Mobiliteitspas, coöperatieve systemen, treinen rijden spoorboekloos met automatisch foutherstel, auto’s zijn elektrisch, zelfbesturend, uitgerust met sensoren en intermodale vrachthubs

infrasite_insert_image_1

1. De toekomst volgens Siemens

Megatrends
Oplossingen van Siemens – op het gebied van mobiliteit, maar ook op het vlak van bijvoorbeeld schone energiecentrales, medische systemen, efficiënte industriële technologie en homeland security hebben vaak een sterk raakvlak met actuele maatschappelijke trends en behoeften. Vanuit die wetenschap besloot Siemens enkele jaren geleden het portfolio aan activiteiten nauwer toe te snijden op de terreinen waar Siemens als leverancier van innovatieve technologische oplossingen de grootste meerwaarde kan bieden. Centraal in deze strategie staat de overtuiging dat Siemens al over de oplossingen beschikt dan wel de expertise heeft om oplossingen te ontwikkelen voor de grote maatschappelijke vraagstukken van de komende decennia: verregaande urbanisatie, demografische veranderingen en klimaatverandering. Deze drie ‘megatrends’ zijn leidend voor de strategie van Siemens, zowel op korte, middellange als de lange termijn. Ze geven richting aan het R&D-investeringsprogramma van Siemens, waar wereldwijd meer dan 1 miljard euro per jaar voor wordt gereserveerd.

Siemens Answers
Binnen alle Siemenssectoren worden de megatrends verder vertaald en uitgewerkt naar toekomstscenario’s, concrete vragen en behoeften vanuit de markt en de maatschappij. Siemens Mobility Nederland heeft zich de afgelopen twee jaar daarom gebogen over mogelijke toekomstscenario’s voor de mobiliteit in Nederland. Hoe zou Nederland er in 2039 uit kunnen zien? Hoe manifesteren de megatrends zich in ons land, tot welke concrete vragen en behoeften leidt dat en welke technologie is nodig om de benodigde oplossingen te kunnen bieden? Siemens bevroeg sleutelspelers binnen de Nederlandse mobiliteitssector (ministeries, gemeentelijke vervoerbedrijven, spoorsector, luchtvaart) en betrok ook economen, trendwatchers bij de totstandkoming van deze Mobiliteitsvisie 2039.

infrasite_insert_image_2

2. Trends

Vertrekpunt voor deze visie is de wetenschap dat de komende decennia beheerst zullen worden door enkele megatrends, die elk verstrekkende gevolgen hebben:

1. Demografische veranderingen
De wereldbevolking groeit tot 2039 met 25%, met name in Azië en de ontwikkelde landen. In Europa zal de groei op een gegeven moment stagneren; voor Nederland is de verwachting dat de bevolking nog enkele jaren doorgroeit tot ongeveer 20 miljoen, dan stabiliseert en vervolgens licht afneemt. Ook de samenstelling van de bevolking verandert ingrijpend. Dankzij een hogere gemiddelde leeftijdsverwachting neemt het aandeel van 65-plussers in de Nederlandse bevolking toe tot 27%.

2. Urbanisatie
2008 was het jaar waarin er voor het eerst in de menselijke geschiedenis meer mensen in steden woonden dan op het platteland. Deze trend zal doorzetten, in versneld tempo. In 2050 zullen 6 miljard mensen in steden wonen. Vooral in opkomende economieën zullen steeds meer mensen zich in ‘megacities’ concentreren. Ook de Nederlandse Randstad zal blijven groeien, zowel in aantallen inwoners als in ruimtebeslag.

3. Klimaatverandering
De energieconsumptie neemt tot 2025 met 54% toe, de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen tot 2030 met 25%. Dit gaat gepaard met een stijging van de wereldwijde oppervlaktetemperatuur, frequentere natuurlijke rampen, maar ook met een groeiende waterproblematiek. In 2025 zal de beschikbaarheid van schoon water voor maar liefst 1/3 van de wereldbevolking problematisch zijn.

