Deel 3: Innovatiekansen
Digital Twins in de duurzame energiesector
Voorwoord Deel 1: Wat is een Digital Twin?
Voorwoord Deel 1: Wat is een Digital Twin?
1.1 Definitie van een Digital Twin
1.2 Digital Twin: verschillen in maturiteit
1.3 Digital Twin types
Deel 2: De energietransitie & Digital Twin
Deel 3: Innovatiekansen
Deel 4: Randvoorwaarden
Colofon
Digital Twins in de duurzame energiesector
Voorwoord Deel 1: Wat is een Digital Twin? 1.1 Definitie van een Digital Twin 1.2 Digital Twin: verschillen in maturiteit 1.3 Digital Twin types Deel 2: De energietransitie & Digital Twin 2.1 Uitdagingen van de energietransitie 2.2 Kansen in de energietransitie 2.3 Doelgroepen Deel 3: Innovatiekansen 3.1 Hernieuwbaar op zee 3.2 Gebouwde omgeving 3.3 Industrie 3.4 Nieuw Gas 3.5 Systeemintegratie Deel 4: Randvoorwaarden 4.1 Interoperabiliteit 4.2 Beheer en gebruik van data 4.3 Cybersecurity Colofon
Voorwoord Deel 1: Wat is een Digital Twin? 1.1 Definitie van een Digital Twin 1.2 Digital Twin: verschillen in maturiteit 1.3 Digital Twin types Deel 2: De energietransitie & Digital Twin 2.1 Uitdagingen van de energietransitie 2.2 Kansen in de energietransitie 2.3 Doelgroepen Deel 3: Innovatiekansen 3.1 Hernieuwbaar op zee 3.2 Gebouwde omgeving 3.3 Industrie 3.4 Nieuw Gas 3.5 Systeemintegratie Deel 4: Randvoorwaarden 4.1 Interoperabiliteit 4.2 Beheer en gebruik van data 4.3 Cybersecurity Colofon
3.2. Gebouwde omgeving
TKI Urban Energy stimuleert ontwikkeling van innovaties voor een betaalbaar, betrouwbaar en duurzaam energiesysteem in de gebouwde omgeving. Dat omvat woningen, woonwijken, bedrijven, bedrijventerreinen en hernieuwbare opwek in het buitengebied. Onder de vlag van de Topsector Energie werkt TKI Urban Energy aan het vormen van kansrijke samenwerkingsverbanden tussen Nederlandse bedrijven, kennisinstellingen en andere partijen. Een CO2-vrije gebouwde omgeving in 2050 is het doel.
Afbeelding van het stadshuis en versimpelde weergave Digital Twin
Algemene kansen Digital Twin voor de gebouwde omgeving
De eerste toepassingen van Digital Twin in de gebouwde omgeving zijn ontstaan vanuit klimaatbeheersingsinstallaties, welke de stap hebben gemaakt naar Digital Twins voor hele gebouwen, inclusief monitoring en simulatie van het gebruik van het gebouw. Deze Digital Twins kunnen vervolgens ook ingezet worden om duurzame gebouwen te ontwerpen, of te voorspellen hoe bepaalde renovatiemaatregelen kunnen bijdragen aan verduurzaming van een gebouw.
De huidige ontwikkelingen gaan echter verder. Door gebouwen te zien als energie hubs en een rol te laten spelen in de elektriciteitsnetwerken en markten helpen ze om het hele energiesysteem te verduurzamen. De focus ligt niet enkel op energie-efficiëntie van het gebouw, maar op de verduurzaming van het energiesysteem door afstemming van vraag en aanbod.
