FEWS-regeling Groene Gemalen bij Vallei en Veluwe
- Opdrachtgever
- Waterschap Vallei & Veluwe
- Jaar
- 2026
- Locatie
- Apeldoorn
Binnen een half jaar voor twee gemalen een automatische aansturing maken die rekening houdt met de energiekosten en duurzaamheid? Het is mogelijk! Dit door een goede samenwerking met waterschap Vallei en Veluwe en de inzet van een deep-learning model (LSTM) voor de afvoerverwachtingen. Deze innovatieve methode voor het berekenen van de afvoer naar de gemalen toe, kan relatief snel worden opgezet en getest, en biedt bruikbare uitkomsten voor gebruik in operationele aansturing. Met de afronding van dit project hebben nu niet alleen twee gemalen aangesloten op een duurzame regeling, maar ook weer meer ervaring opgedaan met deep-learning modellering in het operationeel waterbeheer.
De uitdaging
Steeds meer waterschappen zijn opzoek naar manieren om energiekosten te besparen en hun duurzaamheidsdoelstellingen te behalen, zo ook waterschap Vallei en Veluwe. Eén van de manieren om dit te bereiken is het slimmer aansturen van de oppervlaktewatergemalen (Slim Malen). Door de pompmomenten te verplaatsen naar momenten waarin er goedkope en duurzame energie beschikbaar is, wordt geld en CO2-emissie bespaard. Natuurlijk moeten de doelstellingen vanuit peilbeheer tegelijkertijd ook behaald worden. De uitdaging van dit project is om Slim Malen regeling te implementeren op twee gemalen, waarin de opzet ook gelijk een blauwdruk is voor het toepassen van Slim Malen voor andere gemalen van waterschap Vallei en Veluwe.
Onze oplossing
Met de berekende hoeveelheid water die verpompt moet worden gaat RTC vervolgens het optimale pompmomenten berekenen. RTC-Tools is en open-source softwarepakket ontwikkeld door Deltares voor het optimaliseren en simuleren van watersystemen en kunstwerken. In samenspraak met de peilbeheerder van dienst en andere collega’s van Vallei en Veluwe hebben uiteindelijk gekozen voor een schematisatie waarin het gehele afvoergebied van één gemaal gerepresenteerd wordt door één bucket. Voor deze bucket optimaliseert RTC de pompmomenten zodat er zoveel mogelijk gepompt wordt wanneer de energieprijs het laagst is terwijl het waterpeil altijd binnen de gestelde marges blijft.
Het versturen van het pompadvies naar TMX, het telemetriesysteem van Waterschap Vallei en Veluwe, maakt de aansturing compleet. Daarbij is ook belangrijk dat de gebruiker inzicht heeft in de pompvoorspellingen, om eventueel in te grijpen, maar ook om meer begrip te krijgen van de werking van het gehele systeem. Een display in FEWS helpt de beheerders met begrijpen waarom de regeling bepaalde pompmomenten kiest, of juist waarom pompen nog even uitgesteld wordt tot een goedkoper of duurzamer moment (zie Figuur 3).
Het begint allemaal bij de opzet, die er in dit project uit ziet zoals geschematiseerd in Figuur 1. Hierin is te zien dat we de afvoerverwachting maken op basis van weersvoorspellingen en een LSTM-model (Long Short Term Memory). De gesimuleerde afvoer wordt vervolgens gebruikt om samen met een energiesignaal het ideale pompmoment te bepalen met een optimalsiatiemodel ontwikkeld in RTC-Tools. Deze pompmomenten worden automatisch doorgestuurd door naar het gemaal, dat dus in deze opzet volledig automatisch draait rekening houdend met de energiekosten en duurzaamheid. Bij waterschap Vallei en Veluwe hebben we deze opzet uitgewerkt voor de gemalen Nijkerk en Putten en geoperationaliseerd in Delft-FEWS.
In plaats van een klassiek neerslagafvoermodel hebben we in dit project gekozen voor LSTM, een deep learning techniek met een recurrent neural network (RNN) architectuur. Voor beide gebieden hebben we een apart LSTM-model ontwikkeld. Tijdens de training van het model bleek het meeste werk te zitten in de voorbewerking van de invoergegevens. Zo is het bijvoorbeeld ook voor dit type model een uitdaging om deze goed te trainen op debieten bij een onnatuurlijk afvoerpunt zoals een gemaal. Toch blijft dit een minder gedetailleerde exercitie dan bij het ontwikkelen van een fysisch model, waarin je vooral minder afhankelijk bent van de hoeveelheid beschikbare ruimtelijke data.
Het resultaat
Doel bereikt, gemaal Nijkerk en Putten worden in real-time aangestuurd door deze regeling! Bovendien laat dit zien dat met deze relatief eenvoudige opzet gemalen voorzien kunnen worden met een pompadvies dat rekening houdt met de energiekosten en duurzaamheid. Dat is precies waar we bij Nelen & Schuurmans blij van worden, het implementeren van innovatieve technieken in de praktijk. Zo dragen we bij aan een datagedreven en duurzame toekomst.
Alle cases