CWI onderzoekers maken energienetwerk stabieler met wiskunde

Onderzoekers van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) hebben ontdekt hoe schommelingen van wind- en zonne-energie storingen in electriciteitsnetwerken kunnen veroorzaken. Het wiskundig raamwerk ontwikkeld door de onderzoekers biedt ondersteuning bij het voorspellen van mogelijke stroomstoringen in het hoogspanningsnetwerk. Het wetenschappelijk artikel is gepubliceerd in Physical Review Letters op 21 mei 2018.

Publication date: 21-06-2018

Onderzoekers van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) hebben ontdekt hoe schommelingen van wind- en zonne-energie storingen in electriciteitsnetwerken kunnen veroorzaken. Het wiskundig raamwerk ontwikkeld door de onderzoekers biedt ondersteuning bij het voorspellen van mogelijke stroomstoringen in het hoogspanningsnetwerk. Het wetenschappelijk artikel is gepubliceerd in Physical Review Letters op 21 juni 2018.

Extreme weersomstandigheden kunnen er toe leiden dat lijnen in energienetwerken overbelast raken en daardoor een storing krijgen. Een storing veroorzaakt een herverdeling van energiestromen, waarmee de druk op de overgebleven lijnen in het netwerk toeneemt. Dit kan meer storingen en zelfs zogenaamde black-outs veroorzaken. Het begrijpen van dit proces is van groot belang, omdat de transformatie naar een duurzame samenleving niet moet leiden tot een achteruitgang van de kwaliteit van het energietransport.

De zwakste schakels aanwijzen

CWI onderzoekers Tommaso Nesti, Alessandro Zocca en Bert Zwart hebben onderzocht hoe storingen zich kunnen ontwikkelen onder de invloed van wind- en zonne-energie. Ze gebruikten daarvoor een analogie uit de statistische fysica, waardoor ze een groot energienetwerk met veel input van duurzame energie kunnen interpreteren als een interactief deeltjessysteem. Hierdoor kunnen de lijnen in het netwerk die het meest kwetsbaar zijn voor schommelingen in weerpatronen geïdentificeerd worden, evenals het meest waarschijnlijke scenario waarop deze storingen zich zullen verspreiden over het netwerk.

Het blijkt dat verstoringen op de elektriciteitslijnen kunnen worden veroorzaakt door een cumulatief effect van kleine fluctuaties die zich voordoen in een groot geografisch gebied. Het aantal  opeenvolgende storingen kan veel hoger uitvallen dan in voorspellingen gedaan door simpelere modellen, waarbij geen rekening gehouden werd met weerpatronen.

Bijschrift afbeelding:

Top 5% meest kwetsbare lijnen in het Duitse transmissie netwerk, weergegeven in rood, gebaseerd op de situatie op een ochtend in januari 2011. De blauwe en gele knooppunten geven respectievelijk wind- en zonneparken weer. Het formaat van een knooppunt geeft de hoeveelheid geproduceerde duurzame energie op die locatie weer.

Meer informatie: