Innovatie begint daar waar verschillende sectoren elkaar ontmoeten

19 juni, 2018

Een maand nadat Joeri Gagarin als de eerste mens in een baan om de aarde cirkelde, sprak president John F. Kennedy de belofte uit dat de Verenigde Staten nog vóór het einde van het decennium een man op de maan zouden zetten. Dit was in mei 1961. In 1969 stond Neil Armstrong op de maan. Waarom lukte het? Door vastbeslotenheid en doordat maar liefst dertien verschillende sectoren tot samenwerking werden afgedwongen. Op geen moment in de geschiedenis werden zoveel patenten aangevraagd als toen.

Ik blijf dit een leerzaam voorbeeld vinden van hoe innovatie voortkomt uit de ontmoeting tussen heel verschillende sectoren. In de bouwsector was het heel lang gebruikelijk dat je bouwde zoals je altijd al deed. Maar die cultuur is totaal aan het veranderen. Als innovatie coördinator in de business divisie Infra van Croonwolter&dros werk ik dagelijks samen met disciplines die je tien jaar geleden niet bij een infraproject zou verwachten, zoals gamedesign, Big Data, makers en startups. Bij onze innovaties zijn twee thema’s op dit moment leidend: digitalisering en duurzaamheid.

Twin 16, de digitale tweeling van de tunnel tussen de A16 en A13

Digitalisering zie je terug bij de bouw van Twin 16, de digitale tweeling van de fysieke tunnel waarmee we straks de A16 en A13 zullen verbinden. Een digital twin bouwt voort op de bestaande 3D-modellen waarmee we in de bouw en infra al een tijdje werken. Deze worden gekoppeld aan documenten, eisen en processen waardoor een BIM ontstaat. Vervolgens kun je, in deze digitale kopie, simulaties doen van verschillende mogelijke incidenten die in een tunnel kunnen voorkomen. En daar dus ook de veiligheidsscenario’s op loslaten om te zien hoe adequaat ze werken. Onze virtuele modellen gaan dus al bewegen en draaien op de software die wij ontwikkelen, lang vóórdat de echte tunnels zijn gerealiseerd. We onderzoeken ook de mogelijkheden om informatie die we uit fysieke werkelijkheid halen - door daar allerlei sensoren te plaatsen - terug te laten vloeien naar deze digitale versie. Die sensoren registeren bijvoorbeeld trillingen, diktes van coatings op stalen onderdelen of vreemde pieken in het stroomverbruik die, in correlatie met andere Big Data, problemen kunnen voorspellen ruim voordat ze zich voordoen. Zo wordt ‘predictive maintenance’ mogelijk, iets dat wij bijvoorbeeld onderzoeken bij Sluis Eefde.

Eerst de digitale versie

Nu is het gebruik van digital twins niet nieuw, maar wat wij doen is de virtuele kopie al ontwerpen, ver voordat de eerste schep in de grond gaat. Zo kunnen we verschillende mogelijkheden testen, maar ook met de diverse stakeholders - ruim vooraf! - afstemmen of onze voorstellen in lijn zijn met wat ze willen. Dit deden we al voor de tunnel van de RijnlandRoute en het bleek voor alle betrokkenen heel verhelderend om visueel, en stap voor stap, weer eens te zien hoe de veiligheidsprotocollen werken. Hierbij maken we dankbaar gebruik van game engines, want die zijn bij uitstek geschikt om actie en reactie te programmeren. Een student die bij ons werkt voor zijn afstudeeropdracht, en eerder bij een aantal kleine game-ontwikkelbedrijven werkte, leverde ons de beoogde stap vooruit op. In 3D door een tunnelbuis lopen, deden we al, maar hij introduceerde dat we in de tunnel op verschillende onderdelen kunnen klikken waardoor een actie in gang wordt gezet. Sommige collega’s hadden aanvankelijk hun bedenkingen bij het nut en de haalbaarheid hiervan, maar door zijn demonstraties is deze interactiviteit nu de norm is geworden. Zo kan ook een virtuele controlekamer worden ingericht en kunnen medewerkers worden opgeleid waarbij ze reageren op een bijna echte werkelijkheid van een systeem dat automatisch al allerlei handelingen verricht.

Digitalisering maakt modulair bouwen mogelijk

Digitalisering heeft nog meer voordelen. Voor de RijnlandRoute bouwen we alle techniek van de dienstgebouwen vooraf in 26 modules die we op elkaar aansluiten in een grote fabrieksloods en daar testen. Hierna kunnen alle, beproefde, modules in de dienstgebouwen worden geplaatst met de zekerheid dat alles goed werkt. Dit kan, omdat we alles vooraf in een integraal 3D model hebben ontworpen. In de toekomst zullen modules steeds belangrijker worden. Om twee redenen. In de infra moet je je assets snel en zo min mogelijk verstorend kunnen vervangen of upgraden. Maar ook om een circulaire economie te creëren: modules zou je terug kunnen geven aan de leverancier.

Duurzaam vs. energieslurpen

Vanuit circulaire economie is de stap naar ons tweede thema, duurzaamheid, snel gemaakt. Tunnels staan bekend als energieslurpers. Dus moet je kijken hoe je stroomverbruik kunt voorkomen of verlagen en hoe je duurzame energie kunt opwekken. Voor wat betreft het eerste: bijna alle elektrische componenten in een tunnel maken gebruik van gelijkstroom (DC) terwijl het net wisselstroom (AC) aanlevert. Hierdoor moeten deze componenten zijn voorzien van converters en die leiden tot energieverlies (hitte) en storingen. Door DC aan te leveren aan de tunnel kunnen de converters, en daarmee de meest voorkomende problemen, eruit worden gesneden. Grappig is dat Croonwolter&dros heel vroeger een werkgroep DC had, die verdween omdat er geen concreet werk voor hen in de projecten was. En nu hebben we binnen Croonwolter&dros weer een speciaal DC Kenniscentrum.

Hans beantwoord graag al uw vragen over gelijkstroom

De zon schijnt voor niets

Ongeveer de helft van de energie die een tunnel vraagt gaat naar verlichting. Veel licht vraagt de ingangsverlichting die voorkomt dat je van het buitenlicht een zwart gat in rijdt. Hoe feller de zon, des te feller deze verlichting branden moet. Door zonlicht op te vangen met lenzen en via glasvezel als ingangsverlichting in te zetten, maak je slim gebruik van de karakteristiek van het aangeboden zonlicht. Daarnaast is zonlicht via glasvezel natuurlijk ook op andere plaatsen inzetbaar. Verder kun je de tunnel ook zelf energie laten opwekken. Bij de A16 gaan we dat doen met 20.000 m2 zonnepanelen. Dit roept weer de vraag op wat je doet met energie die je over hebt. Die kun je aan het net teruggeven, maar dat doen steeds meer partijen en ook op steeds dezelfde momenten. Daarom samen we nu bewust samen met een groep studenten van HRO bezig met onderzoeken van de opslagmogelijkheden.

Dit is nog maar een handvol voorbeelden van hoe innovatie wordt aangeslingerd doordat verschillende sectoren bij elkaar gaan zitten om out-of-the-box na te denken. Binnen het bedrijf ontstaan nieuwe ideeën op het moment dat wij onze innovaties met elkaar delen; zoals laatst op het door collega’s zelf georganiseerde mini-symposium 3D-developments & Digital Twins. Juist iemand uit een heel ander sector kan zich heerlijk verbazen over wat jij al jaren doet en vragen stellen die je denkbeelden doen kantelen. En dat is altijd het begin van iets nieuws!