GELIJKSTROOM OP HET LAAGSPANNINGSNET?

integratie
GELIJKSTROOM OP HET
LAAGSPANNINGSNET?
Met de opkomst van duurzame, decentrale energie-opwekcapaciteit laait ook de discussie
over gelijkstroom weer op. Zonnepanelen produceren namelijk gelijkstroom en batterijen
slaan stroom op als gelijkstroom. Liander test binnenkort in Lelystad de mogelijkheden van
gelijkstroom op het laagspanningsnet.
Tekst: David van Baarle, freelance journalist.
Fotografie: Industrie
Met de enorme groei van duurzame opwekcapaciteit en
de toenemende elektrificering komt de discussie over
gelijkstroom versus wisselstroom weer op. Niet vanwege
het feit dat gelijkstroom minder verliezen kent, daarvoor
is een besparing van gemiddeld 5 procent net te klein.
Maar wel omdat gelijkstroom een andere eigenschap heeft
die de techniek een voorsprong geeft op wisselstroom:
de stroom is veel eenvoudiger te controleren omdat wisselstroom met fasen werkt en gelijkstoom niet. Door die
eigenschap zijn er dus ook geen faseverschillen die het
sturen van stroom compliceren. Ook Liander denkt dat
gelijkstroom in sommige gevallen voordelen biedt ten
opzichte van wisselstroom. Maar om echt uitspraken te
kunnen doen over de techniek en eventuele praktische,
economische en juridische belemmeringen, wil de netbeheerder eerst meer ervaring opdoen in afgebakende projecten. Zo’n omgeving wordt hoogstwaarschijnlijk Lelystad
Airport, dat mag uitgroeien tot een volwaardige satelliet
van Schiphol met een langere start- en landingsbaan en de
daarbij horende terminal, bedrijvigheid en infrastructuur.
Naast de luchthaven wordt door de Omala (Ontwikkeling
Maatschappij Airport Lelystad Almere) een bedrijvenpark
gerealiseerd. Dit park, genaamd Airport Garden City, biedt
een uitgelezen kans om een gelijkstroomnet in de praktijk
38
toe te passen. Daarbij heeft Liander gekozen voor een
hybride net van ac (wisselstroom) in het middenspanningsgebied en dc (gelijkstroom) in het laagspanningsgebied. Het bedrijventerrein bij Lelystad is 660 ha groot
en ligt tussen het vliegveld en de snelweg A6. Liander
werkt in dit project samen met gebiedsontwikkelaar
Omala en Lelystad Airport.
Voordelen
Hans Schneider, senior-adviseur energietransitie bij
Liander, is vanaf het begin betrokken bij het dc-project
in Lelystad. ‘Er zijn meerdere redenen waarom dc inte-
IN DE PROEF KIJKEN DE
ONDERZOEKERS NAAR EEN
VIERTAL TOEPASSINGEN
VOOR HET DC- NET
VV+ juli/augustus 2015
VV07 38-41.indd 38
13-07-15 09:53
ressant kan zijn voor de netbeheerders.
Een gelijkstroomnet heeft dunnere kabels
nodig en de omzetverliezen van dc naar
ac dalen. Bovendien kan je door een
slimmer netontwerp de capaciteit van het
net beter benutten, wat tot lagere kosten
leidt. Daarbij moet je wel vooruit blijven
kijken: de grootste kostenpost is namelijk
het graafwerk, dus dat wil je ook in de
toekomst zoveel mogelijk voorkomen.
Ook de levensduur van apparatuur zou
positief kunnen worden beïnvloed door een
dc-netwerk, omdat gelijkstroom geen last
heeft van potentieel negatieve invloeden,
zoals hogere harmonische frequenties.
Echte claims hierop kunnen we echter niet
maken. Dat moet de praktijk nog uitwijzen.’
