Rottemerentunnel A16 Rotterdam: staalkaart voor de energieneutrale tunnel
December 2022 (vakblad Civiele Techniek)
De rijksoverheid heeft op grond van het klimaatakkoord van Parijs, ondertekend in 2015, in 2019 een eigen klimaatakkoord gepresenteerd, gericht op een forse terugdringing van de uitstoot van broeikasgassen. In het verlengde daarvan heeft ook Rijkswaterstaat haar milieudoelen geformuleerd. Zo wil de organisatie in 2030 energieneutraal zijn; dus evenveel energie opwekken als verbruiken, en dat volledig duurzaam. Om die klimaatdoelen waar te maken, zet Rijkswaterstaat met name in op het besparen van energie en circulariteit.
Het project A16 Rotterdam (uitgevoerd door aannemerscombinatie De Groene Boog) is een goed voorbeeld waar energiebesparende en circulaire innovaties worden toegepast.
Deze nieuwe, 11 km lange snelweg verbindt de A16 ter hoogte van het Terbregseplein met de A13 bij Rotterdam The Hague Airport. De nieuwe snelweg levert een bijdrage aan de bereikbaarheid en de leefbaarheid van de regio Rotterdam. De weg loopt door het Lage Bergse Bos waar een half verdiepte tunnel aangelegd wordt. De Rottemerentunnel is een 2.2 kilometer lange landtunnel in het Lage Bergse Bos ten noordoosten van Rotterdam. Het wordt de eerste volledig energieneutrale snelweg met tunnel ter wereld. Het project wordt uitgevoerd door het consortium De Groene Boog (TBI-bedrijven Croonwolter&dros en Mobilis, BESIX, Dura Vermeer en Van Oord).
De Groene Boog heeft in de tenderfase het voortouw genomen om de A16 Rotterdam energieneutraal te maken. Uit cijfers van Rijkswaterstaat1 blijkt immers dat met name tunnels veel elektriciteit gebruiken door installaties en verlichting, die 24 uur per dag aanstaan.
De Rottemerentunnel is een interessant voorbeeld van hoe innovaties kunnen worden ingezet om tunnels energieneutraal te maken; een staalkaart die niet alleen kan worden gebruikt voor nieuwe tunnels, maar ook voor bestaande tunnels.
1 De Meterstand Rijkswaterstaat 1-1-2019
Trias energetica
Croonwolter&dros, die bij het project is betrokken als onderdeel van het Groene Boog-consortium, hanteert de beproefde trias energetica als uitgangspunt:
- Kunnen er minder of duurzamere installaties worden gebruikt en kunnen die installaties zo worden ingericht dat er veel minder energie voor nodig is? Niet gebruiken van energie is immers nog het meest duurzaam;
- Is er überhaupt energie nodig? Zo ja, gebruik dan duurzame energie, bijvoorbeeld door deze lokaal op te wekken met zonnepanelen;
- En ten slotte: zijn er écht fossiele brandstoffen nodig om een project aan alle eisen te laten voldoen? Blijkt uiteindelijk niet aan fossiel te ontkomen, gebruik dat dan zo schoon en efficiënt mogelijk, en elektrificeer waar dat kan.
In de Rottemerentunnel zijn deze uitgangspunten in de praktijk gebracht. De tunnel huisvest 54 verschillende technische systemen. Van verlichtings- tot veiligheidsinstallaties, pompinstallaties en meer. Bij elkaar is er voor die systemen net zoveel stroom nodig als voor een gemiddelde woonwijk. Er zitten ook nog eens 100 verschillende soorten kabels in met een totale lengte van 1500 kilometer.
Een energieneutrale tunnel
Om een tunnel energieneutraal te maken, moet het stroomverbruik logischerwijs tot een minimum worden beperkt en zo veel mogelijk energie met zonnepanelen worden opgewekt. Het beperken van het energieverbruik van een tunnel begint bij de verlichting omdat verlichting verreweg de grootste energieverbruiker in tunnels is. Volgens cijfers van het COB is verlichting verantwoordelijk voor de helft van het energieverbruik; gevolgd door energie en noodstroomvoorzieningen (22 procent), ventilatie (17 procent) en ‘gebouwen’ (technische ruimten en dergelijke, samen goed voor gemiddeld 11 procent).
Het COB heeft een maatregelencatalogus samengesteld, waarin alle mogelijke technische maatregelen zijn ondergebracht die kunnen worden genomen om het energieverbruik te minimaliseren.
In het Rottemerentunnelproject zijn technische maatregelen in een slimme samenhang toegepast. Vooral tussen de samenhang van factoren moeten slimme keuzes worden gemaakt om het energieverbruik zo veel mogelijk te beperken. Bijvoorbeeld voor de verlichting in een tunnel zorgt het materiaalgebruik (zoals reflecterend asfalt), de positionering van de verlichting, en de lay-out van het ontwerp al voor een flinke reductie van het energieverbruik.
Gelijkspanning wordt ook toegepast in de tunnel. Hierbij wordt wisselstroom uit het elektriciteitsnet in één keer omgezet naar de gelijkstroom die de tunnel-installaties nodig hebben. Dat scheelt veel energieverslindende adapters, die anders voor elk apparaat apart nodig zouden zijn. Bovendien werkt het efficiënter en het is betrouwbaarder.
Zonnepanelen
Om een tunnel vervolgens energieneutraal te maken is het nodig om energie duurzaam op te wekken. Dit kan – zoals bij de Rottemerentunnel – met zonnepanelen. Dit is vanzelfsprekend ook mogelijk met windturbines of door energie te winnen uit andere lokaal beschikbare natuurlijke bronnen, zoals waterkracht of aardwarmte. Energie-opslagsystemen kunnen er vervolgens voor zorgen dat een surplus aan opgewekte energie niet verloren gaat, maar wordt opgeslagen.
