De snelle transitie naar duurzame energie dreigt voor grote problemen te zorgen op het zeer dure elektriciteitsnet in Nederland. In zijn zoektocht naar oplossingen Professor Peter Palensky werkt nu aan een "digitale tweeling" om het raster effectief te kunnen bestuderen.

Stel je voor dat je al jaren rustig aan het werk bent in de beslotenheid van een groot academisch instituut, en, plotseling, dramatische veranderingen zetten je vertrouwde wereld op zijn kop. De schijnwerpers wijzen in jouw richting en ineens zijn alle ogen op jou gericht. Wat zou jij doen?

Dit is precies wat er gebeurde met Peter Palensky, hoogleraar aan de TU Delft. Zijn specialisme, intelligente elektriciteitsnetten, is de laatste jaren ineens een hot topic geworden. De snelle transitie naar duurzame energie roept een belangrijke vraag op:is ons bestaande elektriciteitsnet bestand tegen zulke ingrijpende veranderingen? Palensky en zijn collega's moeten die kernvraag beantwoorden om te voorkomen dat de stap naar meer duurzaamheid hapert.

Palensky is zeker niet het type dat zo'n uitdaging uit de weg gaat. In tegendeel. "Als wetenschapper het is eigenlijk best een voorrecht om jezelf in deze positie te bevinden, ' zegt hij. 'Het is alsof we op een keerpunt in de geschiedenis staan ​​en een reële kans hebben om de wereld ten goede te veranderen. Het is een absoluut enorme verantwoordelijkheid, maar op een dag kunnen we misschien tegen onze kinderen zeggen:we hebben het gedaan."

Iedereen een energieproducent

Al ongeveer 50 jaar, alles bleef min of meer hetzelfde. Elk land had meerdere grote energiecentrales die voor miljoenen klanten elektriciteit op het net leverden, met andere woorden burgers en bedrijven. Maar door de opkomst van hernieuwbare energie kwamen er ineens talloze nieuwe energieproducenten bij, want elke windturbine of zonnepaneel is eigenlijk een energiecentrale op zich. Plotseling, de burgers zijn geen klanten meer, maar eigenlijk de leveranciers! Zeer variabele leveranciers, ook, aangezien windsnelheden en zonne-energie de neiging hebben te fluctueren.

"Deze groene revolutie brengt een aantal enorme aanpassingsproblemen met zich mee, " zegt Palensky. "Bijvoorbeeld, denk aan de landen die grote windparken moeten aansluiten op het bestaande elektriciteitsnet. Plotseling kan het aansluiten van een grote hoeveelheid nieuwe capaciteit de dynamiek van het elektriciteitsnet van een land volledig veranderen, in het ergste geval zelfs tot een stroomstoring leiden."

Dit betekent dat er onderzoek nodig is. Veel onderzoek. Zal het Nederlandse net bestand zijn tegen een nieuw windpark voor de kust van Zandvoort? Hoe houden we alles stabiel als, in de nabije toekomst, miljoenen zonnepanelen zijn geïnstalleerd door individuele huiseigenaren? En hoe zorgen we ervoor dat in de toekomst iedereen zijn elektrische auto kan opladen?

Digitale tweeling

Palensky hoopt deze vragen te beantwoorden met behulp van een digitale tweeling, een digitale kopie van het Nederlandse elektriciteitsnet. Op een digitale kopie, je kunt naar hartelust experimenteren en onderzoeken zonder het risico te lopen iets te breken. "Het is eigenlijk een droomversie van het echte raster, " zegt hij. Lachend voegt hij eraan toe:"Natuurlijk, we mogen niet sleutelen aan het echte elektriciteitsnet, dus we moeten het op deze manier doen."

Palensky en zijn collega's hebben het idee zelfs overgenomen van grote bedrijven. Vliegtuig- en autofabrikanten gebruiken al lang digitale tweelingen om hun vliegtuigen en voertuigen te testen. Voorbeelden zijn simulatoren die gebruik maken van 3D-beelden, geluid en beweging om een ​​echte autorit of vliegtuiglanding na te bootsen. Palensky's digitale raster is vergelijkbaar, maar uiteraard zonder bestuurdersstoel en veiligheidsgordels.

Een kleine digitale tweeling is al operationeel. De realtime digitale simulator (RTDS), boordevol software vol wiskundige berekeningen, kan een kwart van het Nederlandse net simuleren. In de nabije toekomst, deze versie wordt vervangen door een digitale kopie van het hele netwerk. Daarvoor, het bestaande Hoogspanningslab van de TU Delft moet worden omgebouwd tot een Electrical Sustainable Power Lab, het ESP Lab in het kort. In het, cruciale elementen uit het elektriciteitsnet kunnen worden gecombineerd, zoals hoogspanningsmasten, wind- en zonne-energie, energieopslag- en distributienetwerken, tot één functionerend geheel.

Palensky's eerste doel zal zijn om te onderzoeken hoe het bestaande Nederlandse elektriciteitsnet reageert op prikkels of schokken, zoals nieuwe windparken of buitenlandse cyberaanvallen. Maar, in de nabije toekomst, hij wil ook doen wat wetenschappers het liefste doen:innoveren. "Ik ben geïnteresseerd om erachter te komen of we een alternatief elektriciteitsnet kunnen ontwikkelen dat meer is aangepast aan de moderne tijd. Het is zeer onwaarschijnlijk dat het bestaande elektriciteitsnet op korte termijn zal worden vervangen, maar ik denk dat we veel kunnen leren van deze theoretische oefening."

Harde feiten van de TU Delft

De digitale tweeling biedt netbeheerders, zoals TenneT, met veel informatie over hoe ze hun netwerken stabiel kunnen maken en houden. Palensky denkt dat de "harde feiten" van de TU Delft cruciaal zullen blijken, omdat het anders veel langer zou duren om dit soort complexe infrastructurele vraagstukken op te lossen. Daarnaast, het gaat om gevoelige informatie die je beter niet uit verre landen haalt:recente cyberaanvallen in het buitenland hebben aangetoond dat het elektriciteitsnet een populaire arena is om een ​​elektronische oorlog te voeren.

Palensky en zijn collega's werken momenteel aan een voorstel voor financiering van de Nederlandse Onderzoeksraad (NWO), om hen in staat te stellen hun digitale tweelingbroer te voltooien. "Het zou zonde zijn als we nu geen vooruitgang kunnen boeken. De TU Delft is op dit gebied een wereldleider en we zien dagelijks hoeveel Nederlandse netbeheerders kunnen profiteren van onze kennis."

Dus wat is Palensky's geheime wapen? "Mijn studenten. Zij hebben vaak de slimste en creatiefste ideeën. Ik vind het ook belangrijk om ze toegang te geven tot de best mogelijke machines. Bovendien we hebben een morele verplichting jegens de jongere generatie om klimaatverandering tegen te gaan. Technologie is een belangrijk middel om dat te bereiken."