UrbanAIR is een digital twin van de stad, maar dat is slechts een klein deel van het verhaal. Het is vooral een tool die betere beslissingen in de stad mogelijk moet maken. Zodat er een gezondere stad ontstaat. “Want het draait uiteindelijk allemaal om mensen”, zegt projectcoördinator Femke Vossepoel.
Haar kantoor zit zit pal naast een gebouw van de TU Delft dat net in een verkeerde hoek is neergezet. “Bij een bepaalde wind worden fietsers er omver geblazen, en in mijn kamer wordt het ’s zomers heel erg heet. Dat had kunnen worden voorkomen als de ontwikkelaar dat van tevoren had geweten.” Dat geeft in het kort al aan wat UrbanAIR in een stad kan betekenen. Er kunnen verschillende klimaatscenario’s op straatniveau mee worden gesimuleerd en je kunt er dus bijvoorbeeld mee zien hoeveel wind er langs een hoog gebouw waait of hoeveel hittestress er op bepaalde plekken in de stad ontstaat.
What-if
“Stel je voor dat we hier tegenover een joekel van een skyscraper neerzetten, wat doet dat dan met bijvoorbeeld de luchtkwaliteit en de hitte in de stad?” We zitten in Utrecht op een terras en in een paar woorden staat er een gigantisch gebouw tussen Tivoli-Vredenburg en Hoog Catharijne, recht bovenop de net opnieuw gegraven Singel.
“En wat als ik die toren helemaal wit schilder?”, gaat Vossepoel verder. “Of als ik hem groene muren geef? Dan verandert de warmtestabilisatie. Er zijn heel veel verschillende factoren. Hoe gedraagt de lucht zich, en de verschillende stoffen in de lucht.”
Uitrekenen en laten zien wat er gebeurt in zo’n ‘what-if-scenario’ is precies wat het project UrbanAIR van de TU Delft doet. Prof.dr.ing. Vossepoel is de leider van het project. “Het is een digital twin van de stad, maar dat niet alleen. Er zitten allerlei modellen in over wat de luchtstromen doen, de wind, het weer. Maar ook over hoe mensen in een stad zich gedragen. Hoe bewegen ze zich om de gebouwen heen, gaan ze op warme dagen naar het park?”
Barcelona en Antwerpen
Het model wordt nu al ingezet in een aantal steden. Zo wilde Antwerpen het groenpotentieel in kaart brengen. Waar wil je bomen neerzetten om het koel te houden en tegelijk de luchtkwaliteit te verbeteren. “Dat moet je niet lukraak doen onder het motto hoe meer bomen hoe beter”, geeft Vossepoel aan. “Want bomen houden ook de wind tegen en dus de doorstroming. In Antwerpen wilden ze weten waar ze het beste kunnen vergroenen.”
Barcelona is de tweede stad waar ze de digital twin van UrbanAIR gebruiken. “Zij wilden weten hoe vervuilde lucht blijft hangen en wanneer ze dus boven een bepaalde graad van luchtvervuiling komen. En ze wilden weten wat er gebeurt bij extreme events, bijvoorbeeld extreme hitte. Hoe ga je daar als stad mee om?”
UrbanAIR is in nog drie andere steden actief, de zogenoemde ‘learning cities’: Rotterdam, Bristol en Parijs. “We maken de digital twins nu specifiek voor deze steden, maar de tools zijn universeel. Dus die kunnen door iedere stad worden gebruikt.”
Waanzinnig ingewikkeld
UrbanAIR laat allerlei modellen los op die steden, zodat er op basis van data allerlei scenario’s kunnen worden afgespeeld. “We willen zo nauwkeurig mogelijk bepalen wat ertoe doet, wat effect heeft in de stad.” En dat is behoorlijk ingewikkeld, stelt Vossepoel. “Want de beweging van de lucht is niet lineair, turbulentie is waanzinnig ingewikkeld. Dus heb je een heel fijnmazig grid nodig, en slimme trucs om heel kleine processen uit te rekenen en te parametriseren.”
Vossepoel houdt zich al zowat haar hele werkzame leven bezig met zulke ingewikkelde modellen en hoe je die kunt verbeteren met behulp van waarnemingen. Ze is ooit gepromoveerd op het verbeteren van modellen voor El Nino. De methoden die ze daarbij gebruikte, werden ook gebruikt in olie en gas, en ze heeft ze vervolgens ingezet bij Shell. Daarna ging ze naar de TU Delft om bodemdaling door gaswinning en geothermie in kaart te brengen. “Wat kun je in de bodem doen en toch veilig blijven”, zo vat ze dat onderzoek samen.
Gezondere stad
En nu is ze dus projectleider van UrbanAIR. Over het doel ervan is Vossepoel duidelijk. “Het ultieme doel is dat er betere keuzes gemaakt worden in de stad, omdat de beslissers meerdere scenario’s kunnen doorrekenen. En dus dat we gezondere steden krijgen.”
En dat wordt belangrijker door wetgeving die er vanuit Europa aan komt. Zo wordt in 2030 de Clean Air Directive van kracht. “Dan moeten alle steden laten zien wat de luchtkwaliteit is. En wij kunnen gemeenten helpen in kaart te brengen wat er met die luchtkwaliteit gebeurt bij bepaalde keuzes.”
Maar het is niet zo dat elke stad nu een kant-en-klaar systeem kan implementeren. “Wij ontwikkelen een prototype. Alles is open source, en het zou mooi zijn als een start-up dit naar de markt gaat brengen. Maar als gemeente kun je het ook zelf doen. Dan heb je wel een paar goede experts nodig.”
Beter luisteren
UrbanAIR produceert vooral veel berekeningen en gaat dus voornamelijk over kansberekening bij verschillende scenario’s, zo houdt Vossepoel zichzelf tot slot scherp. “De fout die veel gemaakt wordt, is dat er door wetenschappers veel te veel vanuit de bètakant wordt gekeken, dus vanuit cijfers en berekeningen. Maar het gaat uiteindelijk over mensen.
“Ons model geeft geen absolute waarheid, maar op basis van wat we zien kunnen we wel samen met gemeenten kijken wat die mensen nodig hebben. Het is allemaal heel technisch wat we doen, maar we willen er vooral maatschappelijk iets mee. Daarom moeten we beter leren luisteren.”