Onderhoudsfase
Het energieneutraal maken van een tunnel heeft ook een belangrijke relatie met de onderhoudsfase.
Bij de aanleg van een tunnel kan die relatief energiezuinig zijn, maar in de praktijk moet dat ook zo blijven. Door het verlopen van sensoren, veroudering of vervuiling van meetsensoren kan het verbruik toch nog sterk oplopen. Op het gebied van beheer en onderhoud is er daarmee een belangrijke rol weggelegd voor het besparen van energie. In de tunnel zijn diverse regelsystemen aanwezig die bij aanleg goed en optimaal werken, maar die in de loop der jaren afnemen in kwaliteit. Een voorbeeld is de L20-meting die net buiten de tunnelingang de hoeveelheid daglicht meet en daarmee de ingangsverlichting stuurt. Het verlopen van de meting kan resulteren in te fel brandende verlichting.
Volgens de COB-Maatregelencatalogus voor energiereductie in tunnels (zie kader) zouden bovendien ‘ingesleten gewoontes’ af en toe eens onder de loep genomen moeten worden. Moet het licht in de dienstgang altijd branden omdat dit in andere tunnels ook zo gebeurt, omdat dit nou eenmaal makkelijker is? Moet de temperatuur in de PLC-ruimte op achttien graden worden ingesteld omdat dit nou eenmaal zo hoort? Het juist instellen van schakelklokken, controleren van temperatuursensoren, het heroverwegen van de klimaatregeling in een gebouw kunnen volgens de catalogus direct leiden tot energiereductie.
In het geval van de onderhoudsfase van de Rottemerentunnel zijn vooraf maatregelen op dat vlak vastgelegd in het onderhoudscontract. Croonwolter&dros hanteert bij de uitvoering daarvan een zelflerend onderhoudsmanagement. Daarbij wordt niet alleen gebruik gemaakt van ervaringen uit andere, soortgelijke projecten, maar is ook ruimte om op basis van voortschrijdend inzicht bij te sturen. Doel is om ook tijdens de operationele maintenance periode, systemen dusdanig te laten samenwerken, en onderhoud zo te optimaliseren, dat de tunnel ook op termijn energieneutraal blijft.
Tunnels en circulariteit
De duurzaamheidsdoelen van Rijkswaterstaat gaan verder dan energie en klimaat alleen. De organisatie zegt ook per 2030 volledig circulair te willen werken, dus opereren zonder afval te produceren. Versleten beton bijvoorbeeld eindigt dan niet als afval, maar als nieuw beton op een snelweg. Ook voor tunnels liggen daar kansen. Incident-management-camera’s in tunnels en op snelwegen worden nu bijvoorbeeld aan het einde van hun levensduur gerecycled, maar dat kan anders. Croonwolter&dros ontdekte dat veel componenten van de camera’s nog heel goed hergebruikt kunnen worden. Partnerbedrijf Cruxin stelt er tegenwoordig nieuwe camera’s mee samen die gewoon weer ingezet worden. Hergebruik dus, in plaats van recycling: een stap in de circulaire economie. Het principe is inmiddels in verschillende projecten toegepast, waaronder het project A15 MaVa (Maasvlakte-Vaanplein), dat tot 2016 een grote reconstructie onderging.
Maatregelencatalogus voor energiereductie in tunnels
Op de website van het Centrum voor Ondergronds Bouwen (COB) wordt sinds enkele jaren een ‘groeiboek’ gepresenteerd dat aangeeft hoe verschillende maatregelen genomen kunnen worden voor energiereductie in tunnels. Het document - ‘Maatregelencatalogus voor energiereductie in tunnels’ – is bedoeld om toe te werken naar een energieneutrale tunnel. In 2015 zijn er twee expertteams ingericht om maatregelen voor energiereductie in kaart te brengen. De maatregelencatalogus is uitgebracht als groeiboek en wordt steeds bijgewerkt met nieuwe inzichten en ervaringen. Het groeiboek beschrijft concrete maatregelen voor technische aspecten, het proces en voor contracten. Het energieverbruik van een tunnel (bestaande of nieuwe) kan volgens het COB met de catalogus zeker gehalveerd worden.
Solar Optic Fiber
Ook interessant als het gaat om de ontwikkeling van energieneutrale tunnels is het verlichten van de tunnel met zonlicht via glasvezel. Het principe (Solar Optic Fiber) wordt door Croonwolter&dros (als onderdeel van het Comol5 consortium toegepast in de Corbulotunnel, de tunnel van de RijnlandRoute. Een wereldprimeur die volgens de betrokken partijen kan leiden tot een reductie van tien tot twintig procent van het totale energieverbruik van de tunnel.
Het werkt als volgt. Om de ogen van de weggebruiker te laten wennen aan de overgang van licht naar donker, is extra licht nodig bij de inrit van de tunnel: de ingangsverlichting. Bovengronds worden de lenzen aangebracht die het licht opvangen en meedraaien met de zon. Via bundels glasvezel wordt het zonlicht de tunnel in gevoerd. De armaturen worden in een esthetisch patroon (geïnspireerd op een sterrenhemel) over het plafond in de tunnel aangebracht. Hoe meer licht er buiten is, hoe meer licht er nodig is in de tunnelmond om ogen van weggebruikers te laten wennen. Het mooie van gebruik van zonlicht is dat er dan automatisch ook meer zonlicht de tunnel in komt.