Toen Omala Liander benaderde om mee
te helpen met een pilot voor een dc-net,
hoefde Liander dan ook niet lang na te
denken. ‘Vooral het feit dat er maar liefst
vijf dc-toepassingen redelijk dicht bij elkaar
werden neergezet, bood een meerwaarde
voor een dc-net’, zegt Schneider.
In de proef kijken de onderzoekers naar
een viertal toepassingen voor het dc-net.
Schneider: ‘De plannen liggen klaar voor
de aanleg van een zonneveld, laadvoorzieningen voor elektrische auto’s, warmtepompen voor de gebouwen en ledverlichting voor de openbare verlichting
en wellicht ook de baanverlichting. Heel
misschien komt daar nog een extra energiebron bij in de vorm van een windparkje,
1. dc-opwekking met windturbines
2. dc-opslag
3. warmtepompen gevoed met dc
4. warmte- en koudeopslag
5. bedrijven krijgen warmte en koude
6. dc-verlichting
Het geplande dc-net in Lelystad.
maar dat zou worden geprojecteerd op een
paar 100 m afstand van het vliegveld. Dicht
bij een vliegveld mogen namelijk geen
windparken worden aangelegd vanwege
de aanvliegroutes. We bekijken nog of de
afstand tussen opwekking en gebruik niet
te groot is, omdat dit bij dc ook weer niet
te groot mag worden vanwege netverliezen.’
Datacenter
Aanvankelijk hadden Omala en Liander
ook een datacenter in de pilot willen
meenemen omdat dit een typische klant
is die profijt zou kunnen hebben van dc.
Zo’n cluster van grote servers gebruikt nu
eenmaal heel veel ac/dc-omvormers. De
genoemde besparingspercentages, en het
feit dat ze geen eigen omvormers hoeven
te kopen, zouden bij een dergelijk grote
energiegebruiker veel besparing kunnen
opleveren. Tot nog toe is er echter nog
geen belangstelling getoond. Datacenters
kijken namelijk naar meer factoren dan
alleen de netconfiguratie en zoeken
vooral naar goedkope grond en voldoende
VV+ juli/augustus 2015
VV07 38-41.indd 39
39
13-07-15 09:53
integratie
Usb-type C
Een ontwikkeling die dc wellicht snel bij de consument zal brengen, is de ontwikkeling van usb-type C. Voor de volledigheid: usb werkt met gelijkspanning. Tim Zijderveld, consultant bij CitTec en vicevoorzitter van de Stichting Gelijkspanning,
is enthousiast over de mogelijkheden van de nieuwe standaard. ‘Waar de huidige generatie usb nog maar een vermogen
van 9 W kan leveren, zal usb-type C 100 W kunnen leveren bij een spanning van 20 V.’
‘En, ook niet onbelangrijk, de stekker is aan beide zijden gelijk. Daarmee kan de kabel dus niet alleen data met meer dan
10 Gbps transporteren, maar tegelijk ook stroom leveren zonder tussenkomst van een adapter. Nieuwe laptops, maar ook
televisies, worden al met de nieuwe standaard uitgerust en hebben dus straks genoeg aan één kabel voor energie en tweerichtingscommunicatie.’
Inmiddels is Apple de eerste fabrikant die de standaard toepast. In de recent aangekondigde Macbook zit ook een usb-type
C-aansluiting. Nog een voordeel van de standaard is dat de stekker net zo dun is als de huidige micro usb-stekkers. Daardoor is de nieuwste Macbook 24 procent dunner is dan de Macbook Air. Apple levert ook adapters bij de nieuwe standaard
om de vertrouwde apparatuur toch te kunnen aansluiten.
Zijderveld verwacht dat woningen over een paar jaar niet meer van de gebruikelijke stopcontacten worden voorzien, maar
bijna alleen nog maar usb-poorten nodig hebben. ‘Ledverlichting, computers en smartphones werken al op gelijkstroom
en hebben een steeds minder hoge spanning nodig. Dankzij de mogelijkheid om ook data over de kabels te sturen, wordt
het huis straks net een grote computer met usb-poorten.’
toegang tot dataverbindingen. Het feit dat
er nog redelijk weinig bekend is over dc in
een laagspanningsnet zal ook meespelen
in het overwegen van de risico’s. Hoewel
die in theorie ook een stuk lager zouden
moeten liggen.
