Udvikling af en digital tvilling til elnettet

Den hurtige overgang til vedvarende energi truer med at give store problemer for det meget dyre elnet i Holland. I sin søgen efter løsninger, Professor Peter Palensky arbejder nu på en "digital tvilling" for at gøre det muligt at studere nettet effektivt.

Forestil dig, at du har arbejdet stille i årevis inden for rammerne af et stort akademisk institut, og, lige pludselig, dramatiske ændringer sætter din velkendte verden på hovedet. Spotlysene peger i din retning, og pludselig er alle øjne rettet mod dig. Hvad ville du gøre?

Det er præcis, hvad der skete med Peter Palensky, professor ved TU Delft. Hans speciale – intelligente elnet – er pludselig blevet et varmt emne i de senere år. Den hurtige overgang til vedvarende energi har rejst et vigtigt spørgsmål:er vores eksisterende elnet i stand til at modstå så vidtrækkende ændringer? Palensky og hans kolleger er nødt til at besvare dette nøglespørgsmål for at forhindre, at bevægelsen mod øget bæredygtighed vakler.

Palensky er bestemt ikke typen, der viger tilbage for en udfordring som den. Tværtimod. "Som videnskabsmand det er faktisk noget af et privilegium at finde dig selv i denne position, " siger han. "Det er, som om vi er ved et vendepunkt i historien og har en reel chance for at ændre verden til det bedre. Det er et helt enormt ansvar, men en dag kan vi måske sige til vores børn:vi gjorde det."

Alle er energiproducenter

I omkring 50 år, alt forblev mere eller mindre det samme. Hvert land havde flere store energianlæg, der leverede elektricitet på nettet til millioner af kunder, med andre ord borgere og virksomheder. Men fremkomsten af ​​vedvarende energi har pludselig tilføjet utallige nye energiproducenter, fordi enhver vindmølle eller solcellepanel faktisk er et energianlæg i sig selv. Lige pludselig, borgerne er ikke længere kunder, men faktisk leverandørerne! Meget varierende leverandører, såvel, da vindhastigheder og solenergi har tendens til at svinge.

"Denne grønne revolution bringer nogle enorme tilpasningsproblemer med sig, " siger Palensky. "F.eks. tænk på de lande, der skal tilslutte store vindmølleparker til det eksisterende elnet. Pludselig tilslutning af en stor mængde ny kapacitet kan fuldstændig ændre dynamikken i et lands elnet, endda fører til strømsvigt i værste fald."

Det betyder, at der er behov for forskning. En hel del research. Vil det hollandske net være i stand til at modstå en ny vindmøllepark ud for Zandvoorts kyst? Hvordan holder vi alting stabilt, når i den nærmeste fremtid, millioner af solpaneler er blevet installeret af individuelle husejere? Og hvordan kan vi sikre, at alle i fremtiden kan oplade deres elbiler?

Digital tvilling

Palensky håber at besvare disse spørgsmål ved hjælp af en digital tvilling, en digital kopi af det hollandske elnet. På en digital kopi, du kan eksperimentere og researche efter hjertens lyst uden risiko for at gå i stykker. "Det er faktisk en drømmeversion af det rigtige gitter, " siger han. Han tilføjer med et grin:"Det er klart, vi må ikke pille ved det rigtige elnet, så vi er nødt til at gøre det på denne måde."

Palensky og hans kolleger har faktisk lånt ideen fra store virksomheder. Fly- og bilproducenter har længe brugt digitale tvillinger til at teste deres fly og køretøjer. Eksempler omfatter simulatorer, der bruger 3-D-billeder, lyd og bevægelse for at kopiere en rigtig biltur eller flylanding. Palenskys digitale gitter ligner, men åbenbart uden førersæde og sikkerhedsseler.

En lille digital tvilling er allerede i drift. Real-time digital simulator (RTDS), spækket med software fuld af matematiske beregninger, kan simulere en fjerdedel af det hollandske gitter. I den nærmeste fremtid, denne version er indstillet til at blive erstattet af en digital kopi af hele netværket. Inden da, det eksisterende højspændingslaboratorium på TU Delft skal omdannes til et elektrisk bæredygtigt kraftlaboratorium, ESP Lab for kort. I det, det vil være muligt at kombinere afgørende elementer fra elnettet, såsom højspændingsmaster, vind- og solenergi, energilagrings- og distributionsnetværk, til én fungerende helhed.

Palenskys første mål vil være at undersøge, hvordan det eksisterende hollandske elnet reagerer på stimuli eller stød, såsom nye vindmølleparker eller udenlandske cyberangreb. Men, i den nærmeste fremtid, han har også til hensigt at gøre det, forskerne elsker bedst:innovere. "Jeg er interesseret i at finde ud af, om vi kan udvikle et alternativt elnet, der er mere tilpasset den moderne tidsalder. Det er meget usandsynligt, at det vil udskifte det eksisterende net foreløbig, men jeg tror, ​​vi har meget at lære af denne teoretiske øvelse."

Hårde fakta fra TU Delft

Den digitale tvilling vil give netoperatører, såsom TenneT, med en masse information om, hvordan man laver og holder deres netværk stabile. Palensky mener, at de "hårde fakta" fra TU Delft vil vise sig at være afgørende, fordi det ellers ville tage meget længere tid at løse den slags komplekse infrastrukturelle problemer. Udover, det drejer sig om følsomme oplysninger, som det er tilrådeligt ikke at indhente fra fjerne lande:de seneste cyberangreb i udlandet har vist, at elnettet er en populær arena, hvor man kan føre en elektronisk krig.

Palensky og hans kolleger arbejder i øjeblikket på et forslag til finansiering fra det hollandske forskningsråd (NWO), for at sætte dem i stand til at færdiggøre deres digitale tvilling. "Det ville være et frygteligt spild, hvis vi ikke kan gøre fremskridt nu. TU Delft er førende i verden på dette område, og vi ser dagligt, hvor meget hollandske netoperatører kan drage fordel af vores viden."

Så hvad er Palenskys hemmelige våben? "Mine elever. Det er dem, der ofte har de smarteste og mest kreative ideer. Jeg synes også, det er vigtigt at give dem adgang til det bedst mulige maskineri. Hvad mere er, vi har en moralsk forpligtelse over for den yngre generation til at bekæmpe klimaændringer. Teknologi er en vigtig måde at opnå det på."