Anne-Claire Legon: "Biedcurven voor thermische opslag in gebouwstructuren van residentiële gebouwen"

Flexibiliteit voor energie in gebouwen via markt-gebaseerde multi-agent systeem aansturing: ontwikkeling van biedcurven

Met de klimaatdoelstellingen voor 2030 streeft Europa naar een aandeel van 32 procent aan hernieuwbare energie in het finale energiegebruik. Door de variabiliteit en onvoorspelbaarheid van hernieuwbare energiebronnen wordt de flexibiliteit in de vraag naar elektriciteit steeds belangrijker. Concreet betekent dit dat er een transitie zal plaatsvinden van een situatie waarin het energie-aanbod zich afstelt op de vraag naar een situatie waarin de energievraag zich afstelt op het aanbod, met andere woorden: er is een transitie van supply side management naar demand side management (DSM).

Eén van de methoden om aan DSM te doen en dus flexibiliteit te creëren is met behulp van multi-agent systeem (MAS) aansturing. Hierbij wordt elk apparaat dat aangestuurd wordt, vertegenwoordigd door een agent. Deze agent stuurt informatie van het apparaat door naar een centrale ‘business agent’, die een optimalisatie uitvoert. Een mogelijke manier om bij multi-agent systeem aansturing informatie uit te wisselen tussen de agents en de centrale business agent is met behulp van biedcurven. Met mijn  thesis heb ik de performantie van biedcurven voor thermische opslag in gebouwstructuren van residentiële gebouwen bestudeerd.  Drie verschillende biedcurven worden vergeleken: de discrete, de lineaire en de voorspellende biedcurve. Waar biedcurven uit eerder onderzoek, zoals de discrete en de lineaire, zich beperken tot informatie uit de huidige tijdstap, houdt de voorspellende biedcurve rekening met de toekomstige temperatuur. Verder maken biedcurven uit eerder onderzoek gebruik van de binnenlucht temperatuur, terwijl de voorspellende biedcurve de operatieve of gevoelstemperatuur in rekening brengt.

Om de performantie van verschillende biedcurven na te gaan, worden deze bestudeerd aan de hand van drie indicatoren: de flexibiliteit die geleverd kan worden aan het net, het comfort van de bewoners en het energiegebruik. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van een reeds bestaand model van ‘De Schipjes’, een woonwijk in Brugge, bestaande uit twee straten met in totaal elf woningen. Dit model wordt aangestuurd vanuit Python, waar door middel van model predictive control (MPC) de optimalisatie gebeurt. Elk van de woningen heeft een verwarmingssysteem bestaande uit radiatoren waarbij de warmte wordt voorzien door een warmtepomp. Daarnaast heeft elke woning een verschillend profiel voor de bezetting, zijnde de interne warmtewinsten door personen en apparaten, alsook een verschillend profiel voor de minimaal gewenste comforttemperatuur in de woning. De resultaten tonen dat deze laatste een belangrijke rol speelt in zowel het elektriciteitsgebruik van de woning als de flexibiliteit die gecreëerd kan worden door thermische opslag in de gebouwstructuur. Simulaties werden uitgevoerd over de tijdspanne van een week.

Woningen met een relatief hoge comforttemperatuur kunnen over het algemeen het meeste flexibiliteit leveren indien gebruik gemaakt wordt van de voorspellende biedcurve, terwijl woningen met een lagere comforttemperatuur de beste resultaten opleveren indien gebruik gemaakt wordt van de lineaire of discrete biedcurve. Uit de simulaties blijkt ook dat de voorspellende biedcurve een beter comfort garandeert, ongeacht de gebouwstructuur.

Encon Energieprijs

De sector van milieu en duurzaamheid is in volle bloei, maar staat toch nog in zijn kinderschoenen. En dat is een groot voordeel: er is ruimte om voorsprong te nemen en knowhow op te bouwen. Kennis die ten goede komt van onze bedrijven, maar tegelijkertijd ook een belangrijk exportproduct kan worden. Dit alles geldt bij uitstek ook voor kennis op het vlak van energiebesparing en het opwekken van duurzame energie bij bedrijven

Het is precies die kennis en die leergierige attitude die Encon wil stimuleren met zijn Energieprijs. Ingenieursstudenten die hun eindwerk maken rond energiebesparing, hernieuwbare energie, duurzaamheid of een onderwerp m.b.t. de klimaatproblematiek kunnen meedingen naar deze prijs. Het eindwerk dat de grootste meerwaarde kan bieden voor gebruik in de dagelijkse praktijk van bedrijven, sleept de Encon Energieprijs in de wacht. De Encon Energieprijs staat open voor alle ingenieursstudenten van Vlaamse hogescholen en universiteiten.