Systeemdenken: balansen - Leerdoelen

Transcriptie

1 Systeemdenken: balansen - Leerdoelen Vraagstuk analyseren m.b.v. systeemdenken Behoudswetten massa en energie Procedure voor opstellen balans Voorbeelden: het aardgastransportnetwerk het elektriciteitsnet de chemische industrie huisvuilverwerking in Nederland een WKK-installatie een Ferrari etc. Literatuur/stof: hoofdstuk (elektronische) reader De Systeembenadering

2 Wat is een systeem?

3 Wat is een systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) systeemgrens = de interface tussen systeem en omgeving systeemelementen = de componenten/ bouwstenen interne links = verbindingen tussen de systeemelementen (structuur) inputs/outputs = extern; gaan over de systeemgrens heen

4 Alles is te zienals een systeem! Warmte-Kracht Centrale Rijnmond Energie Hoogspanningsleidingen voor de skyline van Frankfurt. Een elektriciteitscentrale Het elektriciteitsnet

5 Alles is te zien als een systeem! HP-steam generation Exhaust Water Power generation Fuel T E Power Water Air Air supply Een elektriciteitscentrale Het elektriciteitsnet Systeem......grens,...elementen, verbindingen?

6 De (Chemische) Industrie? PortIndustry

7 De (Chemische) Industrie? Chemische Fabriek Inputs Chemische Fabriek Chemische Fabriek Outputs Outputs >> Inputs Chemische Fabriek Uitwisseling Chemische Fabriek Flow Info Categorie Chemische Fabriek Chemische Fabriek Systeem Element De chemische industrie Systeem Grens Dijkema, G.P.J. (2004), Process System Innovation by Design.

8 Wat is een systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) Inputs Chemische Fabriek Chemische Fabriek Chemische Fabriek Outputs >> Uitwisseling Inputs Chemische Fabriek Chemische Fabriek Outputs Flow Info Categorie Chemische Fabriek Chemische Fabriek Systeem Element systeemgrens? systeemelementen? verbindingen? inputs, outputs? De chemische industrie Systeem Grens Dijkema, G.P.J. (2004), Process System Innovation by Design.

9 Systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) systeemgrens? systeemelementen? verbindingen? (structuur) inputs, outputs

10 Systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) systeemgrens? systeemelementen? verbindingen? (structuur) inputs, outputs

11 Wat is een systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) systeemgrens (interface tussen systeem en omgeving) systeemelementen verbindingen tussen systeemelementen (structuur) inputs, outputs combinatie leidt tot prestatie, gedrag van het systeem het systeem vervult een FUNCTIE

12 Systeem? A system may be defined as a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment (Asbjørnsen 1992) systeemgrens (interface tussen systeem en omgeving) systeemelementen verbindingen tussen systeemelementen (structuur) inputs, outputs combinatie leidt tot prestatie, gedrag van het systeem het systeem vervult een FUNCTIE

13 Waarom systeemdenken (1)? Basisregels hoe systemen werken zijn toepasbaar voor natuurlijke, technologische, economische, ecologische, fysische, maatschappelijke en politieke systemen. productie processes, producten, informatiesystemen Systeembenadering is de basis voor analyse van industriële installaties: economie: kosten/baten analyse; schatting investeringen; ecologie: input/outputs wieg-tot-graf ketenanalyse technologie: dimensie, grootte van het systeem analyse inrichting van het systeem ontwerp

14 Aardgas en CO 2 Tot hoeveel CO 2 uitstoot leidt de Nederlandse aardgaswinning?

15 Aardgas stand van zaken Velden raken uitgeput horizon nog jaar Infrastructuur: 50 jaar opbouw, miljarden Ageing assets Herkomst: Nederland 73 Bestemming: Nederland 34,4 Duitsland 18,8 Ver. Koninkrijk 10,6 Italië 7,1 Frankrijk 6,7 België 4,7 Zwitserland ,6 Ontwikkelingen: Nieuwe pijpleidingen Aardgasopslag LNG-Terminal Contractering remote gas: Trinidad & Tobago, Qatar, North-West Shelf etc. Van producent naar gashub Miljard Nm 3

16 Waarom systeemdenken (2)? Gedrag van een systeem is afhankelijk van zijn structuur (interactie van systeemelementen) en de relatie met zijn omgeving Elk systeem is meer dan de optelling van het gedrag van zijn afzonderlijke elementen! Op elk aggregatie niveau: Systeem is te decomponeren in subsystemen Deze (sub)systemen zijn weer te decomponeren in (sub)- subsystemen etc.

