Meerjarig onderzoek naar Energiesysteemintegratie in vijf explainers

Nieuwsbericht |
Systeemintegratie
Topsector Algemeen
|
Mathijs de Weerdt, NextGenOpt

De transitie naar ons toekomstige energiesysteem is een zeer complexe opgave. Daarin kan zogenaamde energiesysteemintegratie een belangrijke rol spelen. Dat draagt ertoe bij dat het energiesysteem van de toekomst net zo betrouwbaar, veilig en betaalbaar is als het huidige systeem, maar ook duurzaam wordt. Want naast de vele technische vragen, zijn er ook vele niet-technische vragen die beantwoord moeten worden.

Daarom zijn nu vijf verschillende onderzoeksgroepen aan de slag gegaan om de komende jaren nog scherpere antwoorden te vinden op de vraag hoe al die verschillende elementen geïntegreerd kunnen worden in één werkend energiesysteem.

Onderzoekers aan het woord over de grote transitievragen van deze tijd

Aan dit meerjarig onderzoek zijn onderzoekers van verschillende universiteiten en kennisinstellingen verbonden. Wie zijn deze mensen? Wat willen ze bereiken? En wie heeft hier allemaal baat bij? Volg de komende tijd de onderzoekers op hun zoektocht naar de antwoorden op de grote transitievragen van deze tijd. Leer van hun inzichten en pas de praktische tools straks toe in de eigen praktijk.

We gaan van start: maar wat gaan we doen?

Wat de onderzoekers gaan doen, leggen ze het liefste zelf uit in vijf explainer-video’s. Om duidelijk te maken, wat de opzet en doelen zijn van hun onderzoek, komen alle vijf wetenschappers aan het woord. 
Zo gaan onder andere dr. Laurens de Vries (TU Delft) en dr. Thijs Bouman (RUG) als onderzoeksleiders voor hun projecten in op de vraag hoe de vaak technische informatie over het energiesysteem kunnen gecombineerd kan worden met meer economische en sociaal-maatschappelijke principes. Hierdoor ontstaat beter begrip van de complexiteit van systemen, waardoor betere beleids- en investeringskeuzes kunnen worden gemaakt.

    Over het onderzoeksprogramma ESI-far

    Binnen het onderzoeksprogramma Energiesysteemintegratie is de zogenaamde ESI-far-call ontwikkeld. ESI-far staat voor ‘Energiesysteemintegratie: naar een toekomstbestendig, betaalbaar en betrouwbaar energiesysteem’ (Energy System Integration: futureproof affordable reliable). Deze onderzoeks-uitvraag is ontwikkeld door de NWO-Domeinen Exacte en Natuurwetenschappen (ENW) en Sociale en Geesteswetenschappen (SGW) en de Topsector Energie Systeemintegratie, samen met SIA en Netherlands eScience Center. 
    De gehonoreerde projecten die in beeld zijn gebracht richten zich op integratievraagstukken van energiesystemen op verschillende niveaus, zoals het koppelen en optimaliseren van infrastructuren voor productie, transport en opslag van energie, met specifieke aandacht voor digitalisering.

    De vijf onderzoeken in de spotlight:

    • DEMOSES: explainer van Dr. Laurens de Vries 
    • TeSopS: explainer van Thijs Bouman
    • HyChain ESI: explainer van Zofia Lukszo
    • NextGenOpt: explainer van Mathijs de Weerdt
    • RESCUE: explainer van Alex Stefanov

    In de spotlight: DEMOSES

    Het project van Dr. Laurens de Vries gaat over ‘Designing and modelling future systems of energy systems’. In dit onderzoek wordt onderzocht hoe schommelingen in het aanbod van energie, bijvoorbeeld door wind en zon, het beste kunnen worden opgevangen. Dat kan bijvoorbeeld door het elektriciteitsverbruik flexibeler te maken, door energie op te slaan of met elektriciteitsproductie uit bijvoorbeeld biomassa of waterstof. In het project worden computersimulaties ontwikkeld waarmee de beste combinaties kunnen worden bepaald die niet alleen duurzaam zijn, maar ook betrouwbaar en betaalbaar. Bedrijven kunnen hierdoor beter inzicht krijgen in investeringsopties – dit is een van de redenen waarom partijen als Tata Steel meedoen aan dit project– en de overheid krijgt beter inzicht in de gevolgen van het energiebeleid.

    “Meedoen aan dit onderzoek is erg leuk! Het energiesysteem verandert razendsnel en we hebben nog maar een vaag idee over hoe het er over 10 of 20 jaar uit moet gaan zien. Het is een geweldige uitdaging om die ideeën vorm te geven en daarmee bij te dragen aan een betere energievoorziening.”
    Dr. Laurens de Vries, TU Delft

    In de spotlight: TeSopS 

    Dr. Thijs Bouman werkt aan TeSoPs, wat staat voor ‘Technologically and socially feasible transition pathways for local energy system integration’. De focus ligt hier op het samenbrengen en integreren van data en kennis over technische, economische en sociale componenten van energiesystem, om zo energiesystemen te optimaliseren en beter te laten functioneren. Onderzoek naar energiesystemen richt zich vaak op één specifiek component van energiesystemen, zoals alleen het technische component, wat vaak tot suboptimale en soms zelfs onrealistische oplossingen leidt. Niet alleen zullen beleidsmakers en energiebedrijven baat hebben van de resultaten van dit onderzoek. Het heeft ook directe maatschappelijke baten: door meer sociale componenten in het modeleren van energiesystemen mee te nemen kunnen energiesystemen beter voldoen aan voorkeuren, doelen en belangen van bijvoorbeeld consumenten.

