Korting op opladen auto’s langs de snelweg vermindert files

Het laden van elektrische auto’s kan een zware belasting zijn voor het elektriciteitsnet. En auto-forenzen kunnen files veroorzaken. Promovendus Carlo Cenedese koppelde energiegebruik en transport met behulp van Speltheorie en produceerde een algoritme dat berekent hoe je genoeg individuen kunt overhalen om hun gedrag aan te passen, zodat beide problemen worden voorkomen. Hij verdedigt zijn proefschrift op 16 april.

Collectief gedrag komt vaak voort uit individuele keuzes. Wanneer alle eigenaars van elektrische auto’s ze na werk aan de lader leggen geeft dat een piekbelasting van het elektriciteitsnet. En wanneer alle forenzen om exact 9 uur op hun werk willen zijn, zorgt dat voor een piek in gebruik van wegen en het OV. ‘Het is mogelijk om ze een duwtje te geven waardoor ze hun gedrag veranderen, maar hoe je dat precies moet doen weten we alleen door veel uitproberen’, zegt Carlo Cenedese. Daarom pakte hij het probleem fundamenteel aan, met behulp van Speltheorie. Het resultaat hiervan is dat hij nu kan schatten welk effect ingrepen hebben op het gedrag.

Verkeersdruk

Speltheorie bestaat al bijna een eeuw en is een manier om te bestuderen hoe een aantal ‘spelers’ tot optimale besluiten komen via enkele spelrondes. ‘Die spellen bereiken uiteindelijk een zogeheten Nash-evenwicht, waarbij voor alle spelers het resultaat niet meer verbetert wanneer ze hun keuze aanpassen’, legt Cenedese uit. De laatste jaren is de theorie ook toegepast op spellen die over netwerken plaatsvinden. Het onderzoek van de promovendus is geënt op dit latere werk.

‘Eerst heb ik de theorie gegeneraliseerd voor een klasse spellen die plaatsvinden via een gericht netwerk, waarin de informatie maar één kant op gaat.’ Eerder werk was gebaseerd op ongerichte netwerken, waarin informatie naar twee kanten stroomt. Zijn tweede bijdrage was het ontwikkelen van een algoritme dat netwerkspellen efficiënter kan oplossen. Vervolgens paste hij dit alles toe op twee praktische problemen: het laden van elektrische auto’s en het verminderen van de verkeersdruk tijdens de spits.

Voorspellen

‘In Speltheorie nemen we doorgaans aan dat deelnemers volledig rationele beslissingen nemen. Ik heb een aanpak gebruikt met een gedeeltelijke rationaliteit.’ Dit deed hij door een tweeledige aanpak, waarin naast rationele besluiten ook andere factoren een rol spelen. ‘In z’n algemeenheid zullen mensen rationele besluiten willen nemen. Maar vanuit de sociologie weten we ook dat ze vaak de neiging hebben om gedrag van succesvolle medespelers te imiteren.’

In een van zijn modellen liet Cenedese de spelers eerst een selectie maken uit alle mogelijke keuzes, pas daarna volgde een rationele beslissing. Hierdoor is hij in staat om verschillende parameters bij te stellen en te zien welk effect dat heeft op het verloop van het spel. ‘Op die manier kunnen we voorspellen welke stimulans zorgt voor de gewenste uitkomst.’ Een voorbeeld is het geven van een korting op laden van de auto buiten de piekuren. Als die korting te groot is, gaat iedereen later laden wat alleen zorgt voor een verschuiving van de piek.

Filebestrijding

Cenedese paste zijn model ook toe op verkeersdrukte. ‘Wanneer we gebruikers van elektrische auto’s kunnen verleiden om tijdens drukte even van de weg te gaan via een korting bij een laadstation zou dat de verkeersdoorstroming verbeteren.’ Simulaties met echte verkeersinformatie van de snelweg A13 tussen Den Haag en Rotterdam, een plek met veel files, laat zien dat die doorstroming aanzienlijk verbetert wanneer je slechts een deel van de elektrische auto’s van de weg kunt halen. ‘En de kosten van die korting vallen in het niet bij de vele miljoenen die we nu aan filebestrijding uitgeven.’

Het systeem dat Cenedese ontwikkelde kan voorspellen hoe complexe ‘spellen’ zijn op te lossen. Het is relatief eenvoudig die uitkomsten toe te passen. ‘Natuurlijk moet iemand betalen voor de stimulansen. En er is een systeem nodig waarmee je automobilisten kunt attenderen op de korting die ze kunnen krijgen.’ Hij voorziet een platform, bijvoorbeeld een app, dat forenzen een kleine korting biedt om iets later van huis te gaan, of elektrische rijders verlijdt om een drukke weg te verlaten voor korting bij een laadstation. ‘In veel gevallen zal een korte stop daar de reistijd nauwelijks verlengen, terwijl het effect op de gehele verkeersdoorstroming fors is.’ Een vergelijkbare oplossing is mogelijk voor het OV. ‘Gebruikers zouden een korting kunnen krijgen wanneer ze wat later vertrekken. Dat is eenvoudig te integreren in de OV-app op je telefoon.’

Carlo Cenedese verdedigt zijn proefschrift ‘Multi-agent network games with applications in smart electric mobility’ op 16 april om 11:00 ‘s morgens aan de RUG. Zijn onderzoek is verricht bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG) en werd gefinancierd via een NWO-Vidi beurs van zijn begeleider prof. dr. ir. Ming Cao. De tweede begeleider was prof. dr. ir. Jacquelien Scherpen, met als externe begeleider prof. Sergio Grammatico (TU Delft. Cenedese werkt inmiddels als postdoc aan de ETH Zürich (Zwitserland).