Universiteit Twente: planningsprobleem smart grids opgelost

Onderzoekers van het onderzoeksinstituut CTIT van de Universiteit Twente zeggen een beheers- en regelmethode ontwikkeld te hebben die het mogelijk moet maken om bestaande elektriciteitsnetwerken om te vormen tot smart grids.

De efficiënte verdeling van energiestromen die door decentraal opgewekte energie worden gegenereerd, bijvoorbeeld door windmolens en zonnepanelen, vormt een complex probleem. Smart grids zouden daar een antwoord op moeten leveren, al dan niet in combinatie met 'slimme' apparaten. De slimme energienetwerken zouden de energiestromen van decentraal opgewekte bronnen in real time moeten kunnen verwerken, maar hiervoor zijn complexe algoritmen nodig.

Onderzoekers van het Centre for Telematics and Information Technology, het CTIT, zeggen daar een antwoord op te hebben gevonden met de beheers- en regelmethodologie Triana. Dit systeem zou een planning kunnen maken op basis van een voorspelling van de energievraag tot op wijk- en stadsniveau. Daarbij zou Triana de voorspellingen continu aanpassen op basis van vraag en aanbod.

Bij het ontwikkelen van Triana is wiskundig onderzoek van promovendus Maurice Bosman gebruikt om de planningsproblemen van smart grids op te lossen, zo stelt het CTIT. Ook is bij het onderzoek een virtueel netwerk ingezet waarmee vraag en aanbod naar energie gesimuleerd kan worden.

Reacties (16)

[Vliegtuigje]

De Titel van dit artikel dekt niet de lading en behoeft dus meer toelichting. Er is hier onderzoek gedaan naar (micro)CHP toepassingen (Combined Heat and Power) ook wel beter bekend als HRe/WKK oplossingen niet voor niets dat naast STW, Essent en GasTerra de co-funders zijn van het project.

http://eprints.eemcs.utwente.nl/21154/01/thesis-final.pdf

Deze methodologie is gebaseerd op feedforward (netwerk)loop. Ze bemonstert en stuurt lokaal (bij de bron), bied deze gegevens aan een centrale agent die deze gegevens vergelijkt met forcasting gegevens en in het verleden behaalde resultaten .En de uitkomst van deze vergelijking vervolgens terugkoppelt aan het lokale systeem (de bron). Echter zijn er geen solar/wind of andere renewable bronnen getest hooguit virtueel

In de paper staat het volgende:
"However, our goal is not to simulate the expected heat and electricity load, but to simulate the control methodologies to supply the loads resulting from the structure of the building"

Wat ze dus in weze zeggen het is niet zozeer interessant wat de verwachte energie verbruik is, maar veel interessanter is hoe je aanbod en vraag van gebouw gebonden systemen op elkaar kunt afstemmen. Zodat je een optimaal rendement haalt uit je beschikbare (lokale) energie bronnen. Die nu infeite op basis van on/off intelligentie functioneren en niet in een federation (vergelijkbaar met DBMS).

Dus hier wordt als het ware een Wiskundig Model/Raamwerk geboden om impact van verschillende type "generatoren" (wind/solar/CHP/biomassa) te modelleren binnen de gebouwde omgeving. Hierbij is ook prijsmodellering in meegenomen om gebruikers (bijvorbeeld 200 huishoudens) "virtueel" te stimuleren om het verbruik "intelligenter" te verdelen gemeten in tijd. (soort van Energy-cloud) Het op snelheid houden van een auto is immers veel goedkoper dan hem op snelheid brengen, terug te vinden in hoofdstuk 4.3.2 van de disseratie

Overigens heb ik Medio 2011 zelf de Simulatie software mogen bekijken op de Campus, en het gaat hier dus totaal niet om iets wat op korte termijn in eind oplossingen terug keert hooguit in delen. Op dat gebied is er nog een weg te gaan die er voor zorgt dat alle radertjes ook in de praktijk in harmonie met elkaar draaien.