Naast deze drie overkoepelende megatrends zijn er verschillende, gerelateerde tendensen zichtbaar die specifieke gevolgen hebben voor het mobiliteitsvraagstuk:

Welvaartsgroei
Terwijl de wereldwijde economie nu krimpt, wijzen langetermijnprognoses voor de komende decennia juist op een versnelde welvaartsgroei. Nam het inkomen in de periode 1980-2005 met gemiddeld 2,1% per jaar toe, voor de periode tot 2030 wordt een jaarlijkse groei van 3,1% voorzien. De welvaartsgroei gaat gepaard met sterk aanzwellende goederenstromen. De EU, China en India nemen gezamenlijk ongeveer 85% van de wereldwijde export voor hun rekening. China zal zijn export verzevenvoudigen, India verachtvoudigen. Dit heeft enorme consequenties voor de mobiliteitsgroei van mensen, goederen, kapitaal en arbeid.

Individualisering en tijdsbesteding
De afgelopen tien jaar is het aantal eenpersoonshuishoudens wereldwijd gegroeid van 154 miljoen naar 203 miljoen. Deze groei, die zich concentreert in de ontwikkelde landen, zal doorzetten, en in 2020 zal in deze landen 13% van het aantal huishoudens uit één persoon bestaan. De arbeidsparticipatie neemt toe, maar werk, vrije tijd en reistijd raken steeds meer vervlochten. Mensen creëren in toenemende mate een persoonlijke levensstijl. Constante factor daarin is echter het belang dat iedereen hecht aan voortdurende connectiviteit: altijd over alle gewenste informatie, entertainment en communicatiemogelijkheden beschikken.

Veiligheidsbehoefte
De behoefte aan veiligheid en een veilig gevoel wordt steeds groter. Nu al wordt er wereldwijd 520 miljard dollar per jaar besteed aan de reductie van verkeersongevallen, en verwacht wordt dat in 2015 wereldwijd 178 miljard dollar zal worden besteed aan het continu monitoren en beheersen van terrorismedreiging.

infrasite_insert_image_3

Trends op het gebied van mobiliteit
Het totaal aan beschreven trends heeft de komende decennia grote gevolgen voor de mobiliteitsvraag. Die zal om te beginnen blijven groeien. In OECD-landen met gemiddeld 1% per jaar, daarbuiten sneller met als uitschieter China (3%). De mobiliteitsvraag op het gebied van goederenvervoer groeit nog sterker: met 1,9% in OECD-landen 2,5% in niet-OECD-landen en zelfs 3,7% in China. De grootste groei komt daarbij voor rekening van de luchtvaart, al zal de auto wereldwijd de mobiliteitsmix blijven domineren. In ontwikkelde landen blijft men sterk afhankelijk van een efficiënt openbaar vervoersysteem, temeer omdat het interstedelijk wegennet wereldwijd tegen capaciteitsgrenzen aanloopt.

Knelpunten in mobiliteit
De wereldwijde mobiliteitsgroei zorgt nu al wereldwijd voor knelpunten. Tegenover een cluster steden in met name West-Europese en Aziatische landen waar de mobiliteit best-in-class is, staan tientallen grote steden wereldwijd waar de mobiliteit in gevaar is of waar congestie, verkeersveiligheid en de kwaliteit van openbaar vervoer grote problemen en economische schade opleveren. Wat de steden met de beste prestaties op het gebied van mobiliteit gemeen hebben, zijn zaken als een verminderde afhankelijkheid van fossiele brandstoffen, het terugdringen van luchtvervuiling, een neerwaartse trend in het aantal verkeersongelukken maar ook een toenemende focus op de individuele wensen van reizigers en een relatief grote keuzevrijheid tussen verschillende modaliteiten. Dit zullen ook in de toekomstvisie voor de Nederlandse mobiliteit cruciale thema’s zijn.

3. Nederland, 2039

Wat betekenen de in deze visie beschreven trends voor Nederland anno 2039 en de manier waarop mobiliteit tegen die tijd georganiseerd is? Hieronder volgt een fictief, maar reëel en op onderdelen zelfs zeer waarschijnlijk toekomstscenario.

