13/10/2021

ZenMo brengt met virtual labs in kaart waar we staan in de energietransitie en welke uitdagingen we moeten overwinnen om de klimaatdoelstellingen te halen. Door kennis van verschillende onderzoeksgebieden samen te brengen, kunnen we grip krijgen op de complexe vraagstukken in de energietransitie. Op het Energiemakers Netwerk Event demonstreerden zij de modellen waarmee ze werken. De toewijding en de ambities van ZenMo zijn hoog. We zijn benieuwd hoe het nu gesteld is met de energietransitie en met het project. Dus we vroegen Auke en Naud: “Hoe is het nu met ZenMo?”

Even voorstellen: Wie ben je en wat doe je?

Ik ben Auke Hoekstra. Na een sabbatical 14 jaar geleden, heb ik een aantal boeken geschreven over elektrische auto’s en daarna ben ik me gaan verdiepen in de zonne- en windenergie en de energietransitie. 5 jaar geleden ben ik op de TU/e terechtgekomen en 3 jaar geleden ZenMo begonnen waarmee we modellen ontwikkelen die inzichtelijk maken hoe je bijvoorbeeld wijken sneller duurzaam kunt maken. Dat wilde ik graag met de universiteit doen. Ik heb een voorstel geschreven dat is aangenomen en dat project leid ik nu met nog 7 andere kennisinstellingen. Daar werken inmiddels 35 PhD’s aan de modellen en technologie met betrekking tot de energietransitie.

Voor Brabant geeft Energie hebben we een model gemaakt voor de wijk Brainport Smart District (BSD) om te verkennen hoe je die wijk energieneutraal kunt maken.

Ik ben Naud Loomans en ik modelleer duurzame energiesystemen in allerlei vormen en maten, van wijken met warmtenetten tot landen met duurzaamheidsdoelstellingen over meerdere jaren. Zowel voor ZenMo, voor overheden en bedrijven en daarnaast ook als PhD binnen het Neon project. Binnen dat project houd ik me bezig met het koppelen van sectoren door duurzame energie te koppelen met bijvoorbeeld duurzame mobiliteit en warmte. Er zijn nog heel veel kansen om duurzame energiesystemen efficiënter te laten verlopen.

Dus ZenMo maakt modellen en geeft ook advies dat voortkomt uit die modellen?

Kan beide. Voor Brabant hebben we een advies gemaakt. Maar mensen zijn vooral geïnteresseerd om het interactief te gebruiken als een soort ‘what if’ scenario’s. Wat doen we als het bijvoorbeeld een tijd donker en windstil is. We richten ons meer op het gebruik van de modellen waarmee mensen zichzelf kunnen onderwijzen. Mensen kunnen de modellen gebruiken om zichzelf te adviseren. Wij kunnen laten zijn wat van de ene oplossing de voor- en nadelen zijn en wat van een andere oplossing de voor- en nadelen. En dan kunnen politici zelf daaruit hun conclusies trekken.

We zetten een gebied in de computer en dan kunnen we daarin allerlei toekomstscenario’s testen. Daarin kunnen we de kosten doorrekenen en gebruikers kunnen dan aan de knoppen draaien en allerlei scenario’s modelleren. Agent based modelling lijkt wel een beetje op een game zoals bijvoorbeeld Sim City. Er gebeurt van alles door wat de spelers doen en de gevolgen daarvan zorgen ervoor dat het model leeft.

Zo zijn mensen ook wel enigszins. Ze gedragen zich behoorlijk gelijkwaardig. Ze staan allemaal tegelijk op, stappen in de auto. Als ze een nieuwe auto nodig hebben wordt dat misschien een elektrische. Al die gedragsregels combineren we met energieopbrengst van wind en zon, gebaseerd op waarden uit het verleden. En het elektriciteitsnet gaat het vervoeren of het net kan het niet aan. Al dat soort, in basis relatief eenvoudige regels, vormen samen een complex systeem dat we proberen na te bouwen als een soort Sim City. Dan kun je een redelijk complexe mathematische toekomst door de gebruiker laten instellen en door aan de knoppen te draaien, verschillende scenario’s uitproberen en daar conclusies aan verbinden.