Hetzelfde gebeurt met het transport in steden, waarbij elektrificatie en het flexibel gebruik van laadsystemen op dynamische manier wordt ingepast. Voorbeelden zijn de koppeling met platformen voor flexibiliteit, zoals in vele DSO en TSO-platformen (GOPACS, Equigy) en die van commerciële aggregators (Next Kraftwerke, JedLix en vele anderen). Ook grote verbruikers in het laagspanningsnet zoals supermarkten, en vele MKB-bedrijven) kunnen zo verdienen op de flex-markten die vroeger alleen beschikbaar waren voor grote elektriciteitsproducenten. Digital Twins zijn nodig om 'virtual power plants' optimaal te runnen om de flexibiliteit te voorspellen en in te zetten. Verder liggen er kansen voor de inzet van Digital Twins in opkomende domeinen, zoals bij het ontwerpen en opereren van warmtenetten.
(Next Kraftwerke, JedLix en vele anderen). Ook grote verbruikers in het laagspanningsnet zoals supermarkten, en vele MKB-bedrijven) kunnen zo verdienen op de flex-markten die vroeger alleen beschikbaar waren voor grote elektriciteitsproducenten. Digital Twins zijn nodig om 'virtual power plants' optimaal te runnen om de flexibiliteit te voorspellen en in te zetten. Verder liggen er kansen voor de inzet van Digital Twins in opkomende domeinen, zoals bij het ontwerpen en opereren van warmtenetten.
Digital Twin toepassingen – Gebouwde omgeving
Aanleiding
Het implementeren van duurzame energie technologieën en grid controle zijn een uitdaging. Bestaande grid infrastructuur bevat een complexe mix van nieuwe en oude onderdelen. Daarbij is het belangrijk dat er balans en stabiliteit in een grid is. Daarom dient elk nieuw onderdeel of controlemechanisme van een grid zorgvuldig getest worden. Een Digital Twin leent zich uitstekend om dit soort toepassingen, zoals een nextgen batterijsysteem, te testen in een virtuele omgeving.
Doelstelling
Door middel van Digital Twin een "virtuele demonstratie plaats" ontwikkelen, waarmee een SCADA-systeem in de praktijk of een cloud-gebaseerd systeem als controlerend mechanisme kan dienen. Het bedrijf Solidarity and Energy gaat dit vervolgens in een daadwerkelijk Italiaanse grid implementeren. In Nederland wordt er door het bedrijf i.LECO en verglijkbare Digital Twin toegepast om de waarde van batterijsystemen in woningen te laten zien. Zo wordt de adoptie van nieuwe en custom batterijsystemen haalbaarder en met meer vertrouwen ontvangen door het publiek.
Voor wie?
Ondernemers of bedrijven die innovatieve en duurzame batterijsystemen willen implementeren als service of betrokken zijn in de productie van vergelijkbare systemen. Daarnaast kan dit ook interessant zijn voor huiseigenaren welke op zoek zijn naar een thuisbatterijsysteem.
Het implementeren van duurzame energie technologieën en grid controle zijn een uitdaging. Bestaande grid infrastructuur bevat een complexe mix van nieuwe en oude onderdelen. Daarbij is het belangrijk dat er balans en stabiliteit in een grid is. Daarom dient elk nieuw onderdeel of controlemechanisme van een grid zorgvuldig getest worden. Een Digital Twin leent zich uitstekend om dit soort toepassingen, zoals een nextgen batterijsysteem, te testen in een virtuele omgeving.
Doelstelling
Door middel van Digital Twin een "virtuele demonstratie plaats" ontwikkelen, waarmee een SCADA-systeem in de praktijk of een cloud-gebaseerd systeem als controlerend mechanisme kan dienen. Het bedrijf Solidarity and Energy gaat dit vervolgens in een daadwerkelijk Italiaanse grid implementeren. In Nederland wordt er door het bedrijf i.LECO en verglijkbare Digital Twin toegepast om de waarde van batterijsystemen in woningen te laten zien. Zo wordt de adoptie van nieuwe en custom batterijsystemen haalbaarder en met meer vertrouwen ontvangen door het publiek.
Voor wie?
Ondernemers of bedrijven die innovatieve en duurzame batterijsystemen willen implementeren als service of betrokken zijn in de productie van vergelijkbare systemen. Daarnaast kan dit ook interessant zijn voor huiseigenaren welke op zoek zijn naar een thuisbatterijsysteem.
