Project

A Smarter Grid

Geplaatst op 16 september 2019, 12:42 uur

Smarter Grid beoogt de transitie van een wirwar van snoertjes naar een “internet of energy”. Om van een stroomstekker en stopcontact naar de mogelijkheden van een minicomputer op te schalen komt overeen met de overgang van een gloeilamp naar een beeldbuis. Behalve onmiddellijke voordelen zoals makkelijk configureerbare installaties, doeltreffender (adaptief) energieverbruik en vereenvoudigd beheer heeft een slimme infrastructuur een faciliterend werking voor vele andere mogelijke utiliteiten en applicaties. Wij zijn begonnen met de ontwikkeling van enkele basis-ingrediënten, nu nog voor zonne-energieinstallaties, nanogrids en microgrids, en later ook voor stroomopslag, zonneboilers, windmolens, de natte infrastructuur en waterstof.

De primaire doelstelling is een prototype te ontwikkelen met een duidelijk toepassingsgerichte oplossing, in dezen prestatieverbeteringen voor zonne-energieinstallaties onder niet-optimale omstandigheden, op niet-Alocaties en in niet-ideale opstellingen. 

Toelichting

Waar nu nog zo’n 20% van Nederlandse locaties geschikt zijn voor toepassing van zonne-energie, zal dit samen met moderne microcontrollers (zoals SunChip’s voltage-optimizer oplossing en vergelijkbare next-gen oplossingen voor besturing en bewaking van het gehele zonne-energiesysteem) doorgroeien naar 90 tot 95%. Daarnaast wordt zonne-energie nu nog voornamelijk gewonnen met fotovoltaïsche panelen die blootgesteld dienen te worden aan direct opvallend licht, liefst haaks op de zon. Binnen enkele jaren wordt dit uitgebreid met infraroodstraling, warmte-energie, dat geen directe zichtlijn nodig heeft en dus ook aan de schaduwzijde van een gebouw gemonteerd kan worden. In tegenstelling tot zonneboilers heeft zoiets geen ingewikkelde aansluiting aan de centrale verwarming nodig heeft. Samen betekent dit ongeveer een verdubbeling van de bestaande capaciteit voor reeds bestaande locaties, naast de vermeerdering van het aantal mogelijke locaties.

Als basis-besturingssysteem voor cyber-fysieke systemen wordt nagestreefd om rekenkracht, opslagruimte, elektromechanische arbeid en energie-grondstofgebruik als één geheel te kunnen behandelen, ook al zijn de verschillende componenten functioneel en fysiek los-vast gemodulariseerd (ontkoppeld). Met deze aanpak vervaagt bij Smarter Grid het onderscheid tussen de sensoren, actuatoren en de multi-agent applicatie infrastructuur, zeer passend voor de mee-veranderende edge van de “Energy Cloud”. 

Ontkoppeling creëert een context waar de veelal lokale “smart grid” oplossingen gezamenlijk benut kunnen worden, en waar, vanwege het vrijelijk verbinden en verenigen van lokale oplossingen, deze niet alleen voor lokale optimalisatie maar ook problemen op regionaal niveau kunnen effenen, in aanvulling op de nu nog gebruikelijke oplossingen van grootleveranciers. Smarter Grid verschaft een coördinerend mechanisme dat onafhankelijk functioneert van de infrastructuur die voor energieopwekking, transport en opslag wordt benut. Vermindering van infrastructurele afhankelijkheden door het ontkoppelen van de procesregeling en – besturing maakt niet alleen hoogstaande verbeteringen mogelijk, zoals het gebruik van wiskundige modellen of een neuraal netwerk dat zich vormt naar eerdere meetgegevens en zo “ervaring” opbouwt vwb het dynamisch gedrag, ook op macro-economisch niveau stimuleert dit zogeheten “weak ties” wat acceptatie en toepassing van innovaties flink kan versnellen.

De werkzaamheden vinden plaats in een grotere context, om de asbestsaneringsproblematiek en aardbevingsschade in Groningen als een geheel aan te pakken om te starten met een “Region of Smart Farms” waar boerderijschuren met zonnedakplaten worden uitgerust en hiervandaan uit te waaieren naar de rest van NoordNederland (zo’n 10.000 agrobedrijven) en Oost-Nederland (19.200 agrobedrijven), en verder. Dit loopt vooruit op de trend waarbij agrobedrijven ook energie gaan oogsten als basis voor verdere ontwikkelingen, zoals verregaande elektrificatie, computational farming en niet-chemische bestrijdingsmiddelen. De planning is om vanaf medio 2020 commercieel op te schalen. 
Specifiek voor Groningen is het plan om te starten waar de nood het hoogst is, bij de circa 1700 agrarische gebouwen (plus nog zo’n 250 chemiebedrijven) in het aardbevingsgebied waar het herstel van aardbevingsschade en de vergoeding daarvan benut kunnen worden om van een probleem een reddingsmiddel te maken. Agrobedrijven kunnen op ongeveer €20.000 extra verdiensten per jaar rekenen. Omgerekend voor het aardbevingsgebied, provincie Groningen en de regio NoordNederland wordt dat respectievelijk €34 mln, €53 mln en €196 mln per jaar. Na de terugverdientijd van 6 jaar (nog afgezien van niet-SDE subsidiemogelijkheden) is dat pure winst en een welkome investering in de regio en mogelijke aanjager voor verdere ontwikkeling. 
Op basis van recent onderzoek dat de hoeveelheid asbestdak inschat op minstens 120 miljoen m2 alleen al bij agrarische bedrijven, en meer dan 150 miljoen m2 in totaal, zijn de markt van enkel het saneren en vervangen berekendop een waarde van zo’n € 3 miljard voor de komende 6 jaar. Incluis zonne-dakplaatzo’n €16 miljard. 

Gewenst resultaat Exit strategie is om een coherente gebruikersgemeenschap op te bouwen door het opensourcen van het "open core" dat als een infrastructureel hulpprogramma naar de achtergrond verdwijnt, en de werkzaameheden te laten integreren in een groter, duurzamer, nutsbedrijf.

Technische middellange termijn doelstelling is om de basis te bouwen voor een soort cloud-robot, een “general purpose” zelflerende infrastructuur voor cyber-physical systemen om het stroomnet, de “natte infrastructuur”, windenergie en verkeersinfrastructuur met elkaar samen te voegen en te laten samenwerken als een "grid of grids" om slimme klimaatbeheersing mogelijk te maken voor smogvrije smart cities of zelfs om dit uit te breiden tot het gebied van de medische geologie (dat gezondheidszorg met ecologie en stedenbouwkunde samenvoegt).
Deel dit: