Europoint Marconiplein Rotterdam door Frans Blok (bron: Shutterstock)

Dit is de weg (omhoog) naar zelfvoorzienende hoogbouw

22 augustus 2022

3 minuten

Onderzoek
De verdichtingsopgave in steden zorgt ervoor dat gebouwen steeds vaker en hoger de lucht inschieten. Om hoogbouw zo duurzaam en zelfvoorzienend mogelijk te maken, ontwikkelde TU Delft-promovendus Berk Ekici een computertool die de torens met behulp van kunstmatige intelligentie razendsnel ontwerpt.

Van het anonimiteitsrisico tot het hogere kostenplaatje en de onzekere vraag van geïnteresseerde kopers: het ontwerpen van de torens in de stad zorgt voor nieuwe dimensies in het ontwerpproces. Maar ondanks die nieuwe hordes is hoogbouw nog steeds de meest gebruikte en meest aantrekkelijke manier om de (binnen)stad te verdichten. Zoals ruimtelijk adviseur Stadsontwikkeling bij de gemeente Rotterdam Emiel Arends eerder dit jaar al zei op Gebiedsontwikkeling.nu: “Als we de binnenstad willen verdichten, ontkomen we er niet aan om de hoogte in te gaan.”

Beter ontwerpen

Tegelijkertijd krijgen zelfvoorzienende gebouwen een steeds prominentere rol in gebiedsontwikkeling. Alleen hoe maak je een enorme toren niet alleen leefbaar voor de bewoners en omwonenden, maar ook nog eens zelfvoorzienend? Zeker wanneer je constant te maken hebt met externe (weers)invloeden. Schaduwwerking zorgt voor meer gebruik van licht en verwarming op de lagere verdiepingen, terwijl voor de bovenste verdiepingen juist rekening gehouden moet worden met extreme weersomstandigheden.

Met simulaties zou je er zo'n 17 jaar werk aan hebben, een AI-algoritme kan het in een paar weken

TU Delft-promovendus Berk Ekici bedacht een methode om al voor de bouw van deze torens de optimale balans te vinden tussen zaken als energie-efficiency, wooncomfort en het optimaal gebruik van zonnepanelen. “Gebouwen van de toekomst moeten zelfvoorzienend zijn in elektriciteit, voedsel, warmte en water”, zegt Ekici op de site van de TU Delft. “Om dat te bereiken moeten we gebouwen zo ontwerpen dat ze optimaal gebruik maken van het beschikbare daglicht en zelf regenwater en energie kunnen oogsten. We moeten daarom beter gaan ontwerpen. Kunstmatige intelligentie kan ons helpen alle aspecten zo efficiënt mogelijk op elkaar af te stemmen.”

Van 17 jaar tot een paar weken

In zijn proefschrift Towards Self-Sufficient High-Rises: Performance Optimisation using Artificial Intelligence legt Ekici uit wat de meerwaarde kan zijn van het inzetten van kunstmatige intelligentie (AI) bij het ontwikkelen van zelfvoorzienende hoogbouw. De computer koppelt parameters als de vormen van het gebouw, vloerhoogtes en overstekken aan de gebouwprestaties. Het algoritme kan door deze combinaties de optimale samenstelling berekenen.

Skyline van Shanghai, China. door chuyuss (bron: Shutterstock)

‘Skyline van Shanghai, China.’ door chuyuss (bron: Shutterstock)


Bovendien zorgt elke simulatie ervoor dat het algoritme het zoekgedrag aanpast en er een nog betere oplossing gekozen kan worden uit de miljarden mogelijke ontwerpoplossingen. “Als je dat zou doen met behulp van simulaties zou je er zo'n 17 jaar werk aan hebben. Een AI-algoritme kan het in een paar weken.”

Helling op het dak

Samen met zijn collega Cemre Cubukcuoglu ontwikkelde Ekici de optimalisatietool Optimus om de miljarden ontwerpoplossingen snel langs te kunnen gaan. De Europoint-torens in Rotterdam gebruikte hij als de vuurdoop voor Optimus. Op basis van lichtval en andere externe (weers)omstandigheden verdeelde hij de drie torens in negen afzonderlijke delen, van het maaiveld tot het dak.

AI stelt ons in staat om uit honderdduizenden ontwerpopties de beste te selecteren

De computer berekende uiteindelijk de negen optimalisatieopgaven. Als Optimus het voor het zeggen zou hebben, verdwijnt bijvoorbeeld het huidige, eenvormige oppervlak van het gebouw. Een gevarieerde gevelopzet zorgt ervoor dat alle negen delen optimaal gebruik kunnen maken van én beschermd kunnen worden tegen de externe factoren. Een helling op het dak zorgt voor een hogere opbrengst van de zonnepanelen.

De beste selecteren

De optimalisatietool houdt zich ook bezig met de indeling van het gebouw. Zonnepanelen komen uiteraard hoog op of aan het gebouw te liggen, maar voor andere functies moet er juist lager in de torens plek komen omdat daar gebruik wordt gemaakt van kunstlicht. “Als er 1800 mensen wonen in de drie torens kunnen twee boerderij-etages volgens het algoritme 66 ton sla leveren, en 47,2 procent zelfvoorziening in energie.”

Maar, concludeert Ekici, ondanks al deze ontwerpvoordelen is de transparantie die ontstaat door deze manier van werken misschien wel de belangrijkste winst van zijn werk. “AI stelt ons in staat om uit honderdduizenden ontwerpopties de beste te selecteren. Dat is een grote stap voorwaarts in prestatie-optimalisatie van zelfvoorzienende hoogbouw.”


Lees het proefschrift van Berk Ekici via de site van de TU Delft.


Cover: ‘Europoint Marconiplein Rotterdam’ door Frans Blok (bron: Shutterstock)


Jasper Monster

Door Jasper Monster

Freelance Journalist en webredacteur Gebiedsontwikkeling.nu


Meest recent

Skyline Eindhoven door Ivo Verschuuren (bron: Shutterstock)

Provincie moet rol pakken van regionale gebiedsregisseur

Veel maatschappelijke ontwikkelingen gaan over gemeentegrenzen heen en dus ligt het voor de hand ruimtelijke ordening op een hoger schaalniveau op te pakken. De provincies komen hiervoor nadrukkelijk in beeld, aldus promovendus Guus van Steenbergen.

Uitgelicht
Onderzoek

23 september 2022

Portret Marlon Boeve door Sander van Wettum (bron: SKG)

Marlon Boeve start als hoogleraar Omgevingsrecht in gebiedsontwikkeling

Marlon Boeve treedt aan als hoogleraar Omgevingsrecht in gebiedsontwikkeling bij de TU Delft. In gesprek met Eric Burgers geeft zij aan wat omgevingsrecht voor haar betekent en wat de betekenis ervan is voor de ruimtelijke inrichting van Nederland.

SKG Nieuws

23 september 2022

Weekoverzicht Cover door Ineke Lammers (bron: gebiedsontwikkeling.nu)

Dit was de week waarin de natuur voor samenhang zorgt

Deze week op Gebiedsontwikkeling.nu: onheilspellende berichten over het gebrek aan samenhang in de aanpak van ruimtelijke opgaven op nationaal- én op buurtniveau. Maar ook: hoe de natuur samenhang kan brengen in gebiedsontwikkeling.

Nieuws

22 september 2022