Digitalisering voor de energietransitie van wijken: Digital Twins en innovatieve ketensamenwerking

De urgente maatschappelijke uitdagingen m.b.t. de reductie van CO2 emissies vraagt om een grootschalige en versnellende aanpak van de renovatie van bestaande woningen op wijkniveau. De digitalisering in de bouw wordt hierbij als de belangrijkste katalysator beschouwd. De wijkgerichte aanpak vraagt om de betrokkenheid van de hele bouwkolom. De noodzakelijke overlappende aanpak van meerdere wijken tegelijkertijd maakt een efficiënte werkwijze nodig. Hiervoor zijn (nog) geen digitale omgevingen beschikbaar voor data inwinning en beheer om ontwerp, bouw en exploitatie van de nieuwe energie infrastructuur te faciliteren. Dit project heeft als doel een prototype voor een digitale omgeving, Digital Twin, te ontwikkelen en in twee pilot wijken te testen. Dit betreffen De Nijverheid (Hengelo, OV) en Twekkelerveld (Enschede). Aanvullend worden in de praktijk gevraagde kennis en competentiesets in kaart gebracht op MBO, HBO en WO niveau, beschikbare opleidingen geïnventariseerd en een voorstel uitgewerkt om deze doelgericht beter aan elkaar te laten aansluiten. De activiteiten worden in het in oprichting zijnde Fieldlab Digitalisering Energietransitie Twente (FidetT) gebundeld en in samenwerking met het werkveld geoperationaliseerd.

Eindrapportage

Het doel van het Nederlandse Klimaatakkoord is een vermindering van de uitstoot van broeikasgassen met 49% in 2030 en met 95-100% in 2050. In alle Nederlandse wijken en buurten (13.000) dient daarvoor een transitie naar een hernieuwbare energievoorziening plaats te vinden. Dit initiatief richt zich op het uitvoeren van verkennend onderzoek in Twente, expliciet Hengelo en Enschede.
Als fundament van een wijkaanpak is het noodzakelijk data te integreren, in te winnen en te combineren, en dit op het gewenste moment aan de verschillende disciplines beschikbaar te stellen. Een digitale representatie van de fysieke bebouwde omgeving is één van de modellen waarvan data kan worden gebruikt. Hoe deze zogenaamde Digital Twin van een wijk eruit zou kunnen zien, is tot op heden nog niet doordacht. Om hier meer inzicht te geven stonden de volgende vragen centraal in dit onderzoek:
• Welke gedetailleerde informatiebehoefte is aanwezig bij de belangrijkste stakeholders in wijktransities?
• In hoeverre kan op basis van open data een complete Digital Twin worden opgesteld van gebouwen in publieke ruimte?
• Hoe ziet op hoofdlijnen een model eruit waarin Digital Twin-data gestructureerd kan worden opgeslagen?
• Hoe kunnen deze functies in een digitaliseringslab worden opgeschaald via bestaande financiering?

Pilotwijken
Dit onderzoek is gericht op twee pilotwijken en aangevuld met twee cases uit Enschede die eerder zijn gebruikt. In samenwerking met de Gemeente Enschede en Hengelo zijn de twee pilotwijken nader beschreven en met elkaar vergeleken voor de aanpak van een wijktransitie en voor een experimentele energiebehoefte simulatie. De wijken zijn vergelijkbaar wat betreft inwonersaantallen, aantal adressen, stedelijkheid en de mate van heterogeniteit van bouwperiode.

Experimentele Digital Twin en data-acquisitie
Vanuit de beschikbare open data is voor beide wijken een Digital Twin geconstrueerd. Er is een routine uitgevoerd om experimenteel de warmtebehoefte per object (gebouw) te simuleren vanuit de Digital Twin. De resultaten zijn gevalideerd aan de hand van de standaard jaarverbruiken zoals deze worden geregistreerd door de netbeheerders.
Initieel wordt de warmtebehoefte bepaald op basis van de voor het bouwjaar gebruikelijke thermische eigenschappen en veronderstellingen voor het gebruikersgedrag. Voor met name oudere (<1980) woningen kan worden veronderstelt dat inmiddels (energetische) renovatiemaatregelen zijn toegepast, waarde de actuele bouwfysische eigenschappen feitelijk gunstiger zijn dan in de simulatie aangenomen.

Meer informatie is benodigd om de simulatieresultaten te verfijnen. Data-acquisitie in de vorm van inspecties op locatie om de huidige bouwkundige staat nader te beschrijven is daarin van groot belang. Dergelijke inspecties dienen te worden gericht op zowel de technische domeinen, zoals bouwtechnische en installatietechnische, als op administratieve domeinen. Zoals beschreven hebben deze inspecties als doel de simulatie van energiebehoefte meer accuraat te maken en informatie te verzamelen voor stappen die volgen met betrekking tot het vormen van praktische transitieplannen voor bijvoorbeeld aannemers.

Structuur van gegevens
Met het acquireren van additionele data komt belangrijke informatie vrij. Om aansluiting te vinden bij de juiste stakeholders dient de informatie goed ontsloten te worden. Class Models spelen hierin een belangrijke rol. Deze verbinden de data met het overkoepelende digitale model volgens een logische structuur. Dergelijke structuren zijn gestandaardiseerd op microniveau voor modellen, zoals IFC voor modellen per object. Het kent echter nog een domein overstijgende standaardisatie. Het is van belang om te komen tot uniformiteit van informatiedeling door het standaardiseren van Class Models voor Digital Twins. Daar is een uitdaging voor de betrokken stakeholders.