Maargoed felicitaties aan Vincent Bakker, en natuurlijk zijn promotor Gerard Smit

[Reactie gewijzigd door Vliegtuigje op 26 juli 2024 09:56]

[ashemedai]

Ik ben benieuwd of dit enige collaboratie tussen UT en RSM (EUR) zal betekenen, daar de RSM een tijdje geleden een Future Energy Business centre heeft opgericht dat ook e.e.a. op dit gebied verkent: http://www.erim.eur.nl/ERIM/Research/Centres/Energy

Dit heeft zich al vertaald in een "energy trading auction game": http://www.powertac.org/

[viper]

Ik zal het even wat toelichten:)
Triana, de methode die genoemd wordt, bestaat uit drie stappen:
* Voorspellen: Hierop ben ik (Vincent Bakker) gepromoveerd afgelopen januari, vandaar de Triana link (http://eprints.eemcs.utwente.nl/21154/)
* Plannen: Dit is dus het werk van Maurice Bosman, waar dit bericht over gaat
* Aansturen: Dit is het promotieonderzoek van Albert Molderink geweest (http://eprints.eemcs.utwente.nl/20328/)

Dat wij intensief samengewerkt hebben lijkt me duidelijk

[Crowdsourcing]

Vet!

Zodra we dit op grote schaal inzetten betekent dat toch een enorme energiebesparing, omdat we veel efficienter omgaan met beschikbare energie en dus minder op hoeven te wekken? En, please correct me if I'm wrong, alsmede dat 'thuis-opwekkers' makkelijker aan het net kunnen leveren bij hoger aanbod, in plaats van dat ze enkel afnemer van zijn bij hogere vraag?

[GENETX]

Zodra we dit op grote schaal inzetten betekent dat toch een enorme energiebesparing, omdat we veel efficienter omgaan met beschikbare energie en dus minder op hoeven te wekken?

Het systeem moet de pieken in de energieconsumptie afzwakken. Hierdoor hoeft op piekmomenten minder energie opgewekt te worden. Op andere momenten zal echter juist wat meer moeten worden opgewekt. Ik weet niet hoe het exact zit met de efficiency, maar ik kan me voorstellen dan het systeem hierdoor wel efficiënter gaat werken en het verbruik iets omlaag gaat.

En, please correct me if I'm wrong, alsmede dat 'thuis-opwekkers' makkelijker aan het net kunnen leveren bij hoger aanbod, in plaats van dat ze enkel afnemer van zijn bij hogere vraag?

Dat is het hele idee achter smart grids: Decentraal opwekken en zoveel mogelijk lokaal distribueren. Thuis-opwekkers zullen eerder leveren bij hoge vraag van anderen overigens, aannemende dat je de energie zelf niet nodig hebt. Het idee is dan ook om de vraag- en aanbodzijde meer op elkaar te laten afstemmen. Dit kan op verschillende niveau's: Binnen het huis (oa met slimme apparaten), op straatniveau, op wijkniveau etc etc.

Het is zeker een heel leuk en veelbelovend systeem voor smart grids. Er zijn echter nog genoeg puzzelstukjes over voor het ook echt in de praktijk inzetbaar is. Gelukkig mag ik komend collegejaar aan de slag met een van die stukjes bij het afstuderen

[Reactie gewijzigd door GENETX op 26 juli 2024 09:56]

[Vliegtuigje]

Je kritiek is erg kort door de bocht, we zullen wel degelijk naar een slim net moeten ook wel genoemd een smart grid. omdat ze voor gigantische efficiëntie verbeteringen kan zorgen mits de implementatie juist is en we de context stoelen op enige "toekomst muziek" als we kijken naar de (mijn mogelijke) realiteit in 2016 en beyond. Voor deze periode dan zal er een andere energie mix voor warmte en elektriciteit gelden.

Door geopolitieke instabiliteit is bijvoorbeeld de toegang tot Kolen en Uranium niet langer voor ons bereikbaar in het jaar 2016 (fictief scenario, but i can dream can i ?)

