SmartGrid

Future energy

Inleiding

Links: zeven huizen met zonnepanelen kunnen allemaal op één batterij worden aangesloten. Of is (rechts) een configuratie van twee batterijen, en minder kabels een goedkoper alternatief?

Groene energie is de energie van de toekomst, en zelf produceren is de mode van nu. Veel huizen hebben tegenwoordig zonnepanelen, windmolens of andere installaties om zelf energie mee te produceren. Fortuinlijk genoeg produceren die installaties vaak meer dan voor eigen consumptie nodig is. Het overschot zou kunnen worden terugverkocht aan de leverancier, maar de infrastructuur (het grid) is daar veelal niet op berekend. Om de pieken in consumptie en produktie te kunnen managen moeten er batterijen geplaatst worden.

Voor een feasibility study zijn drie dummy-woonwijken opgesteld, met daarin vijf batterijen. De huizen hebben zonnepanelen met een maximale output, de batterijen hebben een maximale capaciteit. Exacte data kun je vinden in deze bestanden.

Wijk #1

Wijk #2

Wijk #3

Opdracht

a) Verbind alle huizen in de drie wijken aan een batterij. De maximumcapaciteit van de huizen mag die van de batterijen uiteraard niet overschrijden.

De batterijen kosten 5000 per stuk. De kabels kosten 9 per grid-segment. De kabels liggen op de gridlijnen, mogen ook gridpunten met een huis passeren, en de afstand van een huis tot een batterij wordt berekend volgens de manhattan distance.

b) Bereken de kosten voor de in a) geconfigureerde wijk. Probeer je grid te optimaliseren en vind een zo goed mogelijke configuratie van kabels.

Nu is het zo, dat de batterijen misschien niet op de best mogelijke plaatsen staan. Het verplaatsen van batterijen vercompliceert de zaak enorm, maar de opdrachtgever wil het toch proberen, om inzicht in het probleem te krijgen.

c) Verplaats de batterijen, en probeer een beter resultaat te realiseren.

Het bedrijf SmartBatteryCompany heeft recentelijk drie types batterijen ontwikkeld, met verschillende capaciteiten en verschillende prijzen.

Batterijtype	Capaciteit	Prijs
PowerStar	450	900
Imerse-II	900	1350
Imerse-III	1800	1800

Probeer een betere configuratie voor de wijk te vinden met deze batterijen, je mag er zoveel gebruiken als je wil en kunnen op ieder gridpunt zonder huis geplaatst worden.

d) Optimaliseer het smartGrid voor de drie wijken.

Advanced

Nieuwe wetgeving vereist dat waar kabels onder een huis doorgaan, de bewoners een compensatie van 5000 mogen ontvangen. Dit verandert het schema enorm.

e) Optimaliseer het smartGrid voor de drie wijken, met inachtneming van de nieuwe compensatieregeling.

f) Maak zelf een aantal batterij-schema's zoals in d), en kijk welke makkelijker en welke moeilijk op te lossen zijn.

Questions & Answers

Deze questions & answers dienen ter verduidelijking van de case.

1) Mogen batterijen aan elkaar verbonden zijn?

Nee, ook niet via een huis.

2) Mogen huizen aan elkaar verbonden zijn?

Nee. Kabels van huizen mogen wel over/onder elkaar doorlopen. Je betaalt in dat geval nog steeds voor ieder kabelsegment. Er is dus geen kostenvermindering.

[Update Spring 2018]: Als je wil mag je een variant maken van de wijk waarin de kabelsegmenten wel gedeeld worden, om te vergelijken met de resultaten van de oorspronkelijke variant. Dit telt als case progressie. Je mag uiteraard ook bij de oorspronkelijke casetekst blijven.

3) Mag een huis aan meerdere batterijen verbonden zijn?

Nee.

4) Mogen kabels van verschillende batterijen over het hetzelfde gridpunt of gridsegment lopen?

Ja. Functioneel blijven de kabels gescheiden en er is geen kostenvermindering. Dit voorkomt kortsluiting. Als je een visuele representatie maakt is het verstandig om ze uit elkaar te kunnen houden, bijvoorbeeld met kleuren, zodat je in geval van kruisende kabels goed kunt volgen welke kabel waarheen loopt.

5) Is er een huis dubbel genoteerd in wijk3_huizen.csv?

Ja, foutje van de zaak. Huizen 19 en 63 staan per ongeluk beiden op (1, 28). Je kunt huis 63 negeren voor deze case.

Links & Trivia

De eerste versie van deze case is in juni 2017 ontwikkeld door Jasper Bakker en Stijn Verdenius in het kader van Advanced Heuristics. Het oorspronkelijke idee kwam van oud-heuristiekenstudent Alex Wittebrood.

Terug

Terug naar de Heuristieken hoofdpagina.