Foto credit: Hybris. Een impressie van een Digital Twin van een microgrid systeem, waarbij de controle van een SCADA-systeem wordt getest.
Omschrijving
In dit project wordt er gebruik gemaakt van Digital Twins in de productontwikkelings- en in de operationele fase. Tijdens de ontwikkelingsfase wordt er gebruik gemaakt van prototypes d.m.v. een simulatie Twin. Dit proces wordt met de Hardware-in-the-loop (HIL) methodiek gecombineerd. Dit is een methodiek welke laat zien of een gepland systeem in de uiteindelijke omgeving (bijvoorbeeld een grid) ook naar behoren presteert (in de link hieronder meer info over HIL).
In de operationele fase worden Digital Twins ingezet om het operationele- en onderhoudsproces van een installatie te ondersteunen. Dit gebeurt door het verzamelen van historische en real-time data van de betreffende omgeving. Hierbij aggregeert de Digital Twin de data en maakt dit inzichtelijk voor de gebruiker via bijvoorbeeld een BIM- (building information management) of SCADA-systeem. Daarnaast kan de Digital Twin in deze fase ook zorgen voor preventief onderhoud, scenario testen en cyber security.
Klik hier voor meer informatie
Aanleiding
In lijn met de missie van de Nederlandse overheid om gebouwen klimaat neutraal te maken in 2030, is Provincie Zuid-Holland een samenwerking aangegaan met Arup om een Digital Twin van het provinciehuis te realiseren. In tegenstelling tot traditionele beheersystemen van gebouwen, kan een Digital Twin niet alleen laten zien wat er fout gaat, maar ondersteunt het facility managers om de oorzaken te analyseren en suggesties geven voor verbetering.
Doelstelling
De Digital Twin inzetten om asset eigenaren en beheerders te helpen om complexe vraagstukken om te zetten in simpele antwoorden. Vergeleken met andere geavanceerde gebouwbeheersystemen, kan deze Digital Twin enorme hoeveelheden data verwerken om voorspellingen te doen over systeemveranderingen en de bezetting van een gebouw optimaliseren. De Digital Twin kan tot in detail laten zien hoe het gebouw functioneert, door de exacte systemen en instellingen te reproduceren, de bezetting te tonen en de weersomstandigheden te visualiseren.
Voor wie?
Gebouwbeheerders die behoefte hebben aan een oplossing voor efficiënt beheer en vermindering van energieverbruik. Installatiebedrijven die prestatiegerichte onderhoudsafspraken maken.
In lijn met de missie van de Nederlandse overheid om gebouwen klimaat neutraal te maken in 2030, is Provincie Zuid-Holland een samenwerking aangegaan met Arup om een Digital Twin van het provinciehuis te realiseren. In tegenstelling tot traditionele beheersystemen van gebouwen, kan een Digital Twin niet alleen laten zien wat er fout gaat, maar ondersteunt het facility managers om de oorzaken te analyseren en suggesties geven voor verbetering.
Doelstelling
De Digital Twin inzetten om asset eigenaren en beheerders te helpen om complexe vraagstukken om te zetten in simpele antwoorden. Vergeleken met andere geavanceerde gebouwbeheersystemen, kan deze Digital Twin enorme hoeveelheden data verwerken om voorspellingen te doen over systeemveranderingen en de bezetting van een gebouw optimaliseren. De Digital Twin kan tot in detail laten zien hoe het gebouw functioneert, door de exacte systemen en instellingen te reproduceren, de bezetting te tonen en de weersomstandigheden te visualiseren.
Voor wie?
Gebouwbeheerders die behoefte hebben aan een oplossing voor efficiënt beheer en vermindering van energieverbruik. Installatiebedrijven die prestatiegerichte onderhoudsafspraken maken.
Foto credit: Arup. Een versimpelde virtuele representatie van het gemeentehuis in Den Haag.