Nederland in 2039
In 2039 is in Nederland voor het eerst sprake van een lichte bevolkingskrimp. De gemiddelde levensverwachting is toegenomen tot 79 jaar voor mannen en 84 voor vrouwen. Nederlanders zijn meer en langer gaan werken, maar hebben daarbij wel steeds meer gelegenheid om hun werktijd en –plek naar eigen goeddunken te bepalen. Meer dan 70 procent van alle energie wordt via zon, water en wind opgewekt, en het aandeel van zonne-energie is in tien jaar tijd vertienvoudigd tot 37 procent. Nieuwe bebouwing concentreert zich in bestaande stedelijke gebieden: de eerste wolkenkrabber van meer dan 400 meter is al gerealiseerd. Het kabinetsbeleid op het gebied van ruimtelijke ordening streeft naar clustering van functies in verschillende landsdelen: kennis in het Oosten en Zuiden, recreatie in waterrijke gebieden, logistiek langs de kust. Noord-Groningen verstedelijkt in rap tempo, deels dankzij een lightrailverbinding met de Randstad via de Afsluitdijk.

Mobiliteitsvraag
De vraag naar transport en vervoer is, curieus genoeg, aan het afnemen. Althans, op zakelijk terrein, waar fysieke aanwezigheid door driedimensionale videoconferencing en hologramtechnologie vaak niet langer vereist is. Wanneer wél zakelijk gereisd wordt, willen mensen dat reistijd productief besteed kan worden. Voor privédoeleinden – recreatie voorop – neemt de vraag naar mobiliteit juist hand over hand toe. Nederland kent in 2039 een uniforme mobiliteitspas met credits, waarmee iedereen eenzelfde basisvoorziening op het gebied van mobiliteit geboden wordt. Handel in credits is mogelijk via een speciaal daarvoor ingerichte online beurssite. De totale netwerkcapaciteit is bepalend voor het aantal credits dat de overheid verstrekt.

Mobiliteitsmix
Het marktaandeel van openbaar vervoer neemt al jaren toe. In de twintig grootste steden van Nederland rijden (bovenleidingloze), extreem energiezuinige en zelfbesturende trams. Treinen rijden spoorboekloos. Auto’s zijn vrijwel allemaal elektrisch, vaak zelfbesturend, en kunnen dankzij sensoren aanzienlijk dichter op elkaar rijden zonder de veiligheid in gevaar te brengen. In multimodale Go & Flowcentres kunnen reizigers overstappen op tram, trein en (deel)auto. Welke combinatie van modaliteiten wordt gebruikt, laten de meeste reizigers bepalen door een spraakgestuurde, geïntegreerde reisplanner die geïntegreerd is in de mobiliteitspas. Mensen willen niet meer nadenken over hóé ze ergens komen, maar vertrouwen blindelings op de gebruikte technologie en databases om ze een optimaal advies te bieden. Wat in dit opzicht ‘optimaal’ is, verschilt per persoon: ieder maakt zijn eigen afweging tussen snelheid, comfort, milieubelasting en prijs.

Wegennet en inrichting openbare ruimte
In de jaren ’20 zijn er enkele dubbeldekswegen aangelegd op drukke, stedelijke trajecten. In 2039 wordt het maatschappelijk nut ervan ter discussie gesteld, omdat de benodigde ruimte voor autoverkeer afneemt. Verkeersautoriteiten overwegen sommige wegen zelfs weer smaller te maken en ruimte terug te geven aan de natuur. Hele woonbuurten worden autovrij gemaakt, vooral in binnenstedelijk gebied waar ondergrondse aanrijroutes en parkeergelegenheid wordt aangelegd en waar veel Go & Flowcentres zijn gepland. Schiphol is naar een eiland in de Noordzee verplaatst, en met omringende landen wordt onderhandeld over scenario’s waarin dit eiland een gezamenlijke transporthub wordt voor intercontinentaal vliegverkeer en containeroverslag.