Voor Nederland is het dan realistisch dat we een combinatie maken tussen efficiënte fossiele bronnen bijvoorbeeld http://www.bloomenergy.com/fuel-cell/es-5700-data-sheet/ (brandstofcellen) immers we hebben gas (methaan/ethaan) ruimhartig beschikbaar. En aanvullend gedeelte van hun brandstof behoefte voor deze brandstofcelen uit biogas/massa halen http://www.btgworld.com/nl/rtd/technologies/biofuels . Om de mix te completeren zul je deze kunnen aanvullen met Solar en afhankelijk van de lokaliteit, wind of getijden Energie kunnen toepassen om nog steeds de zelfde output te generen als Anno 2012.

De apparaten in je woning zullen dan in een Federated (cloud network) met een lokale smart-agent de communicatie over energieverbruik afstemmen, waar er door de agent eventueel ook nog op wijk niveau kijkt. Of en waar er tekorten of overschotten zijn van energie. Door deze locale benadering neemt de overhead in het energie landschap, aanzienlijk af en zul je wellicht Hoogspanning en middenspanningsnet in omvang enorm zien terugschalen. (waar op dit moment forse transport verliezen plaatshebben zie): http://www.ecn.nl/units/p...s/elektriciteittransport/ waar er nu ruimhartige uitbreiding gepland staat in het hoog/middenspanningsnet http://www.tennet.org/pro...noorden/NoordWest380.aspx

Dus je zult dan nog steeds hetzelfde comfort genieten en onder aan de streep minder energie gebruiken door slim te in en uit te schakelen ... als je de apparaten (computers) het werk voor je laat doen waar voor ze bedoeld zijn het dienen van de mens en niet andersom zoals bij veel Smartphones nu het geval is :-)

http://en.wikipedia.org/wiki/Three_Laws_of_Robotics

Dus Smart Grid is niets meer en niets minder een buzzword voor een intelligente sturing van energie aanbod en afname, door middeling toe te passen op basis van een zo correct mogelijke forecast.

[Reactie gewijzigd door Vliegtuigje op 26 juli 2024 09:56]

[Lethal]

Vanuit een energieleverancier ben ik hier in 2008 bij betrokken geweest. Mijn scriptie ging destijds meer om het onderzoek hoe mensen reageren op een nieuwe vorm van energievoorziening.

Vanuit de energieleveranciers komt vooral de wens om electriciteit te 'sturen' vanwege de gelijktijdigheid van het net, die inefficientie veroorzaakt. In het eerste proefmodel van de Smart grids kwam toen duidelijk naar voren dat het sturen binnen wijkniveau van essentieel belang is voor een goede power handeling.

Daaruit kwam tevens ook naar voren dat mensen niet in willen leveren op comfort, maar wel de goedkoopste energie willen hebben.

[toekomstmuziek] Je hoeft straks ook niet al je apparaten opnieuw aan te schaffen (omdat ze slim moeten zijn) een simpel stekkerdoosje dat gestuurd wordt door energietarieven gestuurd vanaf je slimme meter is voldoende. Je geeft bijvoorbeeld aan dat je auto vóór 8 uur s'ochtends opgeladen moet zijn met het laagste tarief.. je domotica bepaald dan zelf (en op basis van voorspellingen vanuit het smart-grid) welk tijdstip ideaal is. Hij kan ook bijvoorbeeld sturen dat de ene helft van de straat een bepaald tijdstip toegewezen kan krijgen, en de andere helft van de straat een uur later. [/toekomstmuziek]

Waar het om draait is het afvlakken van pieken. Juist die top in verbruik (over een straat, maar zeker over een wijk of stad) is inefficient en onrendabel. Daarnaast kan je ook over energiebesparing spreken, omdat de energie niet meer over langere afstand getransporteerd hoeft te worden (lees naar noorwegen en weer terug) omdat het piek verbruik afgevlakt is.

[GENETX]

Er moeten en zullen kennelijk "slimme apparaten" de markt in geramd worden.
Want de koffiezetter mag alleen stroom gebruiken "als er wind-stroom is."
Na 3 windvlagen en een uur is die echt niet meer te zuipen hoor ...
En stofzuigen "met 4 tussenpozen" omdat er wat wolkjes voor de zonnepanelen schuiven ben je ook echt heel snel zat.
Ja, maar de wasmachine ... die draait 's avonds omdat ik niet nog vroeger uit bed wil ... 6 uur is vroeg zat.

