Uniek computermodel biedt superieure inzichten rond luchtkwaliteit, windcomfort en windenergie in Antwerpen
Met ATMO-Flow ontwikkelde VITO een modelstructuur op basis van Computational Fluid Dynamics, een technologie die computersimulaties gebruikt om luchtstromingen te analyseren. Dat leidde tot de creatie van een unieke 3D windstromingskaart voor het volledige grondgebied van de stad Antwerpen (9 bij 9 km²). Het brengt een gedetailleerd beeld van de luchtkwaliteitsuitdagingen in de stad tot op 1 meter nauwkeurig. Daarnaast verschaft het ook precieze inzichten in het windcomfort op alle locaties in de stad, de impact van wind op het stadsklimaat en het potentieel van windturbines in de stad.
Computational Fluid Dynamics
Computational Fluid Dynamics (CFD) is een methode om de beweging van luchtstromen te kwantificeren en hun impact op het milieu te beoordelen. Het ATMOSYS-team van VITO gebruikt deze technologie voor de creatie van 3D-modellen voor de beoordeling van luchtvervuiling op microschaal in steden en nabij complexe industriële sites. Daarnaast kan CFD gebruikt worden voor het inschatten van het windvermogen en het evalueren van windcomfort.
De nieuwste ontwikkeling van ATMOSYS, ATMO-Flow, is een verzameling tools die de gebouwde omgeving verwerkt voor gebruik in een 3D-model met de CFD-software 'OpenFOAM'. ATMO-Flow maakt het nu mogelijk om een windstromingsmodel met hoge resolutie te maken van een hele stad, in dit geval de stad Antwerpen. Het model heeft een heel hoog detailniveau en biedt een unieke combinatie van inzichten rond luchtkwaliteit, windklimaat en -comfort, windenergiepotentieel en ook ontwerpopties voor een duurzamere stad.
Voetafdruk van gebouwen en vegetatie
Jorge Sousa, onderzoeker luchtkwaliteitsmodellen bij VITO, legt uit hoe ATMO-Flow tot stand kwam:
“De basis voor het model was de 3D gebouweninformatie voor Vlaanderen aangeleverd door Digitaal Vlaanderen. Deze gegevens werden aangevuld met gedetailleerde informatie over de contouren van elk gebouw in Antwerpen. De 3D geometrische reconstructie werd uitgevoerd met behulp van tools ontwikkeld door de TU Delft. Daarna weidden we ons aan het nauwkeurig bepalen van de huidige vegetatie (locatie en grootte) op het hele grondgebied van de stad, met speciale aandacht voor bomen. Dat gebeurde met behulp van de digitale oppervlakte- en digitale terreinmodellen van Digitaal Vlaanderen, afgeleid van teledetectiebeelden.”
Luchtkwaliteit en meer
“De ATMO-Flow luchtkwaliteitskaarten bieden de mogelijkheid voor een gedetailleerde beoordeling van de meest uitdagende omgevingen volgens de Europese luchtkwaliteitsnormen, met name de locaties waar deze normen worden overschreden,” zegt Jorge Sousa.
“Naast de mogelijkheden voor het monitoren en aanpakken van luchtkwaliteitsproblemen, brengt het model ook windstromen met hoge resolutie in kaart en maakt het betrouwbare beoordelingen van windcomfort mogelijk, bijvoorbeeld in de buurt van hoogbouw,” benadrukt Jorge Sousa. De ATMOSYS windcomfortanalyse is gebaseerd op de Nederlandse windcomfortnorm NEN 8100, momenteel de meest gebruikte norm in de Europese Unie.
Tegelijkertijd geeft het model inzicht in het potentieel voor windenergie op daken en op de begane grond. Zo draagt het model ook bij aan onderzoek en ontwikkeling naar windturbines voor gebruik in stedelijke omgevingen.
Last but not least bieden de kaarten de mogelijkheid om de invloed van wind op het stadsklimaat te bestuderen en om de invloed van gebouwen en bomen op stadsventilatie tijdens hittegolven te beoordelen. Dit aspect van het 3D-model kwam tot stand met behulp van het klimaatimpactteam van VITO, een mooi voorbeeld van de multidisciplinaire samenwerking binnen VITO.
