Project Update Energy Intranets

Hernieuwbare energie zoals die uit zon en wind draagt bij aan een duurzame wereld. Het brengt ook uitdagingen met zich mee: de opwekking varieert met het weer en gebeurt steeds meer decentraal. Hierdoor wordt het balanceren van het elektriciteitsnetwerk steeds ingewikkelder. In het Commit2Data project ‘Energy Intranets’ onderzoeken wiskundige Marieke Kootte (TU Delft) en energiewetenschapper Lennard Visser (Universiteit Utrecht) samen met projectpartners hoe we de flexibiliteit van vraag en aanbod beter kunnen voorspellen en benutten door middel van computationele intelligentie. Ze praten ons bij over hun onderzoek.

Verschillende expertises

In het project ‘Energy Intranets’ komen verschillende expertises samen. Marieke Kootte benadert elektriciteitsnetwerken vanuit de numerieke wiskunde. “Mijn expertise zit vooral in het snel en efficiënt oplossen van grote systemen,” legt ze uit. “Ik pas dit toe op elektriciteitsnetwerken om te zorgen dat we snel antwoorden uit onze modellen kunnen krijgen, dus in een paar seconden in plaats van een paar uur. Dat is nodig om in de toekomst vraag en aanbod van elektriciteit goed op elkaar te kunnen afstemmen. Met technieken uit de numerieke wiskunde kunnen we snel inzicht krijgen in de staat van het netwerk, spanningsproblemen en dergelijke.”

Waar Marieke focust op hele grote netwerken, begint het werk van Lennard Visser dichter bij huis. “Mijn onderzoek richt zich op de integratie van de elektriciteit die zonnepanelen opwekken en de variabiliteit daarvan, bijvoorbeeld doordat een wolkenveld over een wijk trekt. Ik onderzoek onder andere het effect van die variabiliteit op het laagspanningsnet. Daarnaast ben ik veel bezig met het voorspellen van hoeveel elektriciteit we opwekken: hoe kunnen we dat op een betrouwbare manier voorspellen voor de komende minuten en uren?”

Samenwerking met Sympower

In ‘Energy Intranets’ werken behalve verschillende academische instellingen ook private partijen samen. Eén van de projectpartners is Sympower,: het bedrijf balanceert vraag en aanbod op het elektriciteitsnet door grote consumenten of producenten van energie die enigszins flexibel zijn, op de juiste momenten aan- of uit te schakelen. Denk hierbij aan ventilatiesystemen en industriële koelkasten, maar ook elektrische auto’s en zonnepanelen. “Het blijkt in de praktijk moeilijk om aan goede data te komen,” vertelt Marieke. “Door onze samenwerking met Sympower is dit in dit project wel gelukt. Daarnaast hebben we een aantal case studies uitgevoerd op het grensvlak van wetenschap en praktijk. Ik vind het mooi dat we in dit project gedegen academisch onderzoek kunnen doen dat directe maatschappelijke relevantie heeft.”

“We zijn beiden al langer geïnteresseerd in de energietransitie en het maatschappelijk belang daarvan,” valt Lennard haar bij. “Hoewel het soms een uitdaging is om de case studies te verbinden met de verschillende onderzoeksvelden, ervaar ik de diversiteit aan achtergronden en expertises in dit project als een mooie kans om deze te combineren en van elkaar te leren. En het daagt ons uit om te blijven nadenken over de praktische toepassing van ons onderzoek.”

Obstakels in het project

“De beschikbaarheid van de juiste data blijft in dit soort projecten voorlopig nog wel een uitdaging,” gaat Lennard verder. “Dat heeft onder andere te maken met regels en richtlijnen rond privacy. In dit

project hebben we op basis van werkelijke data een synthetische dataset gemaakt met dezelfde eigenschappen, om privacy-verantwoord te kunnen werken. Over zonne-energie was bij de vakgroep aan de Universiteit Utrecht gelukkig al veel data verzameld. Het verkrijgen van data omtrent het elektriciteitsnet en bijbehorende netbelasting blijft wel een uitdaging.”

Een andere uitdaging zat in het overtuigen van sommige stakeholders. Marieke: “Mijn werk aan slimmere rekenmethodes is met name interessant voor netbeheerders. In het begin waren die wat afwachtend: sneller rekenen kun je namelijk ook bereiken met meer brute rekenkracht. Hoe sterker de computer, hoe korter de rekentijd. Omdat de netwerken steeds complexer worden en het aantal problemen daardoor toeneemt, hebben we de belangstelling van netbeheerders in de loop van het project gelukkig toch zien groeien.”

Ambitie

Hoewel het project al een eind gevorderd is, hebben beide onderzoekers nog genoeg ambitie. Het modelleren van het hoog- en laagspanningsnet als één geheel was voor Marieke een flinke klus: “Nu dit model staat, kan ik de slimmere rekenmethodes gaan toepassen op simulaties van grote netwerken met miljoenen knooppunten. Samen met Lennard en de projectpartners willen we het onderzoek nog een stap concreter maken: van testnetwerken naar de daadwerkelijke invloed op het elektriciteitsnet. Zo willen Lennard en ik graag ons werk combineren om te onderzoeken wat de gevolgen zijn van grote hoeveelheden opgewekte zonne-energie op zowel het hoog- als laagspanningsnet. ”

Daarbij is een realistische modellering van de opwek van zonne-energie van belang. Lennard richt zich daarom op variabiliteit en de impact van spatial smoothing. “Spatial smoothing is het effect van een grotere ruimtelijke verdeling,” legt hij uit. “Wolken boven een woonwijk veroorzaken bijvoorbeeld een scherpe daling in de opwek in die wijk, maar wanneer we op hetzelfde tijdstip naar heel Nederland kijken blijft de totale hoeveelheid opgewekte elektriciteit redelijk constant. Het zou heel mooi zijn als we de opwekking van zonne-energie niet als één punt in onze modellen gebruiken, maar als veel meer punten. Dat maakt de modellen realistischer en zo krijgen we een beter zicht op het effect van zonnestroom op het elektriciteitsnet. Hiermee hopen we nog een stap te zetten in het oplossen van de kernvraag van dit project: vraag en aanbod beter kunnen voorspellen en benutten.”