Energie voor mobiliteit
Auto’s, trams en treinen zijn grotendeels geëlektrificeerd, en rijden op wisselende combinaties van duurzame energie (zon, wind en water). Ook maken ze steeds meer gebruik van rest- en zelf opgewekte energie. Auto’s kunnen thuis via het stopcontact worden opgeladen met restenergie (vrijwel alle woonhuizen wekken in 2039 hun eigen energie op). Er zijn in 2039 tramsystemen die al remmend genoeg energie opwekken om zich vervolgens weer 500 meter te kunnen verplaatsen: precies genoeg om de volgende halte te bereiken. Ook de nieuwste generatie vliegtuigen verbruikt hoofdzakelijk energie (uit waterstofcellen) bij het starten en landen; eenmaal in de lucht wordt steeds optimaler gebruik gemaakt van thermiek.

4. Technology roadmaps

In het voorgaande hoofdstuk is een toekomstbeeld geschetst, waaruit verschillende, concrete marktvragen voor de komende decennia kunnen worden gedestilleerd. Voor elk van deze vragen heeft Siemens een visie op de technologie die nodig is om er een antwoord op te kunnen formuleren, en investeert Siemens in de ontwikkeling ervan. In sommige gevallen is de technologie zelfs al beschikbaar.

Verbeterde doorstroming
De marktvraag: een verbeterde doorstroming op het hoofdwegen- en onderliggend wegennet, waarbij het risico op ongevallen tot vrijwel nul wordt teruggebracht en waarbij gemotoriseerd verkeer zo weinig mogelijk energie (brandstof dan wel elektriciteit) gebruikt en CO2 uitstoot. Dit vraagt om oplossingen voor het creëren van gelijkmatiger verkeersstromen via real-time en gedetailleerd inzicht in (en sturing van) verkeerssystemen en de mogelijkheid auto’s zonder extra risico’s dichter op elkaar te laten rijden.

Benodigde technologie: omgevingsmodellering, geavanceerde sensoren voor real-time monitoring (inductie, lussen, camera’s, in-car technologie), radartoepassingen, GPS/Galileo, coöperatieve systemen, real-time netwerken, emissiemanagement en voorspellende systemen.

Efficiënte vrachtafhandeling
De marktvraag: efficiënte opslag van goederen en een verhoogde ladingsgraad van vrachtcontainers, die bovendien zonder tijdverlies gecontroleerd kunnen worden en waarvan de exacte locatie (maar bijvoorbeeld ook temperatuur in een container) op elk moment bekend is. Dit vraagt om verdere automatisering van logistieke processen, waaronder het sorteren en inpakken van goederen.

Benodigde technologie: next-generation sensortechnologie (voor het herkennen van gewicht, omvang en vorm), applicaties voor objectherkenning, 3D-perceptie, meta-modellering, real-time netwerken, robotica voor het inpakken van pallets, RFID-technologie.

Coöperatieve systemen
De marktvraag: meer verkeersveiligheid en efficiënte doorstroming door rechtstreekse communicatie tussen voertuigen, die automatisch een veilige afstand bewaren, en continu de optimale route berekenen op basis van actuele gegevens over verkeersintensiteit, weersverwachting en incidenten en zelfs combinaties van auto en OV in deze afweging meenemen.

Benodigde technologie: next-generation sensortechnologie (radar), geavanceerde ondersteuning van de bestuurder (bijvoorbeeld om een veilige afstand tot overig verkeer te bewaren of binnen de belijning van de rijstrook te blijven), draadloze peer-to-peercommunicatie tussen voertuigen, data fusion, probabilistische modellering en real-time netwerken.

Monitoren van systemen
De marktvraag: continue systeemmonitoring in de meest brede betekenis van het woord (van landelijk verkeerssysteem tot een bagageafhandelingssysteem op een luchthaven, van een sluizencomplex tot een trein), om afwijkingen gelijk te kunnen registreren en verhelpen en zo het risico op uitval tot vrijwel nul te beperken.

Benodigde technologie: verkeerssensoren, luchtsensoren (CO2, NOx, gassen, weersomstandigheden), sensoren die het functioneren van rollend materiaal monitoren, sensormanagementsystemen, real-time netwerken, kennissystemen, beslissingsondersteunende systemen.

