Grote NWO-subsidie voor ’s werelds grootste digitale tweeling van energiesystemen

Een baanbrekend consortiumproject, ‘Understanding Large and cOmplex Power sYstems’ (UTOPYS), maakt het mogelijk om ’s werelds grootste onderzoekscluster te bouwen voor real-time onderzoek naar energiesystemen. Het initiatief, geleid door TU Delft, ontvangt €16,5 miljoen uit het LSRI-programma (Large-Scale Research Infrastructure) van NWO. CWI is een van de partners via de onderzoeksgroepen Stochastics (ST) en Intelligent and Autonomous Systems (IAS).

Unieke infrastructuur

De nieuwe onderzoeksinfrastructuur, vaak aangeduid als een digitale tweeling, wordt de eerste in zijn soort wereldwijd. Hiermee kun je complexe elektriciteitssystemen dynamisch representeren, waardoor onderzoekers het elektriciteitsnet van morgen kunnen simuleren en bestuderen vóórdat het is gebouwd. Dit ondersteunt realistische, reproduceerbare experimenten in uiteenlopende scenario’s.

Noodzaak en urgentie

Elektriciteitsnetwerken staan wereldwijd onder druk. De elektrificatie van vervoer, verwarming en industrie veroorzaakt ongekende belasting en congestie van het elektriciteitsnet. Tegelijkertijd wordt er decentraal stroom opgewekt, bijvoorbeeld via zonnepanelen, en groeit het aantal digitale componenten, wat de stabiliteit van het net ook kan bedreigen. Daarbovenop vraagt de behoefte aan landelijke autonomie en veerkracht om een fundamentele herbezinning op de manier waarop we energienetwerken ontwerpen en bedienen. Een veilige digitale tweeling op onderzoeksschaal maakt het bovendien mogelijk om zeldzame maar impactvolle gebeurtenissen te onderzoeken en de robuustheid van het systeem te testen tegen onder meer sabotage en fysieke aanvallen.

portrait of Stochastics group leader Bert Zwart
Bert Zwart

Rol van CWI

UTOPYS versterkt de nationale rol van CWI als knooppunt voor methoden en modellen die de toekomst van het Nederlandse energienetwerk mede vormgeven, en legt een basis voor toekomstig onderzoek naar gedecentraliseerde AI-technieken voor elektriciteitssystemen.

Professor Bert Zwart, groepsleider Stochastics, is binnen UTOPYS verantwoordelijk voor de wiskundige vraagstukken. Hij benadrukt de langetermijnwaarde van de infrastructuur:

Zwart onderstreept ook de interdisciplinaire kracht van het consortium: “Wat me het meest verheugt, is de samenwerking: wiskundigen, informatici, elektrotechnici, economen en zelfs juristen zijn betrokken. Bij het schrijven van het voorstel en het voorbereiden van de pitch zijn we naar elkaar toegegroeid – we zijn echt een team geworden.”

Valentin Robu

Van de Intelligent and Autonomous Systems (IAS)-groep van het CWI zijn professor Valentin Robu en professor Han La Poutré bij het project betrokken. Robu, senior onderzoeker bij IAS, wil UTOPYS gebruiken om nieuwe, zelforganiserende eigenschappen in energiesystemen en nieuwe vormen van energiemarkten te bestuderen, zoals realtime dynamiek in markten met veel deelnemers die zowel energie opwekken als verbruiken.

Hij wijst erop: “De UTOPYS-infrastructuur stelt ons in staat om gedecentraliseerde flexibiliteitsmarkten op grote schaal te modelleren en nieuwe manieren te onderzoeken om netwerkcongestie aan te pakken, een centraal aandachtspunt voor het elektriciteitssysteem in Nederland”.

Han La Poutré. Foto: Sjoerd van der Hucht

La Poutré, senior onderzoeker bij IAS en manager Onderzoek & Strategie bij CWI, voegt hieraan toe: “UTOPYS belooft de grootste praktische impact te hebben op het onderzoek naar agentgebaseerde elektriciteitsmarkten sinds ik hier 17 jaar geleden mee begon. Maar UTOPYS levert ook een belangrijke bijdrage aan de missie van CWI om nieuwe kennis te genereren en deze over te dragen aan de samenleving.”

Voorloper op dit gebied

Het consortium heeft al ervaring met het bouwen en exploiteren van kleinere digitale-tweelingen. UTOPYS schaalt dit op naar een nieuw niveau: complete landen kunnen worden gesimuleerd en geanalyseerd, evenals technologieën en systemen die nog niet bestaan.

Projectleider Peter Palensky (TU Delft) zegt:“Nederland is al Europees koploper op dit gebied. In het komende decennium zal UTOPYS die positie verder versterken door wetenschappelijke doorbraken te realiseren in het begrijpen en managen van complexe energiesystemen. We ontwikkelen nieuwe modellen voor complexe en stochastische systemen van verschillende groottes. Dit zijn methoden die ook relevant zijn voor stedelijk klimaat, water en transportinfrastructuren.”

Bert Zwart benadrukt de interdisciplinariteit, de kracht van het consortium: “Wat me het meest plezier doet, is de samenwerking: wiskundigen, informatici, elektrotechnici, economen en zelfs juristen zijn betrokken. Bij het schrijven van het voorstel en het voorbereiden van de pitch zijn we naar elkaar toegegroeid – we zijn echt een team geworden.”

Een mijlpaal

UTOPYS eindigde als nummer één van alle voorstellen binnen het NWO-LSRI-programma. Via LSRI investeert NWO strategisch in grootschalige onderzoeksfaciliteiten in Nederland, zodat deze state-of-the-art blijven (of daar voorbij gaan) en langer inzetbaar zijn voor toekomstige wetenschappelijke doorbraken.

Consortiumpartners

Partners: TU Delft, TU Eindhoven, Universiteit Twente, Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit Utrecht, Erasmus Universiteit Rotterdam, Radboud Universiteit en Centrum Wiskunde & Informatica (CWI).

Samenwerkingspartner: SURF, De ict-coöperatie van onderwijs en onderzoek.

Research Semester Programme 2027

De ontwikkeling van deze infrastructuurplannen is afgestemd op een Research Semester Programme dat in het voorjaar van 2027 bij CWI plaatsvindt. Doel is om de Nederlandse onderzoeksgemeenschap rond fundamentele vraagstukken in energie samen te brengen en CWI te positioneren als focaal punt voor deze inspanningen in Nederland. Het voorstel bouwt voort op meerdere grote nationale projecten, in het bijzonder UTOPYS.

EBRAINS

CWI is ook partner in het EBRAINS-Neurotech consortium. Meer informatie over dit project kun je vinden in het volledige bericht van NWO.

Headerfoto: Shutterstock