Highlighted projects

Active/In the picture

Other projects

Active

Ex-ante LCA of slag treatment technologies - Fast forwarding lab observations to industrial-scale production

Abstract

Bij de ontwikkeling van nieuwe circulaire technologieën is het essentieel om reeds in een vroeg stadium een levenscyclusanalyse (LCA) te integreren. Op deze manier wordt het mogelijk om veelbelovende pistes voor verder onderzoek snel te identificeren. Het uiteindelijke doel is echter niet om het ecologische profiel van deze technologieën op laboschaal te beoordelen, maar wel dat van de toekomstige opgeschaalde technologieën. Een dergelijke analyse wordt gedefinieerd als een ex-ante LCA. Binnen dit kader is de algemene doelstelling, om op basis van een ex-ante LCA, het milieuprofiel te beoordelen van nieuwe circulaire technologieën die metallurgische bijproducten verwerken In ex-ante LCA's moet er zowel rekening gehouden worden met de toekomstige ontwikkelingen van een nieuwe technologie (voorgrond systeem) als met de gevolgen van de introductie van een dergelijke technologie op de markt (achtergrond systeem). Een nieuwe en gestructureerde aanpak voor beide systemen zal worden ontwikkeld, rekening houdend met leer- en schaaleffecten en niet-lineaire markteffecten in LCA. Deze aanpak zal worden toegepast, getest en gevalideerd voor verschillende technologieën voor het terugwinnen van de restmetalen (Cr, V, Nb en Mo) uit slakken, afkomstig van de productie van roestvrij staal en FeCr. Een 'zero-waste approach' staat centraal bij al deze technologieën.

Researchers

Balcon-e: Development of an inspection protocol and assessment strategy-tool for existing cantilevered reinforced concrete balconies

Development of an inspection protocol and assessment strategy-tool for existing cantilevered reinforced concrete balconies. The remaining bearing capacity of the concrete elements is determined, and the damage causes are being identified and quantified. Based on standard NEN 2767, EN 1504, CUR 248 and Fib-80 Bulletin. Main focus is on corrosion of reinforcement, initiated by means of chlorides and/or carbonation.

Once the condition of the balcony is determined, by means of a validated research methodology (using combination of destructive, and non-destructive techniques), a durable repair strategy (classic repair, electrochemical treatment, cathodic protection) is selected, and compared in the scope of LCA and LCC. 

Odisee University College (DUBiT Research Core) is supervisor of this PWO-project. UAntwerpen-EMIB is research partner, together with UGent, KULeuven and WTCB.

Project description (Dutch)

Een innovatief kader om een multi-model benadering te integreren in LCSA

Abstract

Ondanks de inspanningen van de laatste jaren is er nog steeds een groot potentieel voor het verbeteren van de duurzaamheid van de gebouwde omgeving. Het concept van de overgang naar een eu-economie lijkt veelbelovend, maar een toenemende circulariteit leidt niet automatisch tot duurzamere producten of gebouwen. Gezien de prominente plaats in academies en beleid is het belangrijk dat de circulaire economie worden onderworpen aan kritiek en kwantitatief worden beoordeeld om duurzaamheidsevaluatie te verbeteren. Veel analytische methoden zijn al ontwikkeld. De selectie van een specifiek model kan echter een groot effect hebben op de uiteindelijke resultaten. Over het algemeen kunnen consequenties die worden veroorzaakt door een beslissing om de duurzame prestaties te verbeteren niet door één enkel model worden vastgelegd. In deze context introduceert het project een innovatieve multimodelaanpak door collectieve resultaten van meerdere modellen te evalueren. De methodologie zal worden toegepast op twee case-studies: dynamisch gebouwbeheer en hybride energiesystemen. Het meer omvattende begrip van potentiële lasten, voordelen en kansen zal in de aanvullende ontwikkelingsstadia van de onderzochte gevallen in aanmerking worden genomen. Om op transparante wijze resultaten en modelonzekerheid te presenteren, zullen communicatiestrategieën worden ontwikkeld voor beslissingsondersteuning en beleidsadvies, geschikt voor alle potentiële belanghebbenden.

