakt van traditioneel beton. Daar kan TNO een leidende rol in nemen. De bouw moet in de toekomst kunnen aantonen dat betonproducten de gewenste prestaties leveren.’

‘Die verbinding tussen constructeur, producent en opdrachtgever moet nog hechter worden om écht tot innovatie te komen’

Nog hechtere samenwerking

Voor de toekomst hoopt Valcke vooral dat de nauwe samenwerking binnen het consortium standhoudt na afloop van dit programma. ‘Materiaalkennis moet van de producenten wel kunnen terugvloeien naar de constructeurs. Die moeten het vertrouwen krijgen om er producten mee te ontwerpen, zodat niet risicomarge op risicomarge wordt gestapeld, waardoor het resultaat uiteindelijk alsnog niet duurzaam is. Dat kunnen we ons niet permitteren. Die verbinding tussen constructeur, producent en opdrachtgever moet daarom nog hechter worden om écht tot innovatie te komen.’

Partners

• BTE Nederland
• Delgromij
• ENCI
• Cugla
• PQ Silicas
• TNO
• Twee ‘R’ Recycling Groep
• VBI Ontwikkeling
• Voorbij Prefab

Resultaten

Met de geschikte bindmiddelrecepten is er opgeschaald van mortel- naar betonniveau. Qua sterkteontwikkeling en verwerkbaarheid zijn deze geschikt voor de prefab-betonindustrie. Ze resulteren in een lagere milieu-impact dan de standaard prefab-mengsels voor vloeren en wanden. Daarnaast presteren deze mengsels ongeveer hetzelfde als de recente groene referenties van beide betrokken producenten, maar dan zonder gebruik van de schaarser wordende hoogovenslakken. Deze mengsels worden nu uitgebreid gevalideerd voor toepassing in wanden en vloeren. Uit een eerste screening blijkt dat Nederlandse kleien potentie hebben om in de toekomst buitenlandse kleien te vervangen, en dat de fijne fractie van gerecycled beton een waardevolle aanvulling is op het grondstoffenpakket voor betonproducten.