Consortiumproject onder leiding van TU Delft ontvangt enorme NWO-subsidie voor installatie van 's werelds grootste digitale tweelingen voor 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. Het project wordt geleid door hoofdonderzoeker prof. Peter Palensky van de TU Delft en bestaat uit acht Nederlandse kennisinstellingen en SURF, de IT-coöperatie voor onderwijs en 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. 

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.

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. 

Binnen TU Delft is onderzoek naar de energietransitie een centrale prioriteit, wat tot uiting komt in onze vele activiteiten en programma's, zoals het Delft Energy (DE) en PowerWeb Institute. PowerWeb Institute, dat samenwerking tussen verschillende faculteiten en disciplines op het gebied van energiesystemen faciliteert, coördineerde de voorbereiding van dit voorstel.

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.” 

Koen Kok (TU/e): “Deze nieuwe technologische impuls is niet de enige verandering. 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 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.” 

UTOPYS stond op nummer één van alle voorstellen die bij het NWO LSRI programma waren ingediend. We willen alle personen en organisaties die met hun toewijding en samenwerking deze prestatie mogelijk hebben gemaakt, hartelijk bedanken.