Onderzoeker(s)

Thermische inertie in woningen

Abstract

Thermische massa in een gebouw kan bijdragen aan een stabieler binnenklimaat en kan zonnewinsten opslaan om zo de warmtevraag 's avonds te beperken. Massieve constructies worden daarom soms aangeraden voor een energiezuinig ontwerp. Daar tegenover staat dat thermische massa ook periodes van oververhitting zou kunnen verlengen, en de energiewinsten van thermostaatverlaging beperkt. Dit doctoraatsonderzoek analyseert daarom de netto impact van thermische massa op warmtevraag en thermisch comfort voor woningen in België. Multi-zone dynamische energiesimulaties en Matlab worden ingezet om een breed scala van gebouwontwerpen te onderzoeken. In tegenstelling tot vereenvoudigde quasi-stationaire rekenmethoden, laten de dynamische simulaties toe om het transiënte warmtetransport en warmteopslag gedetailleerd te bestuderen. De invloed van de thermische massa op energieverbruik en thermisch comfort worden beoordeeld in relatie tot andere ontwerpkenmerken, waaronder gebouwtypologie, thermische isolatie, oriëntatie en glasoppervlakte. Omdat het bewonersgedrag een grote invloed heeft werd een gedetailleerd simulatiemodel opgesteld dat ook de interacties van de bewoner met het gebouw modelleert, bijvoorbeeld de opening van ramen in functie van aanwezigheid en temperatuur.

Onderzoeker(s)

WaterREACT: Een beslissingsondersteunende tool voor de planning van circulair watergebruik in de industrie

Abstract

Wereldwijd staan we voor grote uitdagingen op het vlak van waterstress en -zekerheid door meer frequente en ernstige droogte in combinatie met een toenemende vraag naar water vanuit de maatschappij. Industriële activiteiten spelen een kernrol bij deze maatschappelijke watervraag, en zijn tegelijkertijd de eersten die impact ondervinden van tekorten. In Vlaanderen bijvoorbeeld is een kwart van de bruto toegevoegde waarde afkomstig van industriële activiteiten, maar tegelijk is de regio enorm kwetsbaar inzake waterbeschikbaarheid omdat 40-80% van de huidige waterbronnen volledig benut worden. De industrie is ook de eerste partij die haar rechten om te produceren verliest bij extreme droogte, wat nefast is voor haar economisch rendement. De industrie heeft al haar bezorgdheid hierover geuit, maar geeft toe niet voorbereid te zijn voor effectieve problemen. Industriële watergebruik is complex naar kwantiteit, kwaliteit en dynamiek toe, wat het moeilijk maakt om opportuniteiten bloot te leggen zonder de hulp van holistische computationele hulpmiddelen. Industriële sites bieden weliswaar heel wat mogelijkheden naar efficiënt watergebruik en industriële ecologie toe, gezien de individuele activiteiten dicht bij elkaar gelocaliseerd zijn en diverse karakteristieken naar vraag en aanbod toe vertonen. Het efficiënt beheren van water met een focus op het gebruik van 'alternatieve waterbronnen' zoals gezuiverd afvalwater en regenwater is dus zeer belangrijk om een duurzame groei van de Vlaamse economie te ondersteunen. De Blue Deal van de Vlaamse regering maakt van alternatieve waterbronnen een speerpunt, wat de urgentie van deze uitdaging benadrukt. Het doel van de Water Reuse and Exchange Advanced Computational Tool (WaterREACT) is modelcode te prototyperen dat zorgt voor een minimale watervraag van industriële zones naar externe, 'conventionele' bronnen, i.e. kraantjes-, oppervlakte- en grondwater. WaterREACT mikt er zo op bedrijven te helpen om te plannen rond circulair watergebruik en regenwatergebruik op industriële sites. In het bijzonder richt het modelalgoritme er op computatiegebaseerde input te leveren voor beslissing, door scenario's door te rekenen die wateruitwisseling o.b.v. alternatieve bronnen tussen bedrijven optimaliseren, en afhankelijkheid van conventionele bronnen minimaliseren. Overeenkomsten tussen vraag naar en aanbod van water zullen gevonden worden gebaseerd op de hoeveelheid, kwaliteit en temporaliteit van de stromen. Bijkomend wordt er rekening gehouden met de nabijheid van aanbod- en vraagpunten, samen met de behandelingsopties om de kwaliteit te verbeteren. De uitwisseling van water kan worden gesimuleerd tussen twee of meerdere bedrijven. Om beslissing te ondersteunen, zullen indicatoren berekend zoals de waterrobuustheid, kost en milieu-impact van de verschillende scenario's. In het beginstadium van het project zullen de verwachtingen van de eindgebruikers en klanten in kaart gebracht worden, en gebruikt worden om het minimum viable product en de valorizatietrajecten te definiëren.