5. Personenvervoer 2039

In 2039 hebben Nederlanders nog steeds de keuze tussen individueel en collectief vervoer. Beide modaliteiten bieden meer comfort en veiligheid, belasten het milieu nauwelijks, en bieden de reiziger meer gelegenheid om reistijd productief en/of aangenaam te besteden. Bovendien zijn de verschillende modaliteiten als onderdeel van een integraal systeem optimaal op elkaar afgestemd, waarbij reizigers in Go & Flowcentres naadloos kunnen overstappen.

OV: comfortabel, productief en hands-free
Openbaar vervoer biedt reizigers in 2039 alle mogelijkheden om reistijd productief te besteden. OV is allereerst uiterst comfortabel, met een lage instap en exclusief design. Winkelen, ontspannen, recreëren kan niet alleen op stations maar zelfs aan boord van treinen. Reizigers profiteren onderweg van alle mogelijke informatievoorziening en recreatiemogelijkheden, maar hebben ook alle faciliteiten tot hun beschikking om reistijd als werktijd te gebruiken. Comfort is ook de voornaamste reden voor de introductie van hands-free travel, waarbij bagage autonoom vervoerd wordt. Bagage wordt bij aanvang van een reis ingecheckt en van een RFID-tag voorzien en vervolgt zijn eigen weg naar de eindbestemming van de reiziger.

infrasite_insert_image_4

Betrouwbaar en milieuvriendelijk OV
De betrouwbaarheid van rollend materieel is in 2039 aanzienlijk groter dan nu, dankzij continue monitoring van de vitale functionaliteit van rollend materieel, automatisch foutherstel, automatisch toevoegend smeermiddel en mechatronics. Onderhoudsintervallen zijn extreem lang: veel treinen hebben slechts eens in de 10 miljoen kilometer groot onderhoud nodig. Zowel rollend materieel als gemotoriseerd collectief wegvervoer is in 2039 zeer milieuvriendelijk, dankzij de inzet van magneetzweeftechnologie, ‘direct drive’, supergeleidende trafo’s, het gebruik van vloeibaar gas (waterstof, Ethanol) en brandstofcellen.

E-car: autonoom, zuinig, betrouwbaar
In 2039 is het Nederlandse wagenpark vrijwel volledig geëlektrificeerd. De markt vraagt om emissieloze auto’s, die zeer gebruiksvriendelijk, uiterst veilig en altijd beschikbaar zijn. Omdat menselijke fouten de grootste risicofactor zijn, rijden auto’s vrijwel geheel autonoom. Voertuigen zijn zelfbesturend, houden automatisch afstand en detecteren incidenten automatisch. Door de aanzienlijk hogere veiligheid kunnen auto’s lichter worden gemaakt, wat de zuinigheid ten goede komt. Een bi-directioneel smart grid zorgt ervoor dat auto’s zelfs tijdens het stilstaan bij een stoplicht elektrisch opgeladen kunnen worden.

Witte auto’s en collectief individueel vervoer
Auto’s zijn in 2039 geschikt voor collectief individueel vervoer: ze kunnen voor het afleggen van lange afstanden in een trein vervoerd worden. Deze trein verandert voortdurend van samenstelling, naarmate wagons ‘opstappen’ of zichzelf automatisch ontkoppelen zodra de bestemming bereikt is. Voor stadsvervoer wordt met het oog op de leefbaarheid van stadscentra veel gebruik gemaakt van kleine, lichtgewicht elektrische voertuigen die het midden houden tussen een auto en een motor, opvouwbaar en/of stapelbaar zijn en die op tal van plekken in het centrum eenvoudig meegenomen en elders weer afgegeven kunnen worden. De kosten komen automatisch op de maandelijkse mobiliteitsrekening terecht.

6. Goederenvervoer 2039

Bij internationaal goederenvervoer draait het in 2039 om snelheid, efficiënt ruimtegebruik, minimale milieubelasting en waterdichte beveiliging.