En jij ziet dit voor je als een realistisch scenario? Dit gaat, zoals je terecht aangeeft, geen mens trekken. Daarom richten onderzoekers juist op oplossingen die het mogelijk maken om met, eventueel een beetje inschikken, hetzelfde niveau van comfort te kunnen bereiken met gebruik van steeds meer duurzame energie. Als je koffie wil, dan zal het systeem echt wel zorgen dat de koffie wordt gezet zodra de energie beschikbaar is om dit in een keer te doen. Eventueel zou je met zaken als prioriteiten kunnen werken waarbij een koffiezetapparaat gewoon zo snel mogelijk energie krijgt, maar een wasmachine wel even 2 minuten vertraging mag oplopen om je koffiezetapparaat van energie te voorzien.

Verder zijn er genoeg ideeën zoals bijvoorbeeld het inzetten van elektrische auto's als accu die kan worden gebruikt om pieken in vraag en dalen in aanbod op te kunnen vangen. Ook hier zou je bijvoorbeeld kunnen denken aan het instellen van de hoeveelheid energie die minimaal in je auto moet blijven zitten.

Echter moeten we ons wel bewust worden van de transitie van het verstoken van fossiele brandstoffen naar een duurzame wereld. Het brengt een hoop uitdagingen met zich mee, maar gelukkig uitdagingen waar een hele groep onderzoekers mee aan de slag is en deze graag willen oplossen. Triana is hier dus één van. Echter is het imho onvermijdelijk dat er dingen in een huishouden gaan veranderen.

[Xubby]

[...]
Echter moeten we ons wel bewust worden van de transitie van het verstoken van fossiele brandstoffen naar een duurzame wereld. Het brengt een hoop uitdagingen met zich mee, maar gelukkig uitdagingen waar een hele groep onderzoekers mee aan de slag is en deze graag willen oplossen. Triana is hier dus één van. Echter is het imho onvermijdelijk dat er dingen in een huishouden gaan veranderen.

Als dat zo is, waarom bouwt de overheid dan gebouwen niet zijnde van de zuinigste milieu klasse?

Verder, de muziek industrie is een "schitterend voorbeeld" hoe je een digitaal product (met name DRM is het "moeilijke" punt) de markt in probeert te rammen. Om vervolgens vrijwel niks verkocht te krijgen.
Die electrische auto, die 's nachts "slim" opgeladen moet, wordt vrijwel niet verkocht. Verkoop die eerst maar eens.

Verder ligt het in de lijn der "patent verwachtingen," IP rechten zijn echt wel om een reden "hot" in de industrie en daardoor in de politiek, dat er het nodige aan gepatenteerd gaat worden. Om de goedkope Aziatische concurrentie dwars te zitten.

Zie de auto industrie die, wat mij betreft, bezig is met een volslagen doorgeslagen computerisatie. Ook dat pruim ik niet. Ook hier heeft bepaalde Aziatische concurrentie het mede hierdoor erg moeilijk.

Ondertussen is de audio- en video industrie in de EU zo ongeveer compleet verdwenen. De "technische voorsprong" waar onvoldoende consumenten warm voor liepen, en dus slecht verkocht en, zorgde slechts voor een veel te hoge kostprijs. En daarmee voor nog lagere verkopen. Hetzelfde zie je bij de electrische auto: worden vermogens in geïnvesteerd, maar verkopen voor geen meter. Ja dat komt nog. Tuurlijk. Maar niet bij mij.

Smart grid gaat precies dezelfde kant op: fabrikanten proberen iets de markt in te rammen, waar geen vraag naar is. Ondertussen worden er flinke kosten gemaakt. De consument betaald wel.

Ieder mag het voor zich uit maken. Maar mijn volgende huis zit ondertussen gewoon niet aan het lichtnet. Ja, maar ... Jij kiest jouw huis, en ik de mijne. De achterblijvers mogen de Giga-investeringen in smart grid ophoesten. Succes er mee.