Waarom doen jullie dit?

Essentie is dat we met deze modellen de energietransitie willen versnellen. Bij beleidsmakers is nog heel veel onduidelijk en dat proberen we inzichtelijk te krijgen. Het is ook ontstaan uit eigen nieuwsgierigheid. We proberen erachter te komen hoe het allemaal werkt dus dan bouwen we het na en kijken we hoe het werkt. Hoe snel de adoptie van elektrische auto’s zal gaan en hoe dat slim laden werkt en dergelijke. Als je dat in Excel wilt doen, is het heel gecompliceerd dus hebben we dat in interactieve modellen gezet en kunnen we daar zelf ook onze nieuwsgierigheid mee bevredigen. Toen bleek dat anderen ook veel interesse hadden, hebben we het interactief gemaakt.

De mensen die eraan werken doen dat niet voor het geld of omdat ze moeten promoveren, maar omdat ze het belangrijk en interessant vinden.

Voor wie is het bedoeld?

We hebben een PhD erbij zitten die zich bezighoudt met voor wie ieder model bedoeld is. De modellen hebben meerdere toepassingsgebieden. De manier waarop je de interactiviteit en complexiteit inricht en laat zien, bepaalt voor wie het bedoeld is. Auke wil weten hoeveel gigawatt uur waterstofopslag je nodig hebt, maar niet iedere beleidsmaker hoeft daar een specifiek getal voor te weten. Hetzelfde model kun je gebruiken voor beleidsmakers die willen weten of ze moeten investeren in windmolens of zonnepanelen. Uiteindelijk willen we het ook als een serious game beschikbaar maken.

Dus het is interessant voor beleidsmakers en burgers. Maar ook voor bedrijven die willen weten waar ze in moeten investeren bijvoorbeeld het wagenpark en dergelijke. Ook als een bedrijf een nieuw type windmolen ontwikkelt, wat wordt dan de meerwaarde. Als er straks heel veel duurzame energie is, wordt die heel goedkoop en levert dus niet veel meer op dan verandert je business case ineens. Dus bedrijven willen weten hoe zij in het plaatje passen. Daarnaast krijgen we van netbeheerders veel opdrachten omdat die geïnteresseerd zijn om te weten wat verstandige investeringen zijn om een toekomstbestendig net te ontwikkelen.

Weten jullie dan ook hoe het nu gesteld is met de energietransitie?

We maken heel weinig evaluaties. We willen niet de schoolmeester zijn die checkt of het wel snel genoeg gaat. We zien wel dat de technologische ontwikkeling sneller gaat dan verwacht, maar de invoering gaat weer veel langzamer.

Brabant heeft een aantal doelstellingen voor 2030. Daarbij ónderschatten ze hoe snel de invoering van duurzame elektriciteit gaat, maar ze óverschatten hoe alle andere aspecten ontwikkelen. De ontwikkeling van zonne- en windenergie gaat behoorlijk snel en die doelstellingen zijn misschien wel te halen, maar dan blijven er nog heel veel andere aspecten over en die zijn een stuk lastiger. In de industrie en de gebouwde omgeving bijvoorbeeld. We hebben 8 miljoen huizen in Nederland. Als je die allemaal in 30 jaar tijd wil verduurzamen, dan moet je daarin investeren in isolatie en warmtepompen en dergelijke en daar zit nog een flinke uitdaging.

Onze meerwaarde zit meer in het op tijd signaleren van problemen die we tegen gaan komen zoals overbelasting van het elektriciteitsnet en dergelijke.

Waar zit het probleem dan?

Als je naar de toekomst kijkt dan zien we met onze modellen wel waar de problemen zitten. De gebouwde omgeving, verduurzaming van luchtvaart en zware industrie bijvoorbeeld. De dingen waar iedereen het over heeft; zonne-energie, windenergie en elektrische auto’s, die gaan best goed, maar dat is slechts zo’n 35% van de energievraag. De overige 65% heeft nog weinig aandacht.

Hebben beleidsmakers daar voldoende oog voor?

