Warmtenetten worden door de toevoeging van meerdere duurzame bronnen steeds complexer. Een digital twin maakt de ingewikkelde stromen in een modern warmtenet inzichtelijk. Bovendien kunnen beheerders situaties simuleren en daar hun toekomstige beslissingen op baseren. WarmteStad werkt in Groningen samen met KWR aan zo’n digitale replica van hun warmtenet. Wij spraken hierover met Theo Venema, business developer bij WarmteStad.

 

“Door verduurzaming komen er waarschijnlijk steeds meer bronnen op een warmtenet. Dat is ook een verplichting vanuit de warmtewet, warmte moet elk jaar duurzamer worden.” Theo Venema, business developer bij WarmteStad, legt uit dat verduurzaming van warmtenetten gevolgen heeft voor de manier waarop ze functioneren. “Een gasketel werkt altijd, die kun je op elk gewenst moment aanzetten. Dat werkt helaas anders met duurzame bronnen. Die zijn niet het hele jaar beschikbaar. Je moet dan de juiste keuzes maken. Wanneer ga je de seizoensopslag inzetten? In mei of juni heb je waarschijnlijk overschotten aan warmte. Maar moet je dan al opslaan of nog wachten?”

 

Complexere berekeningen
Dit soort vragen, nog aangevuld met het streven naar lagere temperaturen in de warmtenetten, maakt dat de berekeningen complexer worden. Daarom gaan WarmteStad en onderzoeksinstituut KWR samen een digital twin ontwikkelen. Dit is een digitale representatie van een fysiek systeem, die een goede weerspiegeling geeft van het gedrag en de uitkomsten van zijn tweeling in de echte wereld. Venema: “Je kunt deze complexe stromen niet meer in een excelletje vatten. Daarom willen we de digital twin gaan inzetten en kunnen we allerlei scenario’s draaien om te zien wat de gevolgen zijn. We maken een digitale kopie van onze warmtecentrale, de opslag en alle duurzame bronnen. Tevens brengen we de afnemers in beeld.”

 

Knoppen draaien
In de digital twin kunnen allerlei variabelen ingevoerd worden om de (on)mogelijkheden van het warmtesysteem te onderzoeken, legt Venema uit. “Zo kunnen we aan de knoppen draaien zonder dat er ongelukken gebeuren en een besturingsstrategie ontwikkelen. In de toekomst moeten we naar 100% duurzame energie, maar hoe doen we dat? De digital twin stelt ons bovendien in staat om dit op de meest economische manier te doen.” Daarnaast kan aan het systeem ook kunstmatige intelligentie worden toegevoegd, aldus Venema. “Zo ontstaat een zelflerend systeem dat mogelijkheden gaat herkennen. Het systeem doet dan een voorstel en je hebt natuurlijk de keuze of je dat overneemt.”

 

Huidige toolbox ontoereikend
Er wordt nu al rekening gehouden met bepaalde variabelen zoals de voorspellingen van de buitentemperatuur, vertelt Venema. “Ons eigen regelsysteem werkt al anticiperend. We kunnen ook zelf bepalen welk systeem we willen inzetten om aan de warmtevraag te  voldoen: de gasketel, de opslag of de zonthermische installatie. Dat doen we nu nog op basis van kennis. Maar nu duurzaamheid een randvoorwaarde wordt, moeten we ook naar andere zaken kijken dan de meest economische overweging. Met de digital twin kunnen we meerdere scenario’s draaien en daar de benodigde beslissingen op baseren. Meerdere bronnen combineren, dat is de uitdaging en daarvoor is de huidige toolbox ontoereikend.”

 

Niet voor elk warmtenet
De digital twin is niet nieuw. Bijvoorbeeld in de watersector waarin KWR actief is, wordt het al veelvuldig toegepast. Venema: “Het gereedschap bestaat al, wij ontsluiten het alleen voor de warmtesector.” De digital twin die wordt ontwikkeld is specifiek voor WarmteStad gemaakt, vertelt hij. “Het is niet zo dat als je een keer een digital twin ontwikkelt dat je die dan voor alle warmtebedrijven in Nederland kunt gebruiken. Maar we zullen wel onze bevindingen publiekelijk delen.” Het instrument digital twin is ook niet voor elk warmtenet in Nederland geschikt, denkt hij. “Als je maar één bron hebt, zoals een vuilverbrandingsinstallatie of restwarmte uit de industrie heb je niet zoveel knoppen nodig. Je zet de bron aan of uit, harder of zachter. Maar zodra het complexer wordt, is het wel interessant.” Juist voor warmtenetten waar meerdere duurzame bronnen worden gebruikt is de digital twin dus geschikt. Venema verwacht dat we deze multibron-warmtenetten steeds vaker gaan zien. “Veel gemeenten zijn bezig met het afronden van de transitievisies warmte. Daarin zie je dat het vaak sprokkelen met bronnen is. Er is dus meestal geen dominante bron en dan moet je combineren. En juist voor deze situatie is een digital twin heel relevant.”

 

Subsidie
Voor het ontwikkelen van de digital twin kregen WarmteStad en KWR een Demonstratie van Energie en Klimaatinnovatie-subsidie van RVO. WarmteStad en KWR gaan hun bevindingen delen om het inzicht in het functioneren van ondergrondse warmteopslag en de inzet van meerdere warmtebronnen te vergroten. Andere warmteprojecten kunnen op deze manier profiteren van de resultaten uit het onderzoek en de geleerde lessen. Het onderzoek daarnaar loopt nu en wordt in 2024 afgerond, vertelt Venema. “Eind 2023 willen we al met de eerste scenario’s kunnen werken en de digital twin toevoegen aan ons asset management.”

 

Op de foto:

1. Artist Impression van de centrale van WarmteStad.

2. Theo Venema