Wiskundigen en informatici buigen zich over efficiëntie en stabiliteit van het toekomstige slimme elektriciteitsnet.
Dit artikel is onder de titel 'Energieke agenten' verschenen in NRC Handelsblad, 15 mei 2010
Wie het licht aan doet, wil dat er meteen voldoende elektriciteit is om de lamp te laten branden. Maar wie ’s avonds laat met de elektrische auto thuis komt en de oplaadstekker in de auto steekt, zal het een zorg zijn of de accu meteen gaat opladen, of pas later in de nacht. Vooral wanneer de elektriciteitsprijs in de toekomst sterker wordt gekoppeld aan de wet van vraag en aanbod kan het juist voordeliger zijn om ’s nachts op te laden, als de stroomvraag afneemt en de prijs daalt. Opblijven om te zien wanneer de prijs daalt hoeft niet. Slimme software, die zelf beslissingen kan nemen, is in ontwikkeling.
Twee recent gestarte onderzoeksprojecten maken en testen die software. Afgelopen februari startte energieonderzoeksinstituut ECN in het Groningse Hoogkerk het proefproject PowerMatcher. Daarin brengt voor het eerst in Nederland slimme software de vraag en het aanbod van elektriciteit met elkaar in overeenstemming. Voorlopig in dertig woningen. De elektriciteit wordt geveild en ECN gebruikt software die zelf kan bieden, na algemene instructie door de gebruiker. Misschien is dat over twintig jaar in heel Nederland de dagelijkse praktijk. Over de praktijk in Hoogkerk stond vorige maand een artikel in deze krant (13 maart).
Ondertussen onderzoekt – in een tweede project – het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) alternatieve systemen. CWI-onderzoeker en hoogleraar aan de Universiteit Utrecht Han La Poutré: “Wij bekijken geen veilingmechanisme zoals ECN, maar onderzoeken verschillende marktsystemen, zoals dynamische prijzen, alternatieve veilingtypen of vooruit reserveren.” De software moet een balans vinden tussen de belangen van consument, producent en netbeheerder. Zonder dat het grid overbelast raakt. La Poutré: “Uitgangspunt is dat een nette gebruiker een nette prijs voor zijn elektriciteit betaalt en dat de energie duurzaam wordt gebruikt.”
Uiteindelijk moet er een ‘slim stroomnet’ ontstaan. De energiewereld is er van overtuigd dat zo’n smart grid er komt. Niet alleen om efficiënter met energie om te gaan, maar ook om decentraal opgewekte duurzame elektriciteit (via windmolens, zonnepanelen, microwarmtekracht) aan het bestaande elektriciteitsnet te leveren.
In een smart grid nemen software-agenten – slimme computerprogramma’s eigenlijk – namens consumenten, producenten of netbeheerders zelfstandig beslissingen. Ze krijgen begininstructies, passen zich aan de eisen van hun omgeving aan en leren van eerdere ervaringen. Ze kunnen bijvoorbeeld continu met elkaar onderhandelen over de elektriciteitsprijs en -hoeveelheid en ze kunnen de consument of producent vertegenwoordigen op een online-elektriciteitsveiling.
Op basis van vraag, aanbod, prijs, netcapaciteit en andere randvoorwaarden maken software-agenten veel sneller een rationele keuze dan mensen dat zouden kunnen. La Poutré: “Software-agenten kunnen een deel van het duurzame consumentengedrag automatiseren. Voor het gebruikersgemak moet de consument wel kunnen instellen hoeveel controle hij zelf wil hebben, bijvoorbeeld via drie knoppen: ‘basis’, ‘gevorderd’ en ‘expert’. Je kunt je voorstellen dat je instelt welke prijsrisico je wilt nemen bij het inkopen van de elektriciteit. En je zou kunnen instellen van welke apparaten je het energiegebruik gewoon zelf wilt beheren en welke apparaten je aan de software-agent overlaat.”
Het CWI trekt een miljoen euro uit om zulke zaken te onderzoeken in het multidisciplinaire project Computational Energy Systems, met consultancy-instituut KEMA en energieonderzoeksinstituut ECN als partners. Naast variabele prijzen, het aankoppelen van kleine, duurzame leveranciers kijkt het project ook hoe sensoren in een gebouw kunnen helpen om het energieverbruik te minimaliseren. CWI-onderzoeker Han La Poutré werkt al acht jaar aan de ontwikkeling van slimme software-agenten voor diverse logistieke toepassingen, en gaat die kennis nu inzetten voor het smart grid. Waar de introductie van de slimme energiemeter nog worstelt met de privacyvraag (hij kan doorgeven wanneer een huishouden energie gebruikt), moeten de software-agenten de privacy blijven waarborgen.
“Elektriciteitsbeheerders en -producenten hebben voldoende aan het totaal van een hele straat of wijk, waarin jouw verbruik onzichtbaar is”, zegt La Poutré. “Zij hoeven niet te weten welk type koelkast je gebruikt en wanneer je gewoonlijk een douche neemt, als je eigen software-agent dat maar weet. Je blijft de baas over je eigen software-agenten.” Zoals je ook de baas bent en de instellingen beheert van de software die je op je eigen computer installeert.
Moeten we niet bang zijn dat de complexiteit van zo'n net vol software-agenten ons boven het hoofd groeit? Complexe softwareprojecten zijn de afgelopen jaren soms immers verzand in aandoenlijke struikelpartijen. Denk aan de Roertunnel en de Swalmentunnel in de A73, waarvan de softwarematig gekoppelde veiligheidssystemen zo complex blijken dat de tunnels al meer dan een jaar problemen kennen.
“Overcomplexiteit, waarbij niemand meer precies weet hoe het systeem functioneert, ligt altijd op de loer”, beaamt La Poutré. “Daarom kijken we niet alleen naar de efficiëntie van het systeem, maar ook naar de robuustheid. Bovendien is een grootschalige inzet van geavanceerde software-agenten in een smart grid niet iets voor morgen of overmorgen, maar eerder voor tussen 2020 en 2030. Je moet ze stap voor stap uitrollen: eerst testen in een simulatie, dan een pilotproject bij een onderzoeksinstituut, vervolgens in een echte wijk en pas als dat allemaal betrouwbaar werkt, kun je het landelijk uitrollen.”
