Hoe virtual twins duurzame mobiliteit ondersteunen

Bij duurzame mobiliteit denk je misschien aan lopen of electrisch rijden. Om deze mobiliteit op grote schaal te verbeteren, wordt er in sommige sectoren gewerkt met software waarmee organisaties zoals bijvoorbeeld automobielfabrikanten, vliegtuigbouwers en zelfs steden aan de slag kunnen gaan om duurzame mobiliteit tot realiteit te maken. Hierbij komen ook virtual twins om de hoek kijken. Ik neem je mee in deze wereld.

Duurzame mobiliteit het heeft vele gezichten en ook vele definities. Het is maar wie je het vraagt en hoe strak je duurzaamheid interpreteert. Het CBS heeft deze definitie: duurzame ontwikkeling komt tegemoet aan de levensbehoeften van de huidige generatie, zonder die van de toekomstige generaties tekort te doen. Van Dale hanteert de definitie met 3 aspecten: langdurend (zoals in duurzame vrede), weinig aan slijtage onderhevig en het milieu weinig belastend. De laatste definitie is het relevantst in het kader van dit artikel.

Duurzaamheid: een zo laag mogelijke impact

Bij duurzame mobiliteit gaat het bijvoorbeeld om lopen en de fiets (niet elektrisch). Maar daar is maar een beperkte afstand mee af te leggen. De elektrische auto is minder vervuilend dan die met een verbrandingsmotor, maar ook een elektrische auto heeft impact op het milieu, bijvoorbeeld door batterijen. We willen daarbij ook leven in comfort, mensen en steden bezoeken, werken en recreëren. Je moet dan ook duurzaamheid niet zien als een race naar zero impact, maar een zo laag mogelijke impact.

Je kunt het bekijken vanuit het perspectief van een mobiliteitaanbieder, of zelfs een aanbieder die meerdere mobiliteitaanbieders koppelt. Een overkoepelende dienst waarbij je kunt selecteren hoe je een reis wil gaan plannen van A naar B. Stel je voor… Ik wil van Amsterdam naar Las Vegas naar mijn hotel op de Strip. Welke modaliteiten kan ik daarvoor gebruiken? Laat mij dat dan boeken als een trip.

Onlangs was ik op de campus van Dassault Systemes, net onder de rook van Parijs. Daar hoorde ik hoe zij duurzame mobiliteit interpreteren. Dassault Systemes is geen mobiliteitsaanbieder en is ook geen mobiliteitaggregator. Wat ze bieden is software waarmee organisaties zoals bijvoorbeeld automobielfabrikanten, vliegtuigbouwers en zelfs steden mee aan de slag kunnen gaan om duurzame mobiliteit tot realiteit te maken.

Het bedrijf is misschien niet heel bekend bij het grote publiek, toch bestaat het al sinds 1981 en had het in 2022 een omzet van 5,67 miljard euro met 22500 medewerkers. De producten die ze maken ken je natuurlijk wel, het zijn namelijk vliegtuigen van Boeing en Airbus en auto’s zoals die van Renault, BMW, Tesla en nog vele anderen.

Virtual twins zijn overal

Wat ze lieten zien was gebaseerd op het concept van een virtual twin. Misschien ben je meer bekend met het woord digital twin, een digitale kopie van jezelf. Dat kan bijvoorbeeld een avatar zijn, maar bij Dassault Systemes moet je niet alleen denken aan de buitenkant maar echt ook binnenkant.

Vorig jaar presenteerden ze namelijk het virtual hart-project waar ze in participeren en waarbij een hart is nagemaakt. Niet alleen als video, maar eigenlijk ook als hart zelf.

Met zo’n digitaal hart kan je dus allerlei dingen doen. Je kunt kijken wat er gebeurt als je een bepaald hart gebaseerd op jouw echte data gaat belasten. Je kunt kijken of je dan last krijgt of dat er iets gebeurt. Als je er meer over wil weten, lees dan het vorige artikel wat ik hierover schreef.

Maar ook in andere omgevingen zie je het concept van een virtual twin. Zoals in de automobielindustrie, een van de eerste sectoren waar 3D-ontwerpen nu gemeengoed is. Sterker nog, veel crashtests worden gesimuleerd.