Efficiënt intermodaal transport en vrachtcorridors
Internationale goederenstromen worden fijnvertakter, moeten steeds aanzienlijker volumes kunnen verwerken en er worden hoge eisen aan snelheid en betrouwbaarheid van levering gesteld. In 2039 zijn daarom efficiënte vrachtcorridors ingericht, die grotendeels geëlektrificeerd en met robotica geautomatiseerd zijn. Vracht wordt dankzij RFID- en satelliettechnologie continu gemonitord. Goederen kunnen efficiënt en volledig geautomatiseerd tussen modaliteiten worden overgeheveld, dankzij een gestandaardiseerd datacommunicatienetwerk voor vracht.

Schaalbaar, modulair en HSL-vrachtvervoer
In de vraag naar snelle, stille en milieuvriendelijke transportmethoden wordt voorzien met hogesnelheidstreinen voor vracht: lichtgewicht treinstellen, met extreem onderhoudsarme draaistellen en volledig elektrische aandrijving. Om in te kunnen spelen op de grote diversiteit aan transportbehoeften maakt vrachtvervoer over de weg gebruik van schaalbare, modulaire voertuigen. Deze kunnen snel en eenvoudig onderhouden worden, en kunnen eenvoudig worden opgeschaald tot ‘gigaliners’, vrachtwagencombinaties met drie, vier of vijf trailers.

Internet van goederen en gestandaardiseerde laadeenheden
Om goederenstromen versneld en met maximale veiligheid te kunnen afhandelen, worden alle containers voorzien van RFID-tags met informatie over eigenaar, lading, bestemming en andere relevante gegevens. Containers worden elektronisch verzegeld, zijn modulair en intelligent. De exacte locatie van goederen is op elk gewenst moment eenvoudig te achterhalen. Wereldwijd wordt gebruik gemaakt van gestandaardiseerde laadeenheden, die stapelbaar, eenvoudig te verplaatsen en eenvoudig herbruikbaar zijn.

Intermodale vrachthubs
Ter wille van efficiënte verbindingen met het achterland zijn intermodale vrachthubs ontwikkeld waar laadeenheden volledig automatisch worden afgehandeld. Hiervoor worden gerobotiseerde Automatic Guided Vehicles ingezet en volledig geautomatiseerde kranen. Ook rangeren verloopt automatisch. Vracht kan horizontaal en verticaal worden afgehandeld.
Tot slot

Niemand weet hoe Nederland er in 2039 uitziet. Wel weten we dat de ontwikkeling die de technologie de afgelopen dertig jaar heeft doorgemaakt, voor de meeste mensen in 1979 onvoorstelbaar zou hebben geklonken. Zo zullen zaken als on-demand treinvervoer, zelfbesturende auto’s die ‘platoonen’ en vrachtcorridors met HSL-treinen nu nog door menigeen als iets voor de verre toekomst worden afgedaan. Siemens is er echter van overtuigd dat dit reële toekomstperspectieven zijn, waarvoor de technologische mogelijkheden er al zijn of op afzienbare tijd beschikbaar komen. Belangrijker nog: het zijn oplossingen die op de (middel)lange termijn hard nodig zullen zijn om zowel de bereikbaarheid binnen Nederland als onze positie als internationale mainport op niveau te houden.

Ook al kan niemand de toekomst voorspellen, trends tekenen zich wel degelijk af en de waarschijnlijke consequenties ervan voor de mobiliteit in Nederland ook. Gebrek aan technologische innovaties zal niet snel de bottleneck vormen bij het vinden van oplossingen voor mobiliteitsvraagstukken. De organisatie van grootschalige, structurele innovaties in het mobiliteitsnetwerk kost natuurlijk wel veel tijd, geld en energie, en bovenal commitment van alle betrokken partijen. Siemens wil in dat opzicht zeker zijn bijdrage leveren en doet dat al: via grootschalige investeringen in research & development, maar ook door als klankbord, initiator en innovatiepartner te fungeren voor overheden, vervoersbedrijven en infrastructuurbeheerders.