Het wordt wel meer, maar het is een flinke uitdaging. In de gebouwde omgeving bijvoorbeeld moet je huizen van mensen gaan aanpassen. Als een windmolen plaatsen al zoveel weerstand oplevert, dan wordt aanpassingen doen aan huizen nog ingewikkelder. Met onze modellen kunnen we heel goed inzichtelijk maken waar het probleem zit. In de gebouwde omgeving zouden we in 3 dagen een huis moeten kunnen aanpassen. Dus als je een plan opstelt voor het verduurzamen van een bepaald type huis, dan kun je teams langs al die huizen laten gaan om ze allemaal ‘aan de lopende band’ te verduurzamen.

Ander voorbeeld is het gebruik van een aantal alternatieve energiebronnen zoals waterstof en groen gas uit biomassa. De industrie, scheepvaart, luchtvaart zouden dat allemaal wel willen gebruiken. Biogas is betaalbaar en goed te implementeren dus zijn er heel veel partijen die daar plannen voor ontwikkeld hebben, maar als we al die plannen zouden uitvoeren, dan zien we in onze modellen dat er tien keer zoveel biogas nodig is, dan dat er beschikbaar is.

Wordt er voldoende gebruik gemaakt van jullie modellen?

De methode van agent based modellen is nog wel nieuw, maar het wordt wel opgepikt. Het is verbazingwekkend dat wij de voorlopers zijn in deze materie, terwijl de ideeën soms al twintig jaar liggen. Er is geen weerstand, maar het is nog te onbekend en daardoor wordt het nog te weinig toegepast. Als je kijkt naar duurzaamheidsprojecten, dan gaan daar miljarden in om. Als je dan bij wijze van spreken 10 miljoen besteed om vooraf goede inzichten te krijgen dan kun je veel slimmer investeren en daar heel veel besparingspotentieel halen. Nu wordt er veel ‘learning by doing’ toegepast en dat is natuurlijk veel minder efficiënt. Het kost nog erg veel moeite om financiering te krijgen voor het vooraf modelleren van projecten.

Wordt energieopslag de eerstvolgende uitdaging?

We hebben inderdaad pieken en dalen in de opwekking van zonne- en windenergie. Je kunt als eerste proberen de vraag aan te passen aan de opwekking. Dus dat grote energieverbruikers hun energievraag overdag doen wanneer er de meeste opwekking is. De meest voor de hand liggende oplossing voor opslag zijn batterijen om de energiestroom af te vlakken. Maar batterijen zijn vooral voor de korte termijn opslag geschikt dus een piek van overdag opslaan om die ’s avonds weer te kunnen gebruiken. Voor de langere termijn opslag zou waterstof interessant kunnen zijn. Probleem is dat er nog veel vragen zijn over de kosten van waterstof opslag dus is het niet makkelijk om dat mee te nemen in de berekeningen voor de modellen. Plus dat het gedrag van mensen kan veranderen afhankelijk van ontwikkelingen die op elkaar inwerken en dat heeft weer gevolgen voor de opslag die je nodig hebt. Waar we trots op zijn is dat onze modellen heel goed kunnen berekenen hoeveel seizoensopslag er nodig is.

Hoe ziet de toekomst eruit voor jullie en voor de energietransitie?

Wij kunnen een mooie rol krijgen om de TU/e te koppelen aan de praktijk om zo te zorgen dat we nieuwe wetenschappelijke ideeën snel kunnen vertalen naar de praktijk. Met modellen die zorgen dat mensen die ideeën kunnen leren en de denkbeelden kunnen overnemen. Veel wetenschappers zijn heel bewust bezig met het klimaat, duurzaamheid en de energietransitie. In de praktijk worstelen beleidsmakers en anderen daar ook mee en wij willen de verbinding zijn. Het is erg motiverend om te doen en dat gaat goed. Het is wel een utopie om te denken dat we alle wereldwijde ontwikkelingen in een model kunnen krijgen, maar we zetten goede stappen en ik geloof dat dat binnen een paar jaar heel veel effect zal gaan hebben.

Meer weten over Virtual Labs of over ZenMo? Neem dan een kijkje op zenmo.com!