CTIT-wiskundige lost planningsprobleem smart grids op

De opkomst van duurzame energie vraagt om slimme elektriciteitsnetten (smart grids) die vraag naar en aanbod van energie op elkaar af kunnen stemmen. Onderzoekers van het onderzoeksinstituut CTIT van de Universiteit Twente hebben een ICT-gebaseerde beheers- en regelmethodologie ontwikkeld die in staat is dit te doen. Uit onderzoek van wiskundige Maurice Bosman blijkt dat deze methode werkt en geschikt is om het bestaande elektriciteitsnetwerk toekomstbestendig te maken. Bosman promoveert op 5 juli aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica op zijn onderzoek.

Het huidige elektriciteitsnet brengt vanuit verschillende centrales energie bij de eindgebruikers. Hierbij is het relatief eenvoudig om vraag naar en aanbod van stroom op elkaar af te stemmen. Met de opkomst van decentraal opgewekte energie, door windmolens, warmtekrachtkoppelingen en zonnepanelen, is dit een stuk complexer. Zonnepanelen wekken op een bewolkte dag minder energie op en windmolens draaien niet altijd even hard. Smart grids, oftewel slimme elektriciteitsnetwerken, zijn dé oplossing om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen, zeker als dit in combinatie met slimme apparaten en energiebuffers gebeurt. Een smart grid moet in staat zijn om decentrale opwekking, (tijdelijke) opslag en verbruik van energie real time op elkaar af te stemmen. En dat zonder dat de gebruiker enige hinder ondervindt.

Beheers- en regelmethodologie

Onderzoekers van het onderzoeksinstituut CTIT van de Universiteit Twente hebben een beheers- en regelmethodologie, Triana genaamd, ontwikkeld om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Deze methode maakt gebruik van voorspelling, planning en continue aansturing. Het systeem maakt een planning op basis van een voorspelling van de energievraag, waarbij afwijkingen ten opzichte van de voorspelling opgevangen worden door continue aansturing. Op wijk- of op stadsniveau is dit een planningsprobleem van formaat.

Promovendus Maurice Bosman onderzocht, met behulp van een virtueel netwerk, of het mogelijk is om dit planningsprobleem wiskundig op te lossen. Dat blijkt het geval. Uit zijn onderzoek komt naar voren dat Triana inderdaad een geschikte methode is om vraag naar en aanbod van energie goed op elkaar af te stemmen. "Met Triana kunnen we het elektriciteitsnet toekomstbestendig maken." En dat heeft veel voordelen vertelt de onderzoeker. "Netwerkbedrijven en energieleveranciers moeten nu miljarden euro's investeren om te zorgen dat de capaciteit altijd op peil is. Door slimmer te plannen en vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen, hoef je minder ‘overbodige capaciteit' op te bouwen."

Onderzoek

Bosman voerde zijn promotieonderzoek uit binnen de vakgroepen Discrete Mathematics and Mathematical Programming (DMMP) en Computer Architecture for Embedded Systems (CAES) en het onderzoeksinstituut CTIT. Hij werd hierbij begeleid door prof. dr. Johann Hurink en prof. dr. ir. Gerard Smit. Het onderzoek van Bosman is onderdeel van het recent gelanceerde Green Energy Initiative van de Universiteit Twente en werd financieel mede mogelijk gemaakt door technologiestichting STW, Essent en GasTerra.