Enorme NWO-subsidie voor realtime onderzoek naar energiesystemen

Een baanbrekend consortiumproject met de naam Understanding Large and cOmplex Power sYstems (UTOPYS) stelt onderzoekers in staat om 's werelds grootste onderzoekscluster voor realtime onderzoek naar energiesystemen op te zetten. Aan het project, dat wordt geleid door hoofdonderzoeker prof. Peter Palensky van de TU Delft, wordt ook een bijdrage geleverd door de Energy and Resources Group van het Copernicus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling. In totaal nemen acht Nederlandse kennisinstellingen en SURF, de IT-coöperatie voor onderwijs en onderzoek, deel aan het onderzoek. Het heeft een enorme subsidie van 16,5 miljoen euro ontvangen via het Large-Scale Research Infrastructure (LSRI)-programma van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Dankzij de ontwikkeling van deze state-of-the-art infrastructuur kunnen wetenschappers nieuwe theorieën en methoden onderzoeken voor het modelleren, beheersen, optimaliseren en ontwerpen van de complexe energiesystemen van de toekomst en hun interacties met de samenleving in de komende eeuw. Peter Palensky (TU Delft): “Met deze ongelooflijke subsidie kunnen we werken aan de veiligheid en veerkracht van energiesystemen en een belangrijke bijdrage leveren aan de veiligheid van de toekomstige energienetwerken in Europa.”

Een unieke infrastructuur

De nieuwe onderzoeksinfrastructuur zal de eerste in zijn soort zijn wereldwijd. Deze zal in staat zijn om de complexe energiesystemen dynamisch weer te geven, waardoor onderzoekers het energiesysteem van de toekomst kunnen simuleren en bestuderen voordat het wordt gebouwd. Dit unieke platform maakt het mogelijk om cruciale fenomenen te onderzoeken, zoals cyberfysische dynamica, verborgen instabiliteitsmodi, complexe interacties tussen controllers, zwermgedrag en cyberkwetsbaarheden – allemaal belangrijke uitdagingen die toekomstige energiewetenschappers moeten beheersen.

De noodzaak en urgentie

Energiesystemen over de hele wereld hebben te maken met een reeks uitdagingen. De elektrificatie van transport, verwarming en industrie leidt tot ongekende belasting en congestie, terwijl gedistribueerde hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen en het groeiende aantal digitale activa de complexiteit vergroten en de stabiliteit van het elektriciteitsnet bedreigen. Tegelijkertijd vraagt de behoefte aan nationale autonomie en veerkracht om een fundamentele heroverweging van de manier waarop we onze energienetwerken ontwerpen en exploiteren.
“De manier waarop we energiesystemen plannen en exploiteren is nog steeds gebaseerd op aannames die meer dan 100 jaar oud zijn”, zegt prof. Palensky. “Destijds werd elektriciteit opgewekt door grote maar eenvoudige roterende machines, die onmiddellijk via het net werd gedistribueerd. Tegenwoordig gaan deze aannames niet meer op: we hebben nu vermogenselektronische omvormers, gedistribueerde functies en intelligente digitale actoren die complex, snel veranderend gedrag creëren. De bestaande methoden kunnen dit niet meer bijbenen.”

Van cyberbeveiliging tot sabotage

“Deze nieuwe technologische impuls is niet de enige verandering," aldus Koen Kok (TU/e). "We hechten ook belang aan eerlijkheid in het systeem — hoe zullen we bijvoorbeeld elektriciteit verdelen en delen tussen burgers? Daarnaast moeten we rekening houden met kwaadwillende actoren, met aandacht voor cyberbeveiliging tot aan sabotage en fysieke aanvallen. We hebben een netwerk nodig dat is voorbereid op het onbekende, aangezien onzekerheid niet alleen in het weer zit. Het doel is om alternatieve topologieën, controles, marktregels en de impact van nieuwe technologieën te onderzoeken. Hiervoor zetten we de krachtigste digitale tweeling voor onderzoek naar elektriciteitssystemen ter wereld op.

Wereldleider op dit gebied

Het consortium heeft al ervaring met het creëren en exploiteren van kleinere versies van dergelijke digitale tweelingen. De nieuwe infrastructuur zal deze activiteiten echter naar een geheel nieuw niveau tillen: hele landen kunnen worden gerepliceerd en geanalyseerd, evenals technologieën en systemen die nog niet eens bestaan.
“Nederland is op dit gebied al een Europese koploper”, zegt Palensky. "In de komende tien jaar zal UTOPYS die positie verder versterken door wetenschappelijke doorbraken te realiseren in het begrijpen en beheren van complexe energiesystemen. We ontwikkelen nieuwe modelleringsmethoden voor complexe, multischaal- en stochastische systemen – methoden die ook relevant zijn voor stedelijk klimaat, water en transportinfrastructuren. UTOPYS brengt energiesystemen, informatica, wiskunde, energie-economie en recht samen in een echt interdisciplinaire samenwerking. We zetten ons in om alle resultaten te delen via open-source modellen en data, zodat zowel experts als niet-experts kunnen onderzoeken en innoveren.”

Een mijlpaal

UTOPYS stond op nummer één van alle voorstellen die bij het NWO LSRI-programma waren ingediend. Via LSRI investeert NWO strategisch in grootschalige onderzoeksfaciliteiten in heel Nederland, zodat deze state-of-the-art of beter blijven en hun levensduur wordt verlengd om toekomstige wetenschappelijke doorbraken te ondersteunen.

Consortiumpartners

TUD: TU Delft, Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica, Faculteit Mechanical Engineering en Faculteit Techniek, Bestuur en Management
TU/e: TU Eindhoven, Faculteit Elektrotechniek
UT: Universiteit Twente, Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica
CWI: Centrum Wiskunde & Informatica (CWI), het nationale onderzoeksinstituut voor wiskunde en informatica in Nederland
RUG: Rijksuniversiteit Groningen, Faculty of Science and Engineering, Engineering and Technology institute Groningen
UU: Universiteit Utrecht, Faculteit Geowetenschappen, Copernicus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling
EUR: Erasmus Universiteit Rotterdam, Rotterdam School of Management en Erasmus School of Law
RU: Radboud Universiteit, Afdeling Wiskunde
 

Samenwerkingspartner

SURF: De ict-coöperatie van onderwijs en onderzoek, Afdeling Service Delivery, Afdeling Innovatie