Smart Grids

Nieuw licht op het energienet van de toekomst

Het Nederlandse elektriciteitsnet gaat de komende jaren flink op de schop. Maar voor het zover is, zijn er veel dilemma’s te slechten. De kernvraag is: gaan we dikkere energiekabels neerleggen, of kiezen we voor een slim netwerk (smart grid)? Een vraagstuk onder hoogspanning dus, waar veel actoren bij betrokken zijn. De sectie Energy & Industry (E&I) van de faculteit TBM werpt hier haar licht op. 

Ons elektriciteitsnetwerk is volop in beweging. Enerzijds is er een toename van decentrale opwekking door zonnepanelen en windmolens en daarmee een slecht voorspelbaar aanbod van elektriciteit. Anderzijds veranderen de behoeften van gebruikers door de komst van nieuwe technologieën, zoals de elektrische auto. Bovendien worden afnemers steeds vaker zelf producent. Het net moet in plaats van één- dus ook tweerichtingsverkeer aankunnen. Al deze ontwikkelingen maken het netwerkbeheer steeds ingewikkelder. Smart grids kunnen uitkomst bieden.

Smart Grid

Het smart grid of het slimme net is de paraplunaam voor diverse technologieën om vraag en aanbod van elektriciteit optimaal op elkaar af te kunnen stemmen. Denk hierbij aan slimme energiemeters, gedigitaliseerde elektriciteitsnetten met slimme algoritmes, en netwerksensoren die spanningsniveaus en -kwaliteit monitoren. Bij TBM wordt al langere tijd onderzoek naar smart grids verricht. Een voorbeeld van zo’n studie is ‘Elektrisch vervoer en de elektrische infrastructuur’. Dit promotieonderzoek is gericht op de vraag hoe elektrische auto’s kunnen bijdragen aan de toekomstige duurzame, betrouwbare en betaalbare energiesystemen. Inmiddels zijn de optimale algoritmes voor het opladen van auto’s in kaart gebracht voor alle stakeholders. Een belangrijke conclusie is dat elektrische auto’s een cruciale rol kunnen vervullen in duurzame elektriciteitssystemen, maar dat er goed gekeken moet worden hoe dit potentieel het best verdeeld kan worden tussen de diverse actoren. Met de huidige rollen en regels gaat dit zeker niet automatisch goed. 

Duizenden toekomstscenario’s

Een typische TBM-onderzoekstool die ook op de smart grids-thematiek wordt toegepast, zijn de agentgebaseerde modellen. Door bijvoorbeeld te spelen met gedragsregels, incentives en marktmodellen kunnen met dit krachtige instrument vele duizenden scenario’s worden geanalyseerd. Voor smart grids wordt bijvoorbeeld gevarieerd met prijsprikkels om te voorspellen welk effect dit heeft op het energieverbruik van energiegebruikers. Maar ook andere beleidsmaatregelen worden in de simulatie uitgewerkt, zoals reguleringsopties, gebruikersgedrag en elektrisch vervoersscenario’s. Zo kan inzichtelijk worden gemaakt tot welke systeemeffecten kleinere veranderingen kunnen leiden. Dit gedrag van complexe infrastructuursystemen vinden we ook terug in andere sectoren, zoals transport, ICT, en water.

PowerWeb

Op zoek naar integrale oplossingen voor de veranderende energiemarkt, hebben drie faculteiten van de TU Delft de krachten gebundeld: TBM, EWI (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) en 3mE (Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen). Gezamenlijk startten zij in september 2012 PowerWeb. Doel van dit onderzoeksprogramma is om met een geïntegreerde aanpak de benodigde technische en ICT-aspecten en markt- en governancemodellen voor de energiemarkt van de toekomst te onderzoeken. Het unieke en de kracht van PowerWeb is het samengaan van techniek, wiskunde en economie en regulering/wetgeving, dat leidt tot een grote mate van synergie. 

TBM: thuis op het (socio)-technisch snijvlak

Het elektriciteitsnetwerk van de toekomst vereist nieuwe technologie en een gelaagde ICT-aanpak ter verhoging van de robuustheid. Tegelijkertijd is het een socio-technisch systeem, waarin producenten en consumenten elkaar vinden in de context van marktwerking en wettelijke regelgeving. TBM voelt zich op dit snijvlak als geen ander thuis en doet al enige jaren diepgaand onderzoek naar de toegevoegde waarde van flexibele, configureerbare smart grids voor de energiemarkt.