Waterpeilbeheer dat vooruitkijkt naar het weer en de prijs

Netcongestie en het gemaalverbruik

Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier wilde bijdragen aan het vermijden van netcongestie door het energieverbruik van zijn gemaal in de Waterlandse Boezem te laten meebewegen met de beschikbaarheid van energie. Dat kan in principe, want het water in de boezem werkt zelf als buffer: het waterschap mag zelf beslissen wanneer er gepompt wordt.

In de praktijk is die vrijheid smaller dan hij lijkt. Er zit een harde grens aan: het peil mag niet zo ver oplopen dat er ergens water over de rand komt. En bij zware regenval of langdurige droogte verschuift die grens sneller dan een bedieningsschema kan volgen. De bestaande aanpak was daar niet op gebouwd, waardoor het waterschap of te vroeg pompte, of op het duurste moment.

Hybride modelpredictieve regeling

Eerst een analyse van het bestaande waterbeheersysteem om vast te stellen waar het werkelijk knelde. Daarna een hybride modelpredictieve regeling, die op realtime weersvoorspellingen de waterinlaat en de pompschema’s optimaliseert.

De kern is niet-lineaire modelpredictieve regeling. Die zoekt continu de goedkoopste weg door de komende periode, gegeven de verwachte instroom en de peilgrenzen als harde randvoorwaarde. Hybride, omdat de pompen aan- of uitstaan en niet vloeiend regelbaar zijn: de optimalisatie moet dus discrete schakelmomenten kiezen, niet alleen een vermogen.

Het softwareplatform is op maat gebouwd en sluit aan op de bestaande infrastructuur van het waterschap, zodat pompschema’s dynamisch meebewegen met het voorspelde weer.

Peilbeheersing en verschuiving van het verbruik

• Waterstanden binnen de gewenste grenzen, ook tijdens extreme weersomslagen. Het risico op zowel overstroming als watertekort daalde sterk.
• Dertig procent lagere energiekosten van de pompen op jaarbasis.
• Verbruik dat meebeweegt met beschikbaarheid, wat precies de bijdrage aan het vermijden van netcongestie is die het waterschap zocht.

Een buffer vraagt een voorspelling

Een buffer is pas een buffer als je vooruit kunt kijken. Water in een boezem, warmte in een gebouw en stoom in een vat zijn op schemaniveau hetzelfde: opslag met een harde bovengrens, waarvan de waarde volledig zit in het moment waarop je hem vult of leegt. Zonder voorspelling is het alleen maar volume.

Dezelfde redenering draait bij Nefit op een woning in plaats van een polder: het huis als thermische batterij, de boezem als waterbatterij. De randvoorwaarde heet daar comfort en hier peilgrens; de regelaar erboven is dezelfde.