Onderzoeker(s)

SWW 2.0

Abstract

Wereldwijd staan we voor grote uitdagingen op het vlak van waterstress en -zekerheid door meer frequente en ernstige droogte in combinatie met een toenemende vraag naar water vanuit de maatschappij. Industriële activiteiten spelen een kernrol bij deze maatschappelijke watervraag, en zijn tegelijkertijd de eersten die impact ondervinden van tekorten. In Vlaanderen bijvoorbeeld is een kwart van de bruto toegevoegde waarde afkomstig van industriële activiteiten, maar tegelijk is de regio enorm kwetsbaar inzake waterbeschikbaarheid omdat 40-80% van de huidige waterbronnen volledig benut worden. De industrie is ook de eerste partij die haar rechten om te produceren verliest bij extreme droogte, wat nefast is voor haar economisch rendement. De industrie heeft al haar bezorgdheid hierover geuit, maar geeft toe niet voorbereid te zijn voor effectieve problemen. Industriële watergebruik is complex naar kwantiteit, kwaliteit en dynamiek toe, wat het moeilijk maakt om opportuniteiten bloot te leggen zonder de hulp van holistische computationele hulpmiddelen. Industriële sites bieden weliswaar heel wat mogelijkheden naar efficiënt watergebruik en industriële ecologie toe, gezien de individuele activiteiten dicht bij elkaar gelocaliseerd zijn en diverse karakteristieken naar vraag en aanbod toe vertonen. Het efficiënt beheren van water met een focus op het gebruik van 'alternatieve waterbronnen' zoals gezuiverd afvalwater en regenwater is dus zeer belangrijk om een duurzame groei van de Vlaamse economie te ondersteunen. De Blue Deal van de Vlaamse regering maakt van alternatieve waterbronnen een speerpunt, wat de urgentie van deze uitdaging benadrukt. Het doel van de Water Reuse and Exchange Advanced Computational Tool (WaterREACT) is modelcode te prototyperen dat zorgt voor een minimale watervraag van industriële zones naar externe, 'conventionele' bronnen, i.e. kraantjes-, oppervlakte- en grondwater. WaterREACT mikt er zo op bedrijven te helpen om te plannen rond circulair watergebruik en regenwatergebruik op industriële sites. In het bijzonder richt het modelalgoritme er op computatiegebaseerde input te leveren voor beslissing, door scenario's door te rekenen die wateruitwisseling o.b.v. alternatieve bronnen tussen bedrijven optimaliseren, en afhankelijkheid van conventionele bronnen minimaliseren. Overeenkomsten tussen vraag naar en aanbod van water zullen gevonden worden gebaseerd op de hoeveelheid, kwaliteit en temporaliteit van de stromen. Bijkomend wordt er rekening gehouden met de nabijheid van aanbod- en vraagpunten, samen met de behandelingsopties om de kwaliteit te verbeteren. De uitwisseling van water kan worden gesimuleerd tussen twee of meerdere bedrijven. Om beslissing te ondersteunen, zullen indicatoren berekend zoals de waterrobuustheid, kost en milieu-impact van de verschillende scenario's. In het beginstadium van het project zullen de verwachtingen van de eindgebruikers en klanten in kaart gebracht worden, en gebruikt worden om het minimum viable product en de valorizatietrajecten te definiëren.