Omschrijving
Door het gebruik van 3D scanning heeft Arup een 3D BIM-model van het provinciehuis gemaakt. Dit wordt als een informatiemiddel benut, welke geometrische data met product- en systeemspecifieke informatie, sensor data en simulatie data linkt. Deze communiceert ook met het bestaande Building Management System (BMS) welke de verwarming, koeling en ventilatiesystemen regelt.
IoT sensoren zijn geïnstalleerd om de bezetting van het gebouw te scannen. Zo zijn er in totaal duizenden data points die verzameld die geven in het gebouw. Om hier inzicht in te krijgen en vervolgens simulaties mee te draaien, heeft Arup machine learning gebruikt. De Digital Twin kan hierdoor zichzelf voeden met 'trainingsdata' die verkregen wordt van het gebouw en vanaf het integratie moment al meteen voorspellen, diagnosticeren en optimaliseren.
Klik hier voor meer informatie
Aanleiding
Zelfs in de meest moderne gebouwen gaat 10-30 % verloren aan misplaatste installaties of incorrect gebruik van systemen. Daar komt bij dat het indoor klimaat vaak onder de standaard ligt en de operationele kosten erg hoog zijn. Door gebouwen een 'brain' te geven, kunnen data van slimme meters, klimaat controlesystemen en IoT apparaten gebruikt worden om slimmere beslissingen te maken. Maar, huidige modellen en algoritmen zijn nog niet snel en efficiënt genoeg om gebouwen daadwerkelijk slimmer te maken en de implementatie blijkt lastig.
Doelstelling
Het B4B project voegt operationele intelligentie aan gebouwen toe om het gat te dichten richting energie efficiëntie en flexibiliteit van gebouwen. Hierbij wordt in wezen een geavanceerde Digital Twin (wordt niet expliciet genoemd) neergezet die gevoed wordt door AI, machine learning en meerdere software plug-ins. Doelen zijn onder andere 20-30% energieverbruik reduceren door slim beheer en controle van gebouwen en installaties. Daarnaast moeten onderhoudskosten verlaagd worden en moet er meer controle komen voor de flexibiliteit van gebouwen.
Voor wie?
Aangezien dit een consortium is waarbij 39 partijen (bedrijven, organisaties en publieke instellingen) zijn aangesloten heeft het een brede impact op alle deelnemers die bij het consortium aangesloten zijn. Het resulteert immers in slimmere gebouwen die zorgen voor vermindering in energieverbruik. Geeft inzage in resultaten voor het comfort, gezondheid en welzijn van burgers, en levert informatie voor de learning community.
Zelfs in de meest moderne gebouwen gaat 10-30 % verloren aan misplaatste installaties of incorrect gebruik van systemen. Daar komt bij dat het indoor klimaat vaak onder de standaard ligt en de operationele kosten erg hoog zijn. Door gebouwen een 'brain' te geven, kunnen data van slimme meters, klimaat controlesystemen en IoT apparaten gebruikt worden om slimmere beslissingen te maken. Maar, huidige modellen en algoritmen zijn nog niet snel en efficiënt genoeg om gebouwen daadwerkelijk slimmer te maken en de implementatie blijkt lastig.
Doelstelling
Het B4B project voegt operationele intelligentie aan gebouwen toe om het gat te dichten richting energie efficiëntie en flexibiliteit van gebouwen. Hierbij wordt in wezen een geavanceerde Digital Twin (wordt niet expliciet genoemd) neergezet die gevoed wordt door AI, machine learning en meerdere software plug-ins. Doelen zijn onder andere 20-30% energieverbruik reduceren door slim beheer en controle van gebouwen en installaties. Daarnaast moeten onderhoudskosten verlaagd worden en moet er meer controle komen voor de flexibiliteit van gebouwen.
Voor wie?
Aangezien dit een consortium is waarbij 39 partijen (bedrijven, organisaties en publieke instellingen) zijn aangesloten heeft het een brede impact op alle deelnemers die bij het consortium aangesloten zijn. Het resulteert immers in slimmere gebouwen die zorgen voor vermindering in energieverbruik. Geeft inzage in resultaten voor het comfort, gezondheid en welzijn van burgers, en levert informatie voor de learning community.
