Verankerd Vermogen: Controle en stabiliteit waarborgen in offshore-energiehubs
Of we nu 's ochtends onze telefoon checken of ons ontbijt uit de koelkast pakken: we vertrouwen dagelijks op elektriciteit. We rijden naar ons werk in elektrische auto's en brengen een groot deel van de dag door op computers. En net als onze internetverbinding hebben we een stabiele stroomvoorziening nodig. Dat is waar assistent-professor Aleksandra Lekić een sleutelrol speelt. Ze richt zich op de controle en stabiliteit van hoogspanningsgelijkstroomsystemen (HVDC), waaronder offshore energiehubs zoals windmolenparken en drijvende zonnepanelen. Haar werk is van cruciaal belang bij het voorkomen van grote storingen, zoals black-outs, die het hele elektriciteitsnet kunnen beïnvloeden.
Meerdere lagen
Controle is een breed onderwerp. “Alles in het elektriciteitssysteem wordt gecontroleerd via meerdere lagen”, zegt Aleksandra. Ze benadrukt dat controle over het energiesysteem van essentieel belang is. “We moeten weten hoe we het systeem moeten controleren om het goed te laten werken en om het te herstellen na een storing.”
“Als de controle niet goed werkt, is het systeem niet stabiel”, legt ze uit, “en dan kunnen we niet reageren op onzekerheden die kunnen optreden.” Fluctuaties in het ecosysteem kunnen van invloed zijn op de energieopwekking. “Als het een minder zonnige dag is of als het minder waait, heeft dat effect. Als er bijvoorbeeld verschillende windsnelheden zijn, varieert de stroom die door offshore windparken wordt opgewekt. Maar door ons controlesysteem is het voltageniveau stabiel."
Aleksandra leidt een team van 5 PhD's en 8 Post Docs die gespecialiseerd zijn in de besturing van hoogspanningsgelijkstroom en wisselstroom (HVDC/AC) energiesystemen. “We gebruiken onder andere analyses, algoritmen en computermodellen voor ons onderzoek. Een voorbeeld van één van onze onderzoeksprojecten is dat we futuristische offshore energiehubmodellen voor de Noordzee hebben ontwikkeld, die we gebruiken om te bepalen wat er nodig is om de stroomoutput stabiel te houden."
De grootte van een voetbalveld
Een offshore energiehub is een gelokaliseerde groep van verschillende hernieuwbare energiebronnen die dicht bij de kust op zee liggen. In Nederland bevinden ze zich in de Noordzee. Een offshore energiehub kan een offshore windmolenpark of drijvende zonnepanelen zijn, en in de toekomst ook elektrolyzers, dat zijn apparaten die elektriciteit gebruiken om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Samen worden deze meerdere hernieuwbare energiebronnen een kunstmatig energie-eiland of een energiehub genoemd.
Offshore substations maken ook deel uit van offshore energiehubs. "Offshore substations kunnen lijken op olieplatforms, maar zijn volledig gericht op hernieuwbare energiebronnen. Een offshore onderstation is enorm, zo groot als een voetbalveld”, illustreert Aleksandra. Het substation bevat alles wat nodig is voor de conversie van offshore opgewekte wisselstroom naar hoogspanningsgelijkstroom, die vervolgens naar de wal wordt getransporteerd. “Die grote substations ter grootte van een voetbalveld zijn een groot onderdeel van ons controlesysteem, we kunnen ze gebruiken om ervoor te zorgen dat de stroomtoevoer stabiel is, zelfs op dagen met minder wind.”
Controle over het energiesysteem is een ingewikkeld onderwerp, maar het is cruciaal voor de energietransitie. We hebben een commitment en verplichting ten aanzien van hernieuwbare energie.
Oude kranten recyclen
Door middel van controle over het energiesysteem werkt Aleksandra aan de verschuiving van fossiele brandstoffen naar groene, duurzame energieproductie. “Controle over het energiesysteem is een ingewikkeld onderwerp, maar het is cruciaal voor de energietransitie”, vertelt Aleksandra. "We hebben een commitment en verplichting ten aanzien van hernieuwbare energie. En door ons werk aan energiehubs wekken we lokaal energie op. Dit betekent ook dat we in de toekomst niet afhankelijk zullen zijn van andere landen voor onze energievoorziening.”
Aleksandra's reis naar duurzaamheid begon al toen ze jong was. “Ik vernielde ons balkon omdat ik het helemaal bedekte met natte kranten”, grijnst ze. “Mijn moeder was daar niet erg blij mee, maar daardoor ontdekte ik hoe ik de kranten kon gebruiken om gerecycled papier te maken.”
Black Start
Storingen in het elektriciteitssysteem kunnen zeer ernstig zijn. Aleksandra's controle-inspanningen zorgen er ook voor dat het systeem kan worden hersteld in het geval van een black-out. “We moeten nadenken over hoe we het hele systeem weer van energie kunnen voorzien”, ‘Dit heet een black start’, legt Aleksandra uit. “Onze controle heeft een grote invloed op een black start, omdat we bijvoorbeeld de startsequentie kunnen bepalen die wordt gebruikt om het elektriciteitssysteem opnieuw op te starten.”
Als onderzoeker werkt Aleksandra aan verschillende projecten. “Een van deze projecten heet InterOPERA.” Dit project werkt aan het realiseren van een doel van de Europese Unie, namelijk om tegen 2050 300 Gigawatt offshore windenergie te produceren om onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen en klimaatdoelstellingen te halen. “En een groot onderdeel van dit project is ook het opnieuw van energie voorzien van de elektriciteitssystemen, in het geval van een black-out.”
