Er is een energietransitie gaande waarbij overgeschakeld wordt op duurzame energie. De CO2-uitstoot wordt gereduceerd en er komen niet alleen steeds meer nieuwe verbruikers zoals elektrische auto's bij, maar er is ook een toenemend aantal bedrijven en consumenten die zelf opgewekte stroom aan het net leveren. Deze dynamiek maakt het voor netwerkbeheerder Alliander extra complex om het energienetwerk optimaal voor te bereiden op de toekomst.

Game engine visualisatie

Er gebeurt zo veel, dat bijna een glazen bol nodig is om te zien wat de effecten van bepaalde ontwikkelingen op het energienet zijn. Daarom brengt Alliander scenario's in kaart via Agent Based Modeling. Dat is een manier van modelleren, waarbij je statistisch kijkt naar de effecten van het gedrag van agents. Dat zijn objecten die autonoom opereren in een vrije ruimte en die op elkaar kunnen reageren.

Senior Innovation Consultant IT Berrie Staring: "Er bestaan softwarepakketten waarmee je kunt modelleren, maar wij hebben onderzocht en getest dat je deze agenten ook met de Unreal Game Engine kunt bouwen. Een groot voordeel is dat je meteen de visualisatie voor elkaar hebt, want dat zit al in de game engine. Dankzij visualisatie komen ideeën direct tot leven. Anderen kunnen zich vaak niet goed voorstellen wat je met een idee bedoelt. Pas zodra mensen het zien, hebben ze ineens allerlei vragen en komen ze met ideeën en wensen. Daar kun je concreet mee aan de slag."

Dynamisch model

Met behulp van de Unreal Game Engine heeft Alliander een interactief simulatiemodel gebouwd dat de SmartCap ToolBox wordt genoemd. Voor de topologie van het energienetwerk wordt de eigen data afkomstig uit het GIS-systeem gebruikt. Elke agent heeft een eigen dynamiek en reageert op wat er in de omgeving gebeurt. Vraagstukken die lastig te bevatten zijn en nog moeilijker aan anderen zijn uit te leggen, worden dankzij SmartCap ToolBox gevisualiseerd en inzichtelijk gemaakt. Staring: "Dat maakt gamification zo krachtig. Je kunt mensen letterlijk laten zien wat er gebeurt als je aan bepaalde knoppen draait. Hiermee slaan we met onze toolbox een brug tussen analisten en asset-managers aan de ene kant en beleidsmakers en strategen aan de andere kant."

Stel dat een gemeente een groene wijk wil bouwen. Dan is het belangrijk om te onderzoeken wat de effecten zijn op het net. "Hiertoe stel je het gedrag van de agents in en geef je ze een bepaalde bewegingsvrijheid in het model", vervolgt Staring. "Neem als voorbeeld een elektrische auto. Die laat je niet op een vast tijdstip opladen, maar je stelt in dat een bewoner ergens tussen zeven en negen uur in de morgen vertrekt en 's avonds tussen vijf en acht weer thuiskomt. Of je introduceert een smart device dat reageert op de energieprijs, om zo de laadstrategie van de auto te bepalen. Door allerlei parameters te zetten krijg je een enorme dynamiek in het model en daar laat je vervolgens de effecten van zien. Als ik dit verander zijn dat de effecten."

Visueel programmeren

Het simulatiemodel maakt gebruik van een bibliotheek waarin alle objecten met hun parameters en logica staan beschreven. Als iemand een eigen model ontwikkelt, is het vaak lastig om dat over te dragen aan anderen. Voor het aanpassen van de code moet je bijvoorbeeld steeds bij dezelfde persoon zijn, want alleen die kent de onderliggende structuur. "Met onze toolbox hebben wij een vrije omgeving gemaakt waarin mensen relatief eenvoudig zelf objecten kunnen plaatsen en waarin veel herbruikbaar is", vertelt Staring. "Dus komt er een nieuwe elektrische auto op de markt, dan modelleer je alleen dat nieuwe object, eventueel op basis van een bestaande. Je laadt het nieuwe object in het model en kijkt welke effecten het heeft."

De topologie van het netwerk zit al in het model en is gevalideerd, zodat men niet steeds opnieuw het wiel hoeft uit te vinden. Dankzij de scripttaal BluePrint die Unreal aan de game engine heeft toegevoegd, kan er visueel geprogrammeerd worden en hoeft niet iedereen een programmeertaal zoals C++ te beheersen. "Dat maakt het heel makkelijk voor analisten en developers om samen met de business om de tafel te zitten en in relatief korte tijd nieuwe objecten te programmeren."

Serious game

De SmartCap ToolBox wordt voor steeds meer toepassingen gebruikt. Zoals de ontwikkeling van een trainingsmodule voor bedrijfsvoerders. "Het komt gelukkig weinig voor, maar als er een grote storing is, moet er adequaat opgetreden worden", licht Staring toe. "Het is de uitdaging om beslissingen te nemen op basis van schaarse informatie. Er bellen mensen die geen stroom meer hebben en sensoren melden dat de spanning weg is. Met beperkte informatie moet je zien te analyseren waar het probleem zit en vervolgens het net zo omschakelen dat iedereen weer stroom krijgt."

Omdat alle objecten, het netwerk en de mogelijkheid om te schakelen al in de SmartCap ToolBox zit ingebouwd, ontstond het idee om een trainingsmodule te ontwikkelen. "Het is een serious game geworden waarin je via steeds moeilijkere levels wordt getraind om storingen te verhelpen. We zijn een hoog innovatieve IT-afdeling waar je met goede ideeën moet komen en waar van je verwacht wordt dat je ze ook zelf uitvoert. Zo zijn wij onder andere bezig met zaken als Virtual Reality, Artificial Intelligence en parallel processing met Nvidea CUDA cores."