Onderzoeker(s)

Slimme thermische netten

Abstract

Energie-efficiëntie in de bebouwde omgeving speelt een sleutelrol in de transitie naar een duurzame klimaatneutrale toekomst. Meer bepaald, moeten hernieuwbare energiebronnen en industriële afvalwarmte worden geïntegreerd in de huidige energiedistributiesystemen. Deze integratie wordt vergemakkelijkt door zogenaamde thermische netten, d.w.z. grote systemen op gebouw- of wijkniveau die bestaan uit warmte- (en/of koude-) bronnen en afnemers, die via distributieleidingen met elkaar zijn verbonden. De regeling en het beheer van warmtenetten worden gekenmerkt door een zeer complexe dynamica om twee redenen. Ten eerste moeten -analoog aan het elektriciteitsnet- de intermitterende productie en vraag op elkaar worden afgestemd om het thermisch en sanitair comfort van de eindgebruikers te garanderen. Ten tweede vereist elk type van thermische belasting (ruimteverwarming, koeling en sanitair warm water) een verschillend temperatuurniveau. Deze temperatuurniveaus beïnvloeden zowel de distributieverliezen als de productie-efficiëntie. Momenteel worden thermische netten geregeld met statische en vooral lineaire rule-based fuzzy-logics-regelstructuren. Door de eenvoud en compactheid van de linguïstische benadering van dit soort regelaars kunnen volgende problemen (zoals het volgen van een setpunt voor verwarming en koeling etc.) met succes worden opgelost. Hoewel deze oplossingen perfect passen bij specifieke industriële toepassingen, leveren ze geen enkele bijdrage aan de energiebesparing van complexe thermische netten. Het potentieel van deze netten kan dus niet volledig worden benut met een conventionele aanpak. Primitieve, rule-based manieren van aanpak kunnen de afstemming tussen productie en vraag, of de temperatuur-setpunten immers niet volledig optimaliseren. Kortom, ze zijn ontworpen met het oog op betrouwbaarheid, niet met het oog op een optimaal rendement. Het optimaliseren van de regeldynamica voor complexe systemen is in tal van domeinen met industriële toepassingen aangepakt: automotive, avionica, procesindustrie, enz. Al deze subsystemen hebben echter meestal een vast dynamisch gedrag en aanzienlijk minder onzekerheden die ernstige gevolgen kunnen hebben voor het beoogde doel. Dit betekent dat een data-gebaseerd algoritme de voorafgaande verwerking van input-output gegevens kan stoppen na het voorstellen van een optimale oplossing onder strikte aannames en beperkingen. Omgevingen zoals thermische netten daarentegen bevatten een hoge niet-lineariteit, hoge complexiteit en transiënte parameters. Ze vereisen daarom ook nieuwe oplossingen en trends om het potentieel van data-gebaseerde regelmethodologieën te kunnen benutten. Ondanks de voordelen en de maturiteit ervan, hebben data-gebaseerde benaderingen zich immers niet aangepast en zijn ze niet doorgedrongen in thermische netten (of thermische systemen in het algemeen). De reden hiervoor is een gebrek aan een bestaand kader voor hun implementatie en onvoldoende gebundelde multidisciplinaire expertise in zowel HVAC en thermische systemen als in artificiële intelligentie (AI).

Onderzoeker(s)