Foto credit: B4B. Een afbeelding van de aanpak van het B4B project. Het gebruik van de Living labs for open innovation (cirkel 3) zorgt voor test locaties. De open-source resultaten kunnen vervolgens met de partners worden gedeeld (cirkel 2). Ten slotte is een veelvoud aan potentiële gebruikers uit de markt (cirkel 3) erkend die baat hebben bij de resultaten.
Omschrijving
B4B activiteiten worden uitgevoerd in een open innovatie setting, zo komen methodes en algoritmes publiekelijk beschikbaar. De Digital Twin oplossing bestaat uit meerdere onderdelen. Er wordt data vanuit een Building Management System (BMS) en IoT apparaten ontvangen van bedrijfs- of overheidsgebouwen. Daarnaast worden snellere en efficiëntere machine learning en AI-modellen en algoritmes ontwikkeld welke als 'brain' worden gebruikt. Vervolgens kunnen verschillende prototypes ontwikkeld worden om simulaties mee te draaien. Met als resultaat het ontwikkelen van methodes, richtlijnen en standaarden voor de integratie van smart building infrastructuur.
Klik hier voor meer informatie
Aanleiding
Het Arenapoort gebied in Amsterdam Zuid-Oost heeft met unieke uitdagingen in de energietransitie te maken. Naast de aanwezige bedrijvigheid van wonen en werken worden er grootschalige evenementen georganiseerd met soms wel 250.000 bezoekers per dag. Hierdoor krijgt het gebeid met enorme pieken in energievraag te maken.
Doelstelling
Een digitaal gebiedsplatform ontwikkelen voor slim energiemanagement en flexibilisering van het (lokale) energiesysteem. Door slim energieverbruik te stimuleren, kan verduurzaming in het ArenApoort gebied worden gerealiseerd. Uitgangspunt is dat het ten goede komt aan de gehele buurt.
Voor wie?
Netbeheerders of beleidsmakers in het energiedomein of openbare ruimte, die opzoek zijn naar meer inzicht in het flexibel inrichten van het energiesysteem. Maar ook ondernemers of bedrijven die duurzame voorzieningen willen integreren in het bestaande energiesysteem krijgen hierdoor beter inzicht.
Het Arenapoort gebied in Amsterdam Zuid-Oost heeft met unieke uitdagingen in de energietransitie te maken. Naast de aanwezige bedrijvigheid van wonen en werken worden er grootschalige evenementen georganiseerd met soms wel 250.000 bezoekers per dag. Hierdoor krijgt het gebeid met enorme pieken in energievraag te maken.
Doelstelling
Een digitaal gebiedsplatform ontwikkelen voor slim energiemanagement en flexibilisering van het (lokale) energiesysteem. Door slim energieverbruik te stimuleren, kan verduurzaming in het ArenApoort gebied worden gerealiseerd. Uitgangspunt is dat het ten goede komt aan de gehele buurt.
Voor wie?
Netbeheerders of beleidsmakers in het energiedomein of openbare ruimte, die opzoek zijn naar meer inzicht in het flexibel inrichten van het energiesysteem. Maar ook ondernemers of bedrijven die duurzame voorzieningen willen integreren in het bestaande energiesysteem krijgen hierdoor beter inzicht.
Visualisatie van het LIFE platform met verschillende integraties. Integrated Smart Grid Solution | MOOI ArenAPoort | Visualization by Spectral Energy.
Omschrijving
De Digital Twin is een belangrijk onderdeel van het project, waarbij het een digitale representatie geeft van gebouwen en de energie infrastructuur van het ArenAPoort gebied. De volgende stap: het digitaal verbinden van laadstations, zonnepanelen, nieuwe en bestaande gebouwen, warmte pompen en de mobiliteitshub. Dit zorgt ervoor dat slimme (lokale) energie flexibel geregeld kan worden na optimalisering, door gebruik te maken van data en AI.
Klik hier voor meer informatie