We gebruiken elektriciteit steeds vaker als vervanging van fossiele brandstoffen voor onze verwarming, vervoer, en industrie. Onze elektriciteitsvereisten zullen enorm stijgen in de volgende jaren. En als we niks ondernemen, hebben we binnenkort misschien zelfs niet genoeg elektriciteit om het licht te laten branden.
Kleren 
Ondergoed
Laptop
2de laptop
Muis
Toetsenbord
Ik denk dat ik alles heb. Het is dinsdag, iets na 6 uur in de ochtend. Mijn koffer staat klaar en mijn materiaal ligt al in de auto. Ik ga nu vertrekken, want ik moet ten laatste tegen 8 uur in Zaventem zijn voor de start van de Hackathon. Het worden 3 lange dagen, maar ik kijk er wel naar uit.
Tijdens de Hackathon werken we 3 dagen lang aan het verbeteren van hoogspanningstransformatoren. We sleutelen natuurlijk niet letterlijk aan zo’n transformator, maar we proberen een oplossing te bedenken om ze optimaal te kunnen inzetten in het Belgische hoogspanningsnet. Dit is nodig om de nood naar elektriciteit in de toekomst te verhelpen. En laat transformatoren nu net een sleutelonderdeel zijn hierin.
Transformatoren
Transformatoren zijn toestellen die in staat zijn om elektrische spanning te verhogen of verlagen. Uit onze stopcontacten komt een spanning van 230 Volt. Maar de spanning die energiecentrales op het net zetten is meer dan 1000 keer zo groot. Gaandeweg verlagen we deze hoogspanning naar de 230 Volt die uit onze stopcontacten komt. In België zorgt Elia voor de uitbouw en het onderhoud van ons hoogspanningsnet. Elia is de schakel die ervoor zorgt dat de elektriciteit van de energiecentrales over heel België beschikbaar is, zodat nutsbedrijven zoals Fluvius het verder kunnen verdelen tot in onze huiskamer.
Om deze hoogspanning om te vormen tot de laagspanning die we gebruiken, maakt Elia gebruik van transformatoren. Wij maken zelf ook elke dag gebruik van transformatoren. Denk bijvoorbeeld aan de blok die je in het stopcontact steekt om je smartphone op te laden. Hier zit ook een transformator in om de 230 Volt van het stopcontact om te zetten in de 12 Volt die je smartphone nodig heeft.
Transformatoren bestaan uit een kern, vaak in de vorm van een vierkante donut, waarbij er koperen windingen rond tegenoverstaande kanten zitten. Het aantal windingen aan elke kant bepaalt de omvormingsfactor van de transformator. De windingen aan de kant van de toevoer van elektriciteit, maken een elektromagnetisch veld dat de kern overbrengt naar de andere windingen. Daar zetten de andere windingen het terug om in een lagere of hogere spanning.
Warmte kan een probleem vormen bij transformatoren. Wanneer we een transformator belasten, warmt het namelijk op. Dit kan je ook voelen wanneer je je smartphone aan het opladen bent. De blok die in het stopcontact zit, zal dan ook warm worden. Op zich is dit volledig normaal, maar wanneer zo’n transformator te warm wordt, raken we wel in de problemen. De levensduur van zo’n transformator zal verminderen naarmate het vaker te warm wordt, en hoewel je voor je smartphone gewoon een nieuwe lader vandaag besteld en morgen in huis hebt, gaat de looptijd voor het bestellen en installeren van een hoogspanningstransformator over jaren. Ja, geen weken, of maanden, maar jaren.
Hackathon
De rit ging vlotjes. Ik kwam tegen kwart voor 8 aan in Zaventem. Hier zal de 2025 editie van de Hackathon van Elia doorgaan. Er zijn 15 teams die gaan deelnemen aan deze Hackathon. Dit kunnen groepen werknemers van bepaalde bedrijven zijn, studenten van universiteiten, of zelfs avontuurlijke enkelingen die zich solo inschreven en ter plaatse een groepje vormen met andere solisten.
Tijdens de Hackathon gaan we 2 uitdagingen aan om een oplossing te bedenken waarmee we kunnen berekenen hoe hard we zo’n transformator kunnen belasten, zonder dat de voorziene levensduur ervan daalt. De 1ste uitdaging is de ontwikkeling van een AI-model dat de temperatuur van de transformator kan voorspellen, gegeven de belasting, omgevingstemperatuur, vochtigheid van de lucht, windsnelheden, etc.…
De 2de uitdaging is het bedenken van een strategie om de transformatoren zo optimaal mogelijk te benutten, gegeven de voorspellingen die we kunnen doen met het AI-model. Op het einde pitchen we onze strategie en krijgen we punten van een jury, waarna ze de winnaar bepalen.
