Model Predictive Control Noorderzijlvest

Jan Gooijer: “Slim waterbeheer is slim sturen. Beheren op basis van modelverwachtingen. Kansen die ontstaan door technologische ontwikkeling naar je toe trekken, en benutten om het operationele waterbeheer veiliger en duurzamer te maken. We gebruiken computermodellen en software voor waterbeheer en energiebeheer en daaraan gekoppeld duurzaam energieverbruik. Daar liggen kansen om samen te werken, bijvoorbeeld met het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier. We gebruiken allebei dezelfde software.”

Wat is Model Predictive Control Noorderzijlvest?
“Een modellentrein gebouwd in ControlNext. Bij ons heet het ‘Gemaalbeheer op basis van modelverwachtingen’. Tot voor kort werden de gemalen aangestuurd op basis van werkelijk gevallen neerslag. De medewerkers op de gemalen bepaalden zelf wanneer de pomp aan ging. Nieuw is dat we de gemalen nu aansturen via computeralgoritmen en daarbij uitgaan van voorspellingen, zoals de verwachte neerslag. We zetten een gemaal dus niet aan omdat de waterstand stijgt, maar omdat er regen komt. Of we zetten het gemaal juist nog even niet aan omdat we weten dat de energieprijs de komende uren gaat dalen.”

“Het optimaliseren van zulke multidimensionale problemen verloopt via meerdere stappen. Concreet: externe informatie over neerslag en getijvorming vormt de input voor een hydrologisch model. De output van het hydrologische model vormt de input van een hydraulisch model waarin de watergangen zitten. Daarna worden de berekeningen vertaald naar de inzet van de kunstwerken. Daar is ook een optimalisatieroutine in aangebracht, waardoor je rekening kunt houden met allerlei factoren, zoals werktijden van medewerkers, energietarieven.”

Wat levert het systeem concreet op?
“Vergrote hoogwaterveiligheid omdat je vroegtijdig anticipeert op neerslag en al vooruit begint te malen. Pompen voor de bui valt. Door verlaging van de waterstand ontstaat er trek in het systeem en dat is cruciaal voor het verlagen van de maximale waterstanden. Er ontstaan minder hoge waterstanden. Het risico op calamiteiten wordt daardoor dus kleiner.”

Wat merkt de burger er van?
“Het is de bedoeling dat de burger juist minder merkt van waterbeheer, omdat de dreiging van hoogwater vermindert. Misschien dat een oplettende burger zich wel gaat afvragen waarom er een gemaal aanslaat terwijl er geen vuiltje aan de lucht is. Zo zouden mensen het in de praktijk kunnen ervaren. Geïnteresseerde burgers die ons aanspreken op het waterpeil kunnen we laten zien dat we vooruit werken.”

Wat moet er gebeuren om het project te laten slagen?
“Het vraagt een nieuwe manier van denken. Medewerkers moeten de gangbare intuïtieve manier van werken leren loslaten, en leren om op de modellen te vertrouwen. Ze moeten weten dat het sturingsmodel elke 15 minuten een update krijgt, en zichzelf snel corrigeert als er geen regen valt terwijl dat wel voorspeld was. Ze moeten weten dat er terugvalopties zijn, en dat niet meteen de hele watergang wordt leeggepompt als de voorspelling niet blijkt te kloppen. Om dat vertrouwen te laten groeien is het belangrijk om met elkaar in gesprek te blijven en de ontwikkelingen te blijven volgen. Met elkaar logisch blijven nadenken: wat vinden we ervan?

Toekomstperspectief?
“Op dit moment is een kwart van onze gemalen aangesloten op het sturingssysteem, vooral de grote. Het is bekend dat de modellen stand alone goed functioneren, maar blijft dat ook zo als het ene model wordt overspoeld met grote hoeveelheden data afkomstig van een ander model? Is de software daar tegen bestand? Het komende stormseizoen wordt het systeem verder getest en geoptimaliseerd. Daarnaast is uitbreiding van het sturingssysteem mogelijk. Het idee vindt al navolging in de afvalwaterketen. Ook de persleiding van het riool wordt aangestuurd op basis van weersverwachtingen. Wenkend perspectief zit in duurzaamheid: dat wij als waterbeheerders onze gemalen slim gaan inzetten als een soort batterij.”

foto Michiel Jelijs, www.flickr.com