[Reactie gewijzigd door Xubby op 26 juli 2024 09:56]

[GENETX]

Omdat onze fossiele brandstoffen schaarser en duurder zullen worden. Onlangs kopte Nu.nl al dat energieprijzen te hoog werden voor minima. Tegen 2050 zal het feest qua fossiele brandstoffen wel afgelopen zijn. Met andere woorden, we zullen wel moeten. Accu's zijn nog lang niet in staat om goedkoop grote hoeveelheden energie op te slaan en de duurzame bronnen zijn niet te regelen aan de aanbod-zijde.

En tsja, de overheid, die zet veel duurzame dingen helaas snel aan de kant als het te veel geld kost en bouwt liever nog een kolencentrale in de eemshaven... Ik had dat graag anders gezien.

JIj kiest inderdaad je eigen huis. Praten we anno 2050 nog wel weer eens. Van mij mogen mensen in de toekomst best afzien van slimme meters en alle infrastructuur die wordt ontwikkeld om onze levensstandaard hoog te kunnen houden. Wil je dat niet, wees dan ook bereid om de hoofdprijs voor energie te betalen en kans te maken dat je geen energie hebt op het moment dat jij het nodig hebt. Deze oplossingen mogen nu heel vervelend klinken, maar werken in dienst van jou en niet andersom.

[Reactie gewijzigd door GENETX op 26 juli 2024 09:56]

[Smilezz]

Deze man, Donald Sadoway heeft ook een oplossing voor het power grid probleem:

http://www.ted.com/talks/..._to_renewable_energy.html

[BvDorp]

Er is geen enkele, alleenstaande oplossing. Smart grids gaat over een scala aan technieken, die weer samenhangen met regelgeving en sociale (f)actoren. Neem bijvoorbeeld beprijzing: er is nog veel minder onderzoek gedaan naar hoe gebruikers omgaan met variabele beprijzing. Of neem wetgeving, en de (natuurlijke) traagheid waarmee deze geïmplementeerd wordt. Neem beprijzing van opslag: hoe wordt dat verrekend en op welk niveau wordt dit opgepakt? Allemaal drempels die nog genomen moeten worden, en die niet alleen technologisch van karakter zijn.

[SEtechnology]

Klopt helemaal BvDorp. Maw ze hebben bijgedragen aan de implementatie van Smart Grids. Ik vraag me af hoe real time het systeem is, voorspelling voor de volgende seconde? Er zijn nl. verschillende tijdsdomeinen belangrijk voor het (efficiënt) laten opereren van een dergelijk netwerk. Maar wel interessant om het onderzoek eens goed te lezen.

edit: (als ik het goed gelezen heb in de samenvatting...) In een notendop: systeem is 'real time', planning wordt gemaakt op basis van flexibiliteit van individuele apparaten. De planning wordt geoptimaliseerd (annealing door centrale agent) en locale controllers bepalen de stuursignalen op basis van huidige staat en planning. Manier om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen dus.

vraag me nog wel af hoe goed het kan omgaan met pieken, voltage regeling, frequentie regeling en hoeveel productie er in acht is genomen, wat de omgeving input is (klimaat ed.) en hoeveel energie er wordt aangenomen etc. Daarvoor maar eens rustig door de thesis bladeren.....

[Reactie gewijzigd door SEtechnology op 23 juli 2024 04:02]

[Verwijderd]

Die Triana link gaat naar het proefschrift van ene V. Bakker en de CTIT link naar een persbericht over een promotie van ene M. Bosman.
Wie heeft het nu opgelost?

[ll roel j]

Als ik het zo snel goed heb gelezen, hebben ze samengewerkt.

Maurice Bosman zijn wiskundige onderzoek heeft Vincent Bakker geholpen bij zijn proefschrift over en het ontwikkelen van Triana.

Als je in de lijst van publicaties kijkt zie je ook dat ze samen veel publiceren, samen met promotors.

De ene hand wast de andere