Nog een voordeel van dc zit in dit geval
in het ontwerp van het net. De hele grote
aansluitingen, zoals die van de beoogde
zonnecentrales, zouden als ac-aansluiting
moeten worden aangesloten op een
onderstation op 6 km afstand. Bij een
hybride net kan een van de twee kabels
vervallen omdat de opbrengst van de zonnepanelen direct kan worden gebruikt voor
bijvoorbeeld warmtepompen en het laden
van elektrische auto’s.
Tegelijkertijd verschuift een aantal kosten
wel naar de netbeheerder. Schneider:
‘Gebruikers hoeven niet meer te investeren
in ac/dc-omvormers, zoals bij ict-apparatuur. Voorlopig zouden er nog wel dc/
dc-omvormers nodig zijn om de spanning
naar het juiste niveau te brengen. Hetzelfde geldt voor het zonnepark, waar
normaal gesproken omvormers nodig
zijn om de gelijkstroom om te zetten in
wisselstroom. Die omvorming gebeurt nu
in het net, maar dat leidt wel tot hogere
kosten voor het netbeheer. In de huidige
gereguleerde tarieven mogen de netbeheerders echter niet zomaar hun nettarieven verhogen. Zo’n pilot is ook goed
om dit soort beperkingen in de wetgeving
bloot te leggen.’
40
Greenfield
En zo zijn er nog wel meer afwegingen om
wel of niet voor dc te kiezen. Eerste stap is
echter om meer ervaring met gelijkstroom
op te doen. Schneider: ‘Een greenfieldsituatie is ideaal om de mogelijkheden
te bestuderen van een dc-net. De topologie van een dc-net is dankzij zijn unieke
eigenschappen anders dan dat van een
ac-netwerk. Een klassiek distributienet
bestaat uit een ring op middenspanning
met daaraan uitlopers op laagpanning. dc
leent zich ook voor vermaasde netwerken
die in de praktijk robuuster kunnen zijn.
Bij dit bedrijventerrein kunnen we vanaf
het ontwerp kijken naar de ideale situatie
en daarbinnen ervaring opdoen met de
aansluitingen en klantbehoeften. We
kiezen daarbij bewust voor het dc-laagspanningsnet en laten het middenspanningsdeel met rust. Uit praktische overwegingen omdat er eigenlijk geen marktrijpe
dc/dc-omvormers zijn die de spanning
van 3,5 – 7 kV kunnen omzetten naar de
350 V voor het laagspanningsnet. Maar
ook omdat ac volgens ons nog steeds de
beste kaarten heeft voor transport over
langere afstanden. We kiezen hier dus voor
een hybride net dat het beste van twee
werelden verenigt.’
Lelystad Airport mag uitgroeien tot een volwaardige sateliet van Schiphol.
VV+ juli/augustus 2015
VV07 38-41.indd 40
13-07-15 09:53
‘WE HOPEN OP GROEN LICHT ZODAT WE DE BROODNODIGE
PRAKTIJKERVARING KUNNEN OPDOEN’
Netcode
De experts van Liander verwachten dat de
dc-klanten zo’n 60 procent van de totale
elektriciteitsbehoefte uit de eigen energiebronnen kan halen. Als het plan voor windturbines doorgaat, kan zelfs 80 procent
van de totale stroomvraag worden afgedekt
door de lokale productie. Er wordt namelijk
een gezamenlijke elektriciteitsvraag van
zo’n zes miljoen Wp verwacht. De meeste
vraag komt van de warmtepompen en
het laden van elektrische auto’s. ‘Wat er
daadwerkelijk zal worden aangelegd is
mede afhankelijk van het animo voor het
bedrijvenpark’, zegt Schneider. ‘Omdat er
nu nog geen vraag naar dc-installaties in
gebouwen is, gaan we hier nu uit van een
dc-aanbod voor warmtepompen, snelladers
en openbare verlichting. Het ook mogelijk
computers op het dc-net aan te sluiten. Het
ligt echter voor de hand dat er op den duur
ook vraag naar dc in gebouwen ontstaat.