Als je kijkt naar de auto’s die tegenwoordig worden gemaakt, bestaat er van die auto gewoon een virtuele twin. Sterker nog, voordat de auto er is, is er al een digitaal ontwerp waar je kan inzoomen op de auto en de onderdelen. Hiermee doe ik het platform van Dassault Systemes tekort, want het is veel meer dan dat. Het platform is een spin in het web en er kunnen allerlei externe systemen gekoppeld worden die je kunt gebruiken bij de ontwikkeling en het ontwerp. Denk daarbij aan allerlei systemen voor opslag zoals Dropbox, maar ook andere functionaliteiten die nodig zijn en die met API’s aan het platform worden gekoppeld.

Virtual twin als handige tool

Configuraties in de software van Dassault Systemes maken een beeld van het futuristische busje, maar vervangen ook voor een leverancier bepaalde onderdelen. En denk ook aan de eerder genoemde crashtest. Er zijn al vele digitale kilometers gemaakt voordat er maar een echte wordt auto gereden. Nu met de elektrificatie van vervoer (in ieder geval op de weg) zal ook in de bebouwde ruimte aanpassingen moeten worden gedaan. Auto’s moeten tenslotte opgeladen worden en daar heb je oplaadplekken voor nodig, langs de snelweg of doorgaande wegen maar ook in de buurt van woningen. Je ziet waarschijnlijk ook in jouw omgeving dat steeds meer parkeerplaatsen een laadplek gaan worden. De virtual twin die je voor steden kunt gebruiken is een handig tool.

Maar het is natuurlijk niet alleen een kwestie van autorijden en mobiliteit. Vliegtuigen spelen daar ook een rol in, en in de toekomst misschien ook Hyperloop-systemen (TU Delft gebruikt 3D Experience voor de ontwikkelingen aan dit systeem). Vliegtuigen zijn voor het bedrijf een belangrijk onderwerp, ook vanwege de link met Dassault Aviation. Dit is ook een onderdeel van Groupe Dassault en zij gebruiken daarbij het platform van het bedrijf.

Vliegen

Hoewel de luchtvaart een klein gedeelte van de milieubelasting veroorzaakt, is in de luchtvaart toch ook het duurzaamheidbewustzijn groot geworden. KLM laat je vlucht compenseren op het gebied van CO2 en er zijn steeds meer bedrijven die aangeven minder te willen vliegen voor meetings en vergaderingen. De trein is een alternatief voor sommige reizen, zeker op de middellange afstand. Maar als volwaardig alternatief? Dat is vaak nog een utopie.

Een vlucht naar Amsterdam naar München duurt ongeveer 2 uur, met de trein doe je er tussen de 9 en 11 uur over. Natuurlijk kom je met de trein in het centrum aan, maar je stapt ook drie keer over. Wat gebeurt er als je vertraging hebt of de trein rijdt niet? Kortom, de trein komt er wel maar vliegen is sneller en comfortabeler. En ook aan dat vliegen wordt gewerkt. Je moet dan denken aan vliegen op waterstof en elektrisch vliegen.

Vliegen op waterstof is natuurlijk een schone manier, maar heeft ook risico’s. De waterstof moet worden vervoerd in tanks en de efficiency van waterstof in een straalmotor is lager dan die van een normale motor op kerosine. Fokker is bezig met een Next Gen-toestel dat in 2035 op de markt gaat komen en waarbij gebruik wordt gemaakt van de software van Dassault Systemes. Het bedrijf is NIET betrokken bij de ontwikkeling. Het is waar dat zij zelf een ontwerp hebben gemaakt, de Spirit of Experience, maar dit is alleen maar bedoeld als voorbeeld. Er zijn bij dat ontwerp 10 tot 15 designers betrokken. De ontwikkeling van een vliegtuig door bijvoorbeeld Boeing kan makkelijk duizenden ontwerpers betreffen. Het feit dat de buitenkant er gelikt uit ziet wil niet zeggen dat het hele ontwerp is gemaakt. Een vliegtuig ontwikkelen is een miljardeninvestering en kost qua tijd makkelijk 5 tot 10 jaar.

De eerste stappen

De stap is ingezet. Kleinere vliegtuigen op kortere afstand op waterstof of een waterstof-/ brandstof-celcombinatie en volledige elektrisch vliegen voor hele korte afstanden. Denk daarbij aan zogenaamde VTOL (Vertical Take Off and Landing)-vliegtuigen. Hieronder zie je een sketch hiervan.

