TU Delft start vijf projecten voor slimme energiesystemen

NWO en Shell investeren 6,5 miljoen euro in elf projecten op het gebied van slimme energiesystemen. Vijf daarvan worden uitgevoerd door de TU Delft. Van het thuis opwekken van elektriciteit met zonnepanelen tot het aanhaken van de elektrische auto op het net: er is vraag naar meer intelligentie in het elektriciteitsnetwerk. Slimme energiesystemen zijn van groot belang voor een betrouwbare levering van energie en voor het betaalbaar houden van elektriciteit uit nieuwe energiebronnen.
Binnen elk van de gehonoreerde onderzoeksprojecten werken onderzoekers samen met één of meerdere bedrijven of maatschappelijke partners. Onder andere netbeheerders, energieleveranciers, lokale overheden en constructiebedrijven slaan met de onderzoekers de handen ineen. De projecten maken deel uit van het NWO-onderzoeksprogramma Uncertainty Reduction in Smart Energy Systems (URSES).
De vijf projecten (van de in totaal 11) die de TU Delft uitvoert zijn: Car as Power Plant (dr. Z. Lukszo), Stable and scalable decentralized power balancing systems using adaptive clustering (prof. dr. F. Brazier), Gaming beyond the Copper Plate (dr. M. de Weerdt), PMU Supported Frequency-Based Corrective Control of Future Power Systems (dr. M. Popov) en Aquifer Thermal Energy Storage Smart Grids (dr. T. Keviczky).
In dit project wordt nader gekeken naar het concept waarin een verzameling geparkeerde brandstofcelauto’s als energiecentrale wordt gebruikt. Het idee is dat brandstofcelauto’s (die op waterstof rijden) niet alleen kunnen bijdragen aan efficiënter en schoner transport, maar ook nuttig kunnen zijn als ze geparkeerd staan. Dan kunnen ze op een efficiëntere wijze elektriciteit produceren dan het huidige elektriciteitssysteem; en ze leveren daarnaast nuttige ‘afval’producten, als warmte en zuiver water.
Auto’s staan 90 procent van de tijd geparkeerd. In dit energie-productiesysteem levert een vloot geparkeerde auto’s met hun brandstofcellen dus stroom , warmte en water aan de respectievelijke distributiesystemen. Hiervoor moeten parkeerbeheerders, energiebedrijven, waterstofproducenten en de makers van de benodigde apparatuur en software slim samenwerken. Ook moeten gemeentes, toezichthouders, beleidsmakers en natuurlijk de auto-eigenaren bij het concept betrokken worden.
Binnen dit project werkt de TU Delft samen met Shell, Eneco, GasTerra, Q-Park, Stedin, HyTruck en BAM.
In het verleden werd het aanbod van energie bepaald door de vraag naar energie. In de toekomst zal de vraag steeds meer het aanbod moeten volgen; dit omdat het energiesysteem decentraler en variabeler zal worden. Het aanpassen van de energieprijs is een middel om slim te bemiddelen tussen vraag en aanbod; dit kan via markten waarin men op energie kan bieden, wat resulteert in een steeds wisselende marktprijs.
Dit project richt zich op het ontwerp van technische en economische mechanismes die een stabiele en opschaalbare afstemming tussen energievraag en energie-aanbod in slimme energiesystemen mogelijk maken. Daarbij wordt rekening gehouden met de (technische) begrenzingen van het netwerk.
Binnen dit project werkt de TU Delft samen met KEMA, Alliander en Thales R&D. Hoe voorkom je het beste black-outs in de elektriciteitssystemen van de toekomst? Dat is de sleutelvraag in dit project. Het ultieme doel is een grootschalig intelligent systeem dat de toekomstige stroomsystemen wapent tegen uitval door het leveren van hoogwaardige informatie in real time. Daarin wordt systeembreed continu de kwetsbaarheid ingeschat en indien nodig wordt er snel gecorrigeerd.
Het project kijkt naar complexe aspecten op het gebied van metingen, controle en bescherming. Modellen en algoritmes zullen worden ontworpen voor een bestaand network dat wordt gebruikt door netbeheerder TenneT en deze zullen op waarde worden getest via real time metingen.
Binnen dit project werkt de TU Delft samen met TenneT (prof. M. van der Meijden), Van Swinden Lab en Quanta Technology.
Omdat het aandeel van duurzame energiebronnen (zon, wind) toeneemt, worden elektriciteitsprijzen en  dus de elektriciteitsconsumptie meer afhankelijk van het weer. Dit kan tot afstemmingsproblemen leiden tijdens koud weer, wanneer WKK-eenheden en warmtepompen tegen hun maximumcapaciteit moeten draaien maar ook als het zonnig is en het tegelijk hard waait, en de elektriciteit dus goedkoop is. De huidige regels en markten zijn hier niet goed op ingesteld. Energieleveranciers moeten altijd leveren, ongeacht de kosten.
In dit project wordt een nieuwe, verbeterde  aanpak voorgesteld. Die aanpak steunt op de ontwikkeling van planningsalgoritmes die worden gevoed met statistische informatie over productie en consumptie van elektriciteit. Hiermee kan flexibeler ingesprongen worden op de wisselende omstandigheden, rekening houdend met de capaciteitsgrenzen van het lokale netwerk. Bovendien worden in dit project regels ontwikkeld om stroomafnemers te verleiden aan dit spel mee te doen.
Binnen dit project werkt de TU Delft samen met GPX, Enovatek Energy, StedIn, E-Bridge, Alliander, Croon Elektrotechniek en TNO.
In Nederland zijn al ongeveer 2000 ondiepe aardwarmte-systemen geïnstalleerd (Aquifer Thermal Energy Systems, ATES). Hierbij worden watervoerende lagen in de bodem gebruikt om warmte en koude in op te slaan. Binnen tien jaar zal dit aantal zijn verdubbeld tot 20.000, wat zou leiden tot een reductie van 11 procent in CO2-emssies in de gebouwde omgeving.
Helaas blijven de prestaties van ATES nog achter bij eerdere prognoses. Dit komt vooral omdat in de huidige praktijk niet kan worden ingespeeld op de onzekerheden in het aquifer-systeem, de interactie met nabije systemen van en variaties in het weer en in het energiegebruik van gebouwen.