De usb C-standaard kan daar bij helpen
omdat usb een dc-standaard is, maar we
zien ook experimenten met stroom over
ethernet (poe).’
Energiespecialist Joulz richtte in 2012
zijn flexwerkkantoor al in op basis van
gelijkspanning. Alle computers en beeldschermen in dat kantoor werden aangesloten op een kleinschalig gelijkspanningsnet. De stroom kwam hierbij van
batterijen in de kelder van het bedrijf die
door zonnepanelen op het dak werden
gevoed. ‘Er is hier echter sprake van een
klassiek ‘kip-ei’-probleem. Zolang veel
apparaten en installaties op ac zijn ingesteld, zal de markt zich niet ontwikkelen. En
zonder betaalbare dc-toepassingen, geen
dc-vraag.’ In elk geval kunnen de bedrijven
wel gebruikmaken van de infrastructuur om
elektrische auto’s te voeden, ook met snelladers. ‘Deze pilot is een mooi leerproject
voor ons als netbeheerder om ervaring op
te doen met dc’, zegt Schneider. ‘Er zijn
natuurlijk ook partijen die vinden dat de
dc-laagspanning meer het terrein is van de
commerciële technische bedrijven, maar
ik denk dat onze rol hierin net zo belangrijk
is. Wij hebben tenslotte de verantwoordelijkheid voor een betaalbare, betrouwbare
en duurzame levering van elektriciteit.
Hierbij lopen we nog wel tegen beperkingen
in de wetgeving aan. Zo staat in de netcode
dat we elektriciteit met 50 Hz wisselstroom
moeten afleveren. Gelijkstroom wordt in de
code niet genoemd. En ook op het gebied
van meten en tarieven ligt er nog wel een
terrein braak. We hopen dan ook groen
licht te krijgen voor dit proefproject zodat
we de broodnodige praktijkervaring kunnen
opdoen die ons gaat helpen bij het slim
inzetten van zowel ac- als dc-netten.’
<<
Stroomversnelling dc in woonwijken
Ook in woonwijken wordt inmiddels geëxperimenteerd met gelijkstroom. Zo
leverde bam vorig jaar in Heerhugowaard de eerste huurwoning op die net
zoveel energie moet opleveren als hij gebruikt. Het project is onderdeel van
De Stroomversnelling: het convenant tussen bouwers, woningcorporaties en
de overheid om sociale huurwoningen te renoveren zonder kostenverhogingen
voor de huurders. De woning kent een aantal innovatieve concepten waaronder de toepassing van gelijkstroom. De gelijkstroom die de zonnepanelen op
het dak produceren vormt de voeding voor een dc-netwerk in het huis.
dc-expert
Direct Current werkt samen met bam om een centraal dc-systeem
te implementeren in drie stappen. De eerste stap is het installeren van een
slimme gelijkspanningsvoeding en de aanleg van dc usb-wandcontactdozen.
In de tweede fase wil men de slimme dc-voeding verder ontwikkelen en ook
warmtepompen en ledverlichting aansluiten op het dc-net. In de laatste fase
wil men de huizen aansluiten op een lokaal dc-net met een centraal opslagsysteem in de wijk. Overigens zullen in deze fase ook nog ac-aansluitingen
worden gemaakt voor apparaten, zoals wasmachines, die niet op dc werken.
VV+ juli/augustus 2015
VV07 38-41.indd 41
41
13-07-15 09:54