Ik was altijd al een beetje een bijzonder kind. Ik was een beetje introvert en ik wilde altijd eerst mijn boek uitlezen voordat ik iets anders deed. Ik heb op een gegeven moment zelfs een hele sectie in de bibliotheek van mijn woonplaats uitgelezen.
In de voorhoede
“Aan de TU Delft hebben we een geweldig laboratorium voor hernieuwbare energie. We hebben connecties met een aantal van de grootste industriële partners (zoals TenneT) en we hebben ook geweldige academische partners. Dat betekent dat we veel voordelen hebben in dit vakgebied. Daarnaast werken we ook met kunstmatige intelligentie."
Eén van Aleksandra's projecten richt zich op adaptieve controle voor offshore-energiehubs. “Adaptief betekent dat we machine learning gebruiken om ervoor te zorgen dat de offshore hubs zelf kunnen leren hoe ze moeten reageren op bijvoorbeeld weersfluctuaties.”
“Ik heb fundamentele kennis opgedaan die ik kan gebruiken in mijn vakgebied. Al deze aspecten samen zorgen ervoor dat ik vooroploop in mijn onderzoeksveld. En dat maakt me erg trots en enthousiast! Ik heb het gevoel dat mijn nieuwsgierigheid en leergierigheid me hebben gebracht waar ik nu ben.”
Een complete sectie van de bibliotheek lezen
“Ik was altijd al een beetje een bijzonder kind”, zegt Aleksandra lachend. - En als je Aleksandra hebt ontmoet, weet je dat haar lach aanstekelijk is. - “Ik was een beetje introvert en ik wilde altijd eerst mijn boek uitlezen voordat ik iets anders deed. Ik heb op een gegeven moment zelfs een hele sectie in de bibliotheek van mijn woonplaats uitgelezen. Ik had een herbarium met ongeveer 400 planten en ik bestudeerde de Latijnse namen van alle planten. En ik had zelfs een insectarium.”
Aleksandra houdt van onderzoek en heeft zeer uiteenlopende interesses. “Ik was in zekere zin altijd analytisch. Ik ben begonnen als wiskundige. Mijn leraar op de basisschool merkte dat ik talent had voor wiskunde. Toen ben ik mee gaan doen aan wiskundewedstrijden en heb ik zelfs gevorderde niveaus bereikt. Ik vind het geweldig als je het echte leven in wiskundige vergelijkingen kunt stoppen en ze kunt oplossen”, deelt ze. Op volwassen leeftijd bleef ze breed geïnteresseerd. Ze stapte over van wiskunde naar elektrotechniek. “Ik besloot Elektrotechniek te gaan studeren omdat het me wiskunde leek met een praktische toepassing. En ook omdat het in Servië, waar ik vandaan kom, makkelijker was om een baan te vinden als ingenieur dan wanneer je puur wiskundige bent.”
Aleksandra wisselde ook binnen de elektrotechniek van vakgebied. “Ik denk dat het woord 'squiggly' mijn leven goed beschrijft, omdat het alle kanten op gaat. Mijn zoon heeft me het woord 'squiggly' geleerd, wat ik geweldig vind! Mijn gezin is één van de belangrijkste dingen in mijn leven. Mijn baan moet me genoeg tijd geven om bij hen te zijn.”
Het onderzoek gaat door en we zullen in de toekomst waarschijnlijk nieuwe soorten hernieuwbare energiebronnen krijgen.
Onderling verbonden offshore-energiehubs
Ook al heeft ze een 'kronkelig' pad gevolgd, het heeft haar heel ver gebracht. “We kijken niet alleen nu naar offshore energiehubs, maar we kijken ook naar de toekomst van de hubs.” Eén van de eerste dingen aan de horizon is de uitbreiding van energiehubs. "We zullen meerdere offshore energiehubs krijgen die met elkaar verbonden zijn. Er zijn veel lopende projecten om substations te bouwen en deze stations met elkaar te verbinden (bijvoorbeeld met stroomkabels)." De mogelijkheden zijn enorm. “We werken ook aan offshore energiehubverbindingen tussen landen. Het ene land kan helpen het elektriciteitsnet van het andere te stabiliseren. Noorwegen heeft bijvoorbeeld een zeer hoge elektriciteitsproductie.”
Eén van de uitdagingen van Aleksandra's onderzoek is standaardisatie of interoperabiliteit. "Verschillende bedrijven werken aan deze grote substations. En om ervoor te zorgen dat er een normale markt is op dit gebied, zou dat ook het geval moeten zijn. Het kan echter lastig zijn als deze bedrijven verschillende protocollen of communicatieformats gebruiken. Binnen het InterOPERA-project testen we daarom of deze verschillende bedrijven interoperabel kunnen werken en op dezelfde manier.”
Aleksandra is enthousiast over de toekomst. “Het onderzoek gaat door en we zullen in de toekomst waarschijnlijk nieuwe soorten hernieuwbare energiebronnen krijgen.”
Grote plannen
“Het geeft me veel energie om met mijn team van onderzoekers te werken. Ik vind het leuk om connecties op te bouwen met mensen. Mijn studenten brengen me op nieuwe ideeën en perspectieven. En ik vind het waardevol als je iemand iets nieuws leert en als je iemand positief beïnvloedt. Ik wil blijven bouwen aan mijn team van onderzoekers.”
Kortom: Aleksandra Lekić. Als je in het energieveld werkt, kun je die naam maar beter onthouden, want ze heeft grote plannen.
“Een van mijn persoonlijke doelen voor de nabije toekomst is om hoogleraar te worden. Ik wil een goede onderzoeker zijn en naam maken binnen mijn onderzoeksgebied in Nederland, Europa en daarbuiten. Ik wil het offshore energieveld verder brengen en een grote impact maken op de energietransitie!”
