AMBIENT INTELLIGENCE
Onderzoeksgroep
Lectoraat Ambient Intelligence – saxion.nl/ami

Inleiding

Als onderdeel van het Horizon 2020 SUSTENANCE-project (https://www.h2020sustenance.eu) werken 21 partners uit Denemarken, Nederland, Polen en India samen aan het ontwikkelen van duurzame energieoplossingen om nieuwe koolstofarme en energieneutrale gemeenschappen te realiseren en te versterken. Het uiteindelijke doel is om lokale energiegemeenschappen mogelijk te maken die (bijna) autarkisch kunnen opereren, los van de hoofdnetwerken, als “energie-eilanden”, waarbij het gebruik van duurzame energiebronnen wordt gestimuleerd en de uitstoot van koolstof wordt geminimaliseerd.

Het SUSTENANCE-project streeft naar optimale integratie van lokaal beschikbare hernieuwbare energiebronnen; bijvoorbeeld, zonnepanelen (PV) kunnen worden gebruikt om een elektrische auto op te laden of om direct apparaten in huis van stroom te voorzien. Overtollige zonne- of windenergie kan ook worden opgeslagen in een grote batterij, zodat deze later gebruikt kan worden voor energie-intensieve apparaten, zonder afhankelijk te zijn van het hoofdnet.

Een belangrijk doel is om deze gemeenschappen met minimale afhankelijkheid van het hoofdnet te laten functioneren door hernieuwbare energiebronnen efficiënt te integreren. Ter ondersteuning hiervan is het IECON-framework (IoT Edge Computing for Carbon Neutral Communities) ontwikkeld. Dit biedt software-infrastructuur voor IoT-gegevensverzameling, opslag en energiebeheer. IECON wordt geïmplementeerd op Raspberry Pi-apparaten in elk huishouden, waardoor realtime gegevensverzameling en verwerking aan de rand mogelijk is.

Dergelijke gedetailleerde gegevens over energieverbruik en -productie per huishouden vormen waardevolle input voor energievoorspellingen en zijn dus zeer waardevol voor energieleveranciers. Deze gegevens zijn echter ook privacygevoelig, en huishoudens zouden hun gegevens niet zomaar gratis moeten weggeven. De vraag die dit project probeert te beantwoorden is: hoe kunnen huishoudens hun energiegegevens betrouwbaar en veilig delen, terwijl ze de controle behouden over wie de gegevens gebruikt en waarvoor? Uiteindelijk willen we geïnteresseerde consumenten in staat stellen om, als zij dat willen, hun energiegegevens te gelde te maken.

In dit project onderzoeken we dataspaces als een mogelijke oplossing voor dit probleem.

Waarom dataspaces en ids van belang zijn voor europa’s energierevolutie

Naarmate Europa de energietransitie versnelt, wordt data een cruciaal bezit. De Europese Unie heeft het concept van dataspaces geïntroduceerd als onderdeel van haar bredere digitale strategie om soevereine, veilige en betrouwbare gegevensdeling tussen organisaties, sectoren en landen te waarborgen. Dataspaces zijn gedecentraliseerde ecosystemen waarin gegevensaanbieders en -gebruikers gegevens kunnen uitwisselen onder goed gedefinieerde regels, waarbij gegevenssoevereiniteit, privacy en veiligheid behouden blijven.

In de energiesector maken dataspaces het mogelijk voor lokale energiegemeenschappen om gegevens over energieverbruik, -productie en -beheer veilig te delen met andere belanghebbenden zoals elkaar, nutsbedrijven, netbeheerders of dienstverleners, terwijl ze de controle over hun gegevens behouden. Deze transparantie bevordert een betere coördinatie van energiebronnen, optimaliseert de netstabiliteit en versnelt de integratie van hernieuwbare energie.

Het International Data Spaces (IDS) initiatief is een belangrijke facilitator voor dergelijke dataspaces in Europa. IDS biedt een gestandaardiseerde architectuur en open-source softwarecomponenten die betrouwbare gegevensdeling mogelijk maken, terwijl het gebruiksbeleid wordt gehandhaafd en privacy wordt beschermd. Het integreren van IDS-connectors in IoT-frameworks zoals IECON is essentieel om veilige en interoperabele gegevensuitwisseling tussen gedistribueerde energiebronnen, microgrids en energiegemeenschappen mogelijk te maken.

Huidige status

IECON verzamelt realtime energiegegevens van woningen en stuurt deze naar een centrale server die een Energy Management System (EMS) beheert. IECON draait efficiënt op apparaten zoals de Raspberry Pi en verwerkt gegevens lokaal aan de rand, wat zorgt voor betrouwbare werking, zelfs bij internetstoringen of cyberaanvallen. Het beheert activa zoals EV-laders, batterijen en warmtepompen om gemeenschappen te helpen hun energieverbruik te optimaliseren.

Momenteel is de architectuur van IECON grotendeels gecentraliseerd, wat de controle van gemeenschapsleden over hun gegevens en de manier waarop deze buiten hun lokale netwerk worden gedeeld, beperkt. Om het volledige potentieel van lokale energiegemeenschappen te benutten, is een verschuiving naar een volledig gedistribueerd systeem nodig dat gegevenssoevereiniteit en privacy waarborgt, en gemeenschappen laat beslissen wie toegang heeft tot hun gegevens en onder welke voorwaarden.

Dit vereist de implementatie van open, gestandaardiseerde en veilige gegevensdelingsconnectors op basis van de principes van International Data Spaces (IDS). IDS biedt een vertrouwd kader voor veilige gegevensuitwisseling, waardoor energiedataspaces ontstaan waarin gemeenschappen, netbeheerders en dienstverleners veilig kunnen samenwerken. Het integreren van IDS-connectors zal IECON transformeren tot een gedistribueerd platform dat de controle over gegevens teruggeeft aan gemeenschappen, interoperabiliteit tussen energiewijken ondersteunt en nieuwe energiemarktmodellen zoals peer-to-peer handel mogelijk maakt.

Doelstelling

Het hoofddoel van deze afstudeeropdracht is het uitbreiden van het IECON-framework met ondersteuning voor IDS-connectors op edge-apparaten, zodat veilige en soevereine gegevensuitwisseling binnen energiedataspaces mogelijk wordt.

Doelen

Het project richt zich specifiek op:

• Het onderzoeken van het concept van dataspaces en bestaande open-source IDS-connectorimplementaties zoals de Eclipse Dataspace Connector en de TNO Security Gateway.
• Het uitvoeren van interviews met belanghebbenden en het verzamelen van vereisten om de behoeften en zorgen van lokale energiegemeenschappen en externe partners te begrijpen.
• Het definiëren van functionele en niet-functionele vereisten voor de integratie van IDS-connectors in het IECON-framework.
• Het ontwerpen en implementeren van een IDS-connector module die compatibel is met resource-beperkte edge-apparaten zoals de Raspberry Pi.
• Het ontwikkelen of aanpassen van een geschikt datamodel om gestandaardiseerde, beleidsgestuurde gegevensdeling binnen energiedataspaces mogelijk te maken.
• Het demonstreren van hoe de IDS-integratie veilige en gecontroleerde gegevensuitwisseling tussen lokale energiegemeenschappen en externe belanghebbenden faciliteert.
• Het evalueren van de prestaties, beveiliging en schaalbaarheid van de IDS-connector op het IECON-platform.

Praktische informatie

Contact:
Pieter Zeilstra (p.w.zeilstra@saxion.nl),