Onderzoek naar efficiënt gebruik van duurzame energiebronnen

Het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam is een grootschalig multidisciplinair onderzoek gestart naar efficiënt gebruik van duurzame energiebronnen. In het project ‘Computational Energy Systems’ (CES) gaan wetenschappers vanuit verschillende expertises fundamenteel onderzoek verrichten naar ons toekomstige energienet.




Het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam is een grootschalig multidisciplinair onderzoek gestart naar efficiënt gebruik van duurzame energiebronnen. In het project ‘Computational Energy Systems’ (CES) gaan wetenschappers vanuit verschillende expertises fundamenteel onderzoek verrichten naar ons toekomstige energienet. Het onderzoeksproject is opgezet in samenwerking met KEMA . Resultaten uit het onderzoek zijn van toepassing voor overheden, beleidsmakers, netwerkbeheerders en energieleveranciers.

De toekomst op energiegebied is onzeker. Wanneer moeten we bijvoorbeeld massaal overgaan op groene energie? Hoe leiden we alternatief opgewekte energiestromen probleemloos door ons huidige net? En wanneer zetten we straks de wasmachine aan? Doen we dat zelf of beslist een software- agent over het optimale tijdstip hiervoor? Wetenschappers van het CWI gaan zich buigen over duurzame energievraagstukken op het gebied van planning, productie, distributie en consumptie. Het onderzoek concentreert zich op het berekenen van het optimale omslagpunt naar alternatieve energiebronnen, distributie op het elektriciteitsnet onder nieuwe omstandigheden van onzeker aanbod en opslag, de ontwikkeling van smart grids en de mate waarin smartbuildings kunnen bijdragen aan energiebesparing.

Eén aspect in het onderzoek is de ontwikkeling van een wiskundig model dat zo nauwkeurig mogelijk rekening houdt met de invloed van de opwarming van de aarde. Centraal hierin staat het definiëren en modelleren van onzekere factoren. Door onzekerheden wiskundig te modelleren wordt inzichtelijk wat de limieten zijn en waar het omslagpunt ligt naar alternatieve energiebronnen. Massale overschakeling op duurzame energie is van invloed op de distributie in het elektriciteitsnet. Door decentrale opwekking van energie ontstaat er een tweerichtingsverkeer op het net, fluctuatie in energielevering (de windsnelheid is bijvoorbeeld niet altijd constant) en overcapaciteit. Dit kan problemen veroorzaken met het risico op storingen. Het CWI ontwikkelt software die het mogelijk maakt een analyse te maken van het net dat met al deze factoren rekening houdt.

Voor een toekomstige stabiele energielevering is het matchen van energielevering en energieverbruik essentieel. Onderzoek in het CES-project richt zich ook op de ontwikkeling van smart grids, slimme energienetwerken die voor consument en producent optimaal zijn. De rol van intelligente en decentrale ICT staat hierin centraal: software-agents beslissen over capaciteitsvragen in vraag en aanbod, anticiperen op voorspellingen en nemen slimme beslissingen bij een fluctuerende prijs. Een ontwikkeling die hiermee samenhangt, is onderzoek naar energiebesparingen. Door gebouwen uit te rusten met sensoren kan energieverbruik in de toekomst automatisch worden aangepast aan ons dag- en nachtritme. Anderzijds is het onderhoud van smartbuildings omvangrijk en kostbaar. Door sensoren centraal in het gebouw te koppelen aan bestaande systemen in de infrastructuur (zoals elektriciteits – of waterleidingen) kan hier mogelijk grote winst worden behaald.

Modellen, simulaties, decentrale ICT-systemen en sensornetwerken worden steeds belangrijker in wetenschappelijk onderzoek. Daarmee hebben wiskunde en informatica hun plaats veroverd in de aard- en levenswetenschappen, maatschappelijke logistiek en software services. In onderzoeksprojecten van het CWI wordt samenwerking tussen verschillende vakdisciplines gestimuleerd, waardoor kennis breed inzetbaar is. Dit onderzoek is daar een goed voorbeeld van.