Wat is een holarchie?
Een holarchie is een systeemmodel dat gebaseerd is op ‘holonen’ (afkomstig van het Griekse woord ‘holos’: geheel). Holonen zijn zelfstandige eenheden die een zekere mate van autonomie bezitten, maar tegelijkertijd onderdeel zijn van een groter geheel en ook onderhevig zijn aan controle vanuit een of meer hogere niveaus. Een holarchie is een systeemconcept dat eigenschappen heeft van zowel een hiërarchisch model, met vaste regels met grote betrouwbaarheid als van een autonoom opererend multi-agent systeem met veel flexibiliteit.
In een holarchisch energiesysteem wordt zoveel mogelijk energie lokaal geproduceerd en gebruikt, waardoor het systeem lokaal in evenwicht wordt gehouden. Dat maakt dat de transportinfrastructuur minder verzwaard hoeft te worden. Door koppeling met andere lokale energiesystemen worden vraag en aanbod afgestemd, waarmee de benodigde autonomie en flexibiliteit verkregen wordt.
Energie-holon
De basis van een holarchie wordt gevormd door energie-holons, die elk energie en data als input en output hebben. Een energie-holon functioneert, wanneer mogelijk, geheel zelfstandig. Soms is samenwerking nodig, dit kan met holons op hetzelfde niveau en soms is het onderdeel van een holon op een hoger niveau. Dit is afhankelijk van het aanbod en de vraag naar energie. Binnen een holarchie heeft de stroom van energie geen vaste route meer. Data zijn de basis voor een intelligent besturingssysteem dat zorgt dat de holarchie binnen vastgestelde afspraken functioneert. Met deze intelligente besturing kan het energiesysteem worden aangepast aan de mogelijkheden en behoeftes, zoals beschikbare flexibiliteit, behoefte aan het balanceren of voorkomen van congestie. Digitalisering, waaronder algoritmes en AI, spelen hierin een cruciale rol. Deze werkwijze kan op lokale, regionale en nationale schaal worden toegepast.
Afbeelding: Visualisatie werking holarchisch energiesysteem
Holon 1 is een ‘all electric’ wijk met energieproducerende woningen, elektrisch vervoer en een buurtbatterij. Deze holon kan in grote mate in zijn eigen energievoorziening voorzien.
Holon 2 is een typische stadswijk, die deels in zijn eigen behoefte kan voorzien, maar regelmatig gebruik zal maken van aanbod van andere holonen.
Holon 3 is een holon in een industriële setting, waarbij gebruik wordt gemaakt van restwarmte en een warmtekrachtkoppeling WKK.
Holon 4 toont een voorbeeld in het landelijk gebied met biogas als belangrijke energiebron, in combinatie met zonne-energie.
Al deze holonen zijn gekoppeld aan een ‘multicommodity’ netwerk van elektriciteit, gas en warmte en data inclusief faciliteiten waarmee verschillende energiedragers opgeslagen en geconverteerd kunnen worden.
Bekijk hier een filmpje waarin een holarchisch systeem wordt toegelicht: https://youtu.be/eyrRJL3FiyA
Ontwikkeling voor holarchisch energiesysteem
Omdat alles met elkaar verbonden raakt en waar mogelijk flexibiliteit wordt benut, zijn energieconversie en opslagsystemen en demandrespons-faciliteiten nodig die passen bij de juiste schaal en toepassing. Om alle duurzame bronnen te kunnen oogsten zijn bovendien efficiënte opweksystemen nodig.
Technologie en energiesysteem
De rol van vraagsturing in het Nederlandse elektriciteitssysteem 2030-2050
Een grote opgave in de gehele energiewaardeketen is het digitaliseringproces, waaronder het smart maken van hardware, het inrichten van een datamanagement systeem,
inclusief cyber security en privacymaatregelen en het ontwikkelen van adequate management en control-systemen, controle rooms inclusief algoritmes en AI.
Daarnaast zijn nieuwe businessmodellen nodig, bijvoorbeeld gebaseerd op transactive energy-concepten, die in staat zijn om dit holarchisch systeem efficiënt te laten functioneren. Tot slot is een getrapt en gebalanceerd stelsel nodig van verantwoordelijkheden en regelgeving met hierbij passende besluitvormingsprocessen. Daarbij is er ruimte voor lokaal maatwerk.
Transactive energy in de Nederlandse context
Dit is onderdeel van de kennisbank systeemintegratie van de Topsector Energie.