De venue van de Hackathon zal elke dag open zijn vanaf 5 uur ‘s morgens en pas sluiten om middernacht. We zijn vrij om te komen en gaan wanneer we willen, maar we zullen de tijd nodig hebben om na 3 dagen met een oplossing te komen. En de klok tikt al.
Na de introducties en teamverdeling is het tijd om eraan te beginnen.
Random Forest
Het model dat we gebruiken, zal een Random Forest zijn. Random Forest is een AI-algoritme dat een waarde voorspelt, zoals de temperatuur van een transformator, aan de hand van verschillende datapunten, zoals de omgevingstemperatuur, leeftijd van de transformator, belasting, etc... Zo’n Random Forest maakt eigenlijk willekeurige beslissingsbomen (vandaar de naam Random Forest) en kijkt welke er goede resultaten geven en welke niet. Deze verbeteren ze dan geleidelijk aan tot je een beslissingsboom hebt die accuraat resultaten geeft. 1 van de takken van zo’n beslissingsboom kan dus zijn: “Als de transformator een koelingsventilator heeft, en de buitentemperatuur ligt tussen 20°C en 22°C, en de belasting ligt tussen 500MW en 550MW, en de transformator is 19 jaar oud, dan zal de werkingstemperatuur 36,4°C zijn”. De beslissingsbomen maken we echter niet zelf. We geven de software gewoon een reeks datapunten uit het verleden en de effectieve temperaturen die er toen waren, en vragen het dan om een model te maken dat zo dicht mogelijk bij die effectieve temperaturen komt. Hoe het model de uiteindelijke beslissingsboom maakt, weten we eigenlijk niet. Vandaar noemen we dit ook wel een Black Box model, alles gebeurt namelijk in de zwarte doos. Wanneer het model voldoende getraind heeft met de historische data, kunnen we het nieuwe data geven van de nabije toekomst en zal het voorspellen wat de temperatuur zal zijn.
Strategie
Het bepalen van de strategie om een transformator veilig te kunnen belasten is iets minder technisch, maar zeker even uitdagend. We komen tot het inzicht dat, wanneer we een goed werkend voorspellingsmodel hebben, we ook de vermindering van de levensduur door hogere temperaturen van de transformator kunnen berekenen. Wanneer we dus een transformator hebben die normaal nog 50 jaar kan meegaan, maar die we over 40 jaar gepland vervangen, kunnen we deze transformator belasten tot een punt waar de levensduur maximaal 10 jaar vermindert, en toch nog de geplande uitdienststelling bereiken. Dit idee zal dan ook de basis vormen van de pitch die we op het einde van de Hackathon moeten geven.
Lange dagen
Ik heb een hotel vlak bij de locatie geboekt en maar goed ook. De eerste dag sluiten we pas tegen middernacht af, en na een korte wandeling kan ik een douche nemen en in mijn bed vallen. Om 6h gaat de wekker echter alweer, want we hebben nog veel te doen. Ook de tweede dag sluiten we pas af rond middernacht en op dag 3 bijten we nog even door om alles af te krijgen. We werken ons model nog bij tot het laatste moment voor ze de resultaten definitief vastleggen. We bereiken uiteindelijk de 5de plaats in de rankschikking van meest accurate modellen. Zeker een eerbare plaats, vooral wanneer we zien dat de eerste 5 plaatsen zeer dicht bij elkaar liggen qua RMSE-score.
De koploper heeft een score van 3,17 en wij zitten aan 3,95. Het team op de 6de plaats zit echter al aan 5,16, wat meer verschil is met ons dan wij met de eerste plaats.
De score van het model is echter maar 1 van de maatstaven die de winnaar bepalen, dus we gebruiken onze laatste restjes energie nog om een overtuigende pitch te brengen voor de jury. En hoewel zo’n pitch maar 3 minuten mag duren, voelt het toch eerder aan als 3 uur. Maar goed, het zit erop. Het waren 3 lange en vermoeiende dagen, maar we zijn trots op wat we bereikt hebben.
De winnaar
We kijken ook nog naar de pitches van de andere teams en er zitten sterke kandidaten tussen. Nadat de laatste pitch gegeven is, neemt de jury nog even tijd om de winnaar te bepalen. Lang hebben ze echter niet nodig. Het NOX Energy team wint de Hackathon, want ze hadden dan ook alles wat de winnaar nodig had: een ijzersterk model, innovatieve strategie en een interessante pitch.
Het was een leuke ervaring, maar het echte werk begint nu nog maar. Het resultaat dat we behaald hebben is nog maar een zaadje. Het zaadje van een idee dat we nu verder moeten uitwerken. Met wat we geleerd en ontdekt hebben, zien we het echter positief in. Samen kunnen we ervoor zorgen dat het licht blijft branden!