Deze zullen in de toekomst mogelijk het vervoer naar bijvoorbeeld een vliegveld verzorgen, waardoor er ook aan het vliegveld wijzigingen moeten worden doorgevoerd. Denk aan landingsplaatsen hiervoor. Voor de echt lange vluchten zal biokerosine de oplossing zijn, omdat dit niet met waterstof of elektrisch vliegen op te lossen is. Ook hier zijn de eerste resultaten al behaald, zoals de eerste trans-Atlantische vlucht onlangs helemaal op biokerosine. Dit is de Sustainable Airline Fuel (SAF). Het mooie is dat een virtual twin kan interacteren met een andere virtual twin, waardoor een simulatie kan worden gedaan van virtuele vliegtuigen op een virtueel vliegveld.

De stad als simulatie

Als laatste toonde Dassault Systemes een simulatie van niet een object, maar van een plaats. In Parijd werd gekeken of een carpoolstrook op de Boulevard Périphérique (BP) een oplossing zou kunnen zijn voor de komende Zomerspelen.

Van de Campus van Dassault Systemes naar vliegveld Charles De Gaulle is ongeveer 40 km, hier doet de taxi tijdens de spits gerust een uur en veertig minuten over.

Dit is langer dan de vliegtijd Parijs – Amsterdam. De ringweg is dan ook notoir druk en de stad vroeg zich af wat een carpoolstrook voor een HOV (High Occupancy Vehicle) zou betekenen voor de doorstroming. De verwachting is dat Parijs tijden de Olympische spelen nog drukker zal zijn vanwege sporters en bezoekers. Je kunt natuurlijk vanuit onderbuikgevoel zeggen het gewoon te doen en het vervolgens maar te zien. Beter is het om zoiets te simuleren. En dat heeft men ook gedaan. Helaas is de video niet beschikbaar maar wel de screenshots, die zie je hieronder.

Wat je ziet is de vervuiling door uitlaatgassen en hoe deze zich verspreiden. En daarnaast hoe het verkeer op de BP doorstroomt bij een speciale strook voor auto’s met meerdere mensen (HOV).

Je kunt dus als stad Amsterdam data van sensoren gaan koppelen en bijvoorbeeld kijken wat de impact is van het verlagen van de snelheid naar 30 km per uur. Daarbij kun je zien wat de impact is op geluidsoverlast, luchtkwaliteit en andere scenario’s. Je hoeft als stad niet een hele virtuele twin te (laten) maken, je kunt ook specifiek een onderdeel laten uitzoeken via het platform.

Voetgangersimulaties

Dit is inclusief het scenario van handhaving en mate van naleving. Ook voetgangersimulaties kan je heel goed doen, bijvoorbeeld met de crowd-simulatiesoftware van de Universiteit Utrecht die is gemaakt door Dr. R.J Geraerts en zijn team binnen het COMMIT/onderzoeksprogramma. Deze kan grote groepen mensen en hun autonome bewegingen in deze omgeving simuleren. Het is zeer waarschijnlijk dat deze software te integreren is in het platform , om zo nog een andere dimensie in kaart te brengen.

 

Zijn virtual twins duurzaam?

Als je gebruikmaakt van een virtuele twin kun je in het ontwerp, in de operatie en in het onderhoud duurzaamheidsdoelen behalen. Want, veel van de activiteiten vinden op een computer plaats. Dat heeft natuurlijk ook een footprint, maar het bespaart natuurlijk wel. Een crashtest simuleren is veel goedkoper dan een echte crashtest uitvoeren. Van tevoren kunnen zien of een aanpassing van een maximumsnelheid een verbetering oplevert in leefbaarheid, is een veel betere manier dan het te doen op onderbuikgevoel of vanuit een politieke ambitie (alle auto’s de stad uit).

Het credo voor beleidsmakers moet dan ook zijn:

Simuleert eer gij begint.

De industrie heeft het concept van een virtual twin al lang ontdekt en doet dat ook vanuit kostenoogpunt. Boeing en Airbus en alle andere fabrikanten van automobielen zijn scherp gefocused op de ontwikkelkosten. Digitaal ontwikkelen is sneller en ook aanwijsbaar makkelijker dan ouderwets op de tekentafel.

De consument of het bedrijf dat een mobiliteitsvraag heeft, krijgt in toenemende mate duurzame keuzes door de inzet van virtual twins, ook al beseffen we dit niet altijd. Niemand denkt bij het kopen of leasen van een auto aan de manier waarop deze ontworpen is. De komende decennia zullen we meer duurzame reisopties krijgen in de luchtvaart en Hyperloop mogelijk in de toekomst. De keuze welke vorm van mobiliteit je kiest is aan het individu, maar als het goed is zijn ze allemaal duurzaam ontwikkeld.