Maak infrastructuur slimmer en duurzamer met digitale replica’s

In het Predictive Twin Lab bij TNO in Delft worden een groot aantal predictive twin- applicaties en andere digitale innovaties gedemonstreerd. Samen met partners uit het bedrijfsleven en de overheid gebruikt TNO de ruimte om te experimenteren en het gebruik van innovatieve producten te beoordelen. Waar werken de TNO-experts in het Predictive Twin Lab zoal aan? Drie voorbeelden passeren de revue.

Renovatie kademuren

Het eerste project betreft de renovatie van kademuren. Amsterdam staat voor de grote uitdaging om de kwetsbare gemetselde kademuren in de binnenstad te renoveren of te vervangen. TNO is door de gemeente Amsterdam gevraagd een rekenmodel in een digital twin-omgeving te bouwen, met toepassing van AI (artificial intelligence).

“Het doel van deze digital twin: op basis van data en metingen voorspellen in welke volgorde de kademuren het beste aangepakt kunnen worden”, geeft AI-expert Paolo de Heer van TNO aan. Ook wordt gebruik gemaakt van beelddata, zoals Streetview en satellietbeelden. Er wordt onder meer gekeken naar verkeersbewegingen, geluid, de impact op de stad en de uitstoot van CO2.

Contingentenaanpak

Volgens het Klimaatakkoord moeten alle woningen in Nederland in 2050 CO2-neutraal zijn. Om de verduurzaming in een hogere versnelling te krijgen, heeft TNO de contingentenaanpak bedacht, met een belangrijke rol voor AI. Doel is om de energietransitie in de bestaande woningbouw haalbaar, betaalbaar en vooral schaalbaar te maken. “Verschillende bouwbedrijven en organisaties maken al dankbaar gebruik van deze aanpak, zoals Plegt-Vos, Reimark en Winst uit je Woning”, zegt Paolo de Heer.

De basis van de contingentenaanpak zijn renovatiemaatregelen die eerder zijn toegepast. Van een woning die succesvol is gerenoveerd zijn kenmerken in kaart gebracht. Het gaat om technische kenmerken, kenmerken van de omgeving en kenmerken zoals type woning, dakvorm, staat van onderhoud, energielabel en toekomstige energie-infra in een wijk.

TNO heeft intussen een database opgebouwd met talloze kenmerken van vrijwel alle woningen in Nederland. De combinatie van kenmerken wordt het ‘gebouw DNA’ genoemd. Een groep woningen met hetzelfde DNA (een ‘contingent’) kunnen uiteindelijk volgens dezelfde succesvolle aanpak verduurzaamd worden: maatwerk op grote schaal. Met deze nieuwe aanpak kan het doel van een klimaatneutrale omgeving sneller worden bereikt

Bruggen

In de jaren zestig en zeventig zijn in Nederland veel bruggen gebouwd. Maar hoe toekomstbestendig zijn deze bruggen? Voldoen ze aan de veiligheidseisen? Hoe zit het precies met de onderhoudsbehoefte? TNO werkt aan digitale technologieën – inclusief predictive twins - die daarbij helpen.

Zo is een fysieke brug voorzien van verschillende sensoren. Van deze brug is een digitale replica gemaakt. De sensoren meten bijvoorbeeld hoeveel verkeer er over de brug rijdt en hoe zwaar het verkeer is. Maar de sensoren meten ook wanneer een onderdeel van de brug, denk aan een stalen balk, zwakker is dan de rest. Dit wordt damage detection genoemd. Paolo de Heer: “Zo kunnen we zeer nauwkeurig achterhalen waar mogelijke schade aan de brug is die je niet met het blote oog kunt zien.” De informatie uit de sensoren is voeding voor de digitale replica, die hierdoor een voorspellend vermogen krijgt.

In het Predictive Twin Lab in Delft staat ook een schaalmodel van de Moerdijkbrug waar een wagentje overheen kan rijden, om verschillende onderzoeken op het gebied van belastbaarheid uit te voeren. Het is de bedoeling dat deze methoden opgeschaald worden naar alle bruggen in ons land. “Het doel van het Predictive Twin Lab is om zowel intern als extern mensen te inspireren, producten en concepten te valideren en vooral samen te experimenteren”, zegt consultant Smits.

“Iedereen met ideeën rond predictive twins voor de gebouwde omgeving nodig ik uit om langs te komen. Door samen op een nieuwe manier naar systemen en data te kijken komen we tot slimmere oplossingen die tijd en geld kunnen besparen en risico's kunnen inperken.”