17 Waarom systeemdenken (2)? Systeemdecompositie: systemen bestaan uit subsystemen subsystemen bestaan uit subsubsystemen sub...systemen bestaan uit systeemelementen Systeemanalyse: wat is een geschikte systeemdecompositie?? Keuze van aggregatieniveaus Bijv. locaal, regionaal, nationaal Industriële economie / Industriegebied / Industrieel complex / Fabriek? Fabriek / -Sectie / Apparaat / Onderdeel?

18 Waarom Systeemdenken (4) Randstad 380 kv

19 Voorbeeld: de Aarde als systeem Aarde open systeem voor energie gesloten systeem voor materie Aarde als milieusysteem open zwakke integratie zeer complex

20 de Aarde als systeem: veel gebruikte systeemdecompositie Aarde open systeem voor energie gesloten systeem voor materie Aarde als milieusysteem open zwakke integratie zeer complex

21 Systeemdenken: industrie en milieu Milieu als bron en put

22 Systeemdenken: industrie en milieu Milieu als bron en put Society als systeem decompositie t.b.v. analyse Industry

23 Systeemdenken: industrie en milieu Milieu als bron en put Society als systeem decompositie t.b.v. analyse HP-steam generation Exhaust Power Water generation Fuel T E Power Water Air Air supply E-centrale

24 Import Import Systeemdecompositie Nederlandse Economie Food Textile Winning Cokes factories Paper Refineries Fertilizer Oth. chemical Power plants Building material Basic metal Oth. metal Oth. industry Transport Homes The Netherlands Winningsbedrijven Energie-bedrijven Eindgebruikers Export Export

25 Black-box systeem-model HP-steam generation Exhaust Black-box model: Water Fuel T Power generation E Power elk systeem wordt gekarakteriseerd door zijn inputs en outputs. Water Air Air supply

26 Process systems engineering: Open the Black-box HP-steam generation Exhaust Black-box openen: Water Fuel T Power generation E Power elk systeem wordt gekarakteriseerd door zijn inputs en outputs Water we zien wat er in het systeem zit Air Air supply Dijkema, G.P.J., Process System Innovation by Design, 2004

27 Systeemdenken: industrie en milieu Industriële productie: onttrekking van grondstoffen aan de aardkorst industriële bewerkingen tot gereed product sommige bewerkingen: emissies, afval producten: na gebruiksfase afval Voorafgaand aan gebruik milieu als put treffen we voorzieningen die we verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht

28 Systeemdenken Voorafgaand aan gebruik van het milieu als put treffen we voorzieningen die we verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht Voorbeelden?

29 Systeemdenken Voorafgaand aan gebruik milieu als pu treffen we voorzieningen die we verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht Voorbeelden? onttrekking: boorspoeling; mijnafval; ganggesteente industriële bewerking: end-of-pipe; procesgeïntegreerde maatregelen; schone/groene grondstoffen & processen afgedankte produkten: recycling; afvalverwerking Huishoudens: afvalinzameling en -verwerking

30 Waarom systeemdenken (3) geeft je de mogelijkheid complexe, ongestructureerde informatie te ordenen, en methoden voor oplossing te overwegen. een gevonden oplossing kan vrij indirect en moeilijk te begrijpen zijn voor niet-systeem-denkers, maar het werkt beter de oplossing geeft betere resultaten geïntegreerd in plaats en tijd systeemdenken: krachtig hulpmiddel/denkwijze in combinatie met inhoudelijke kennis (waar gaat het over).