    “Energie speelt een cruciale rol in de huidige samenleving: de dingen die we doen, de producten die we consumeren en gebruiken, vragen energie. Ook heeft ons energiegebruik duidelijke consequenties voor de maatschappij en het milieu. Mijn drijfveer achter mijn werk is deze meer menselijke en maatschappelijke kant van energie beter te begrijpen en centraler te stellen.”
    Dr. Thijs Bouman

    In de spotlight: Hychain-ESI

    Het project van Prof.dr.ir. Zofia Lukszo gaat over ‘HyChain-ESI: Grensoverschrijdende verbindingen leggen voor waterstof-gebaseerde energietransitie.’ De focus in het onderzoek ligt op de transitie naar een op waterstof gebaseerd energiesysteem, aangezien waterstof een belangrijke rol kan spelen in de transitie naar duurzame en koolstofarme energiesystemen. Het algemene doel is om de opkomst van waterstofproductie en -transport van hernieuwbare energiebronnen naar grootschalige toepassing in verschillende sectoren en eindgebruikers te versnellen. Om de zich ontwikkelende waterstofeconomie in goede banen te leiden, is het belangrijk dat verschillende partijen gecoördineerd te werk gaan en gezamenlijk de focus verleggen van regionale naar internationale samenwerking. Grootschalig inzetten van waterstof als energiedrager met systeemintegratie als sleuteloplossing staat in dit project centraal.

    “Je wilt iets opzetten wat uiteindelijk de wereld beter maakt. Dan kijk ik naar mijn kleinkinderen, die vertellen dan dat oma weet hoe voor de wereld beter gemaakt kan worden. Dat vind ik geweldig om te horen. Ook wetenschappelijke nieuwsgierigheid is voor mij een drijfveer, dus hoe breng je zo'n complex systeem van één evenwicht naar een ander?”
    Prof.dr.ir.  Zofia Lukszo

    In de spotlight: NextGenOpt

    Dr. Mathijs de Weerdt werkt aan “Optimalisatie van het energiesysteem: (voor) de volgende generatie Next Generation Sector-Coupling Models for Optimal Investments and Operation (NextGenOpt)”. Dit project richt zich volledig op modelleren van het energiesysteem. Om de overgang naar hernieuwbare bronnen mogelijk te maken zijn er grote veranderingen nodig in het energiesysteem. In het project willen ze begrijpen hoe grote en complexe optimalisatieproblemen sneller kunnen worden opgelost. Tot nu toe worden versimpelde optimalisatiemodellen van uitdagende praktijkproblemen handmatig gemaakt: een arbeidsintensief proces dat niet altijd leidt tot de best mogelijke resultaten. Er wordt daarom gezocht naar modellen die leiden tot betere resultaten in minder tijd. Het onderzoek laat zich hierbij inspireren door recente ontwikkelingen in de kunstmatige intelligentie. Het doel is dat deze nieuwe technieken hen in staat stellen om bestaande modellen van het elektriciteitssysteem, gas en warmte te combineren en investeringsvraagstukken rondom energie als één optimalisatieprobleem te presenteren en hiermee beslissingen te ondersteunen en uit te kunnen leggen.

    “Dit werk is fantastisch om drie redenen: de uitdagende puzzels rondom het onderzoek, het samenwerken met briljante collega’s en het op deze manier kunnen bijdragen aan de belangrijkste vragen van deze tijd.”
    Dr. Mathijs de Weerdt

    In de spotlight: RESCUE

    Digitalisering van de energiesector is een belangrijke factor in de energietransitie naar koolstofneutraliteit en systeemintegratie. Onze huidige ICT's kunnen echter kwetsbaar zijn voor cyberaanvallen. Dat betekent dat het van groot belang is om speciale aandacht te besteden aan de nieuwe dreigingen die digitalisering met zich meebrengt om een betrouwbare toekomstige energievoorziening veilig te stellen. Het doel van RESCUE is het ontwikkelen van geavanceerde wiskundige en computationele fundamenten, methoden en technologieën voor respons op incidenten om nutsbedrijven te beschermen tegen door de staat gesponsorde cyberaanvallen en om de controlekamer van de toekomst cyberveilig te maken.

    “Als onderzoeker ben ik gefascineerd door het overbruggen van de fysieke en digitale wereld en hun cybersecurity. Mijn onderzoek wordt gedreven door het belang van het verdedigen en mitigeren van cyberaanvallen die een verwoestende impact op onze samenleving kunnen hebben, zoals een Europese black-out.”
    Dr. Alex Stefanov