14% meer slijtage van draden door groene stroom (1 april 2021)
Dat is even schrikken: nieuw onderzoek wijst uit dat groene stroom het hoogspanningsnet niet alleen zwaarder belast, maar dat het ook zorgt voor 14% meer slijtage aan de draden van bovengrondse hoogspanningslijnen. Hoe kan dit? En wat kan hieraan gedaan worden?
Meer groene stroom in het net brengt uitdagingen met zich mee en hhet gaat verder gaan dan simpelweg de netbalans of opslag. Drieënhalve maand geleden kwamen de eerste berichten uit Bad Staffelstein (DE) waar het hoofdkantoor van netbeheerder 14Hertz staat, een afsplitsing van 50Hertz (Elia) en verantwoordelijk is voor Bahnstrom in oostelijk Duitsland: een eigennet dat een tweefasensysteem voert met 14 Hz als netfrequentie. Ze hadden daar iets verontrustends bemerkt sinds de overstap naar een leveringscontract voor volledig groene stroom voor het treinverkeer in februari 2020 (waarbij het gaat om maar liefst 140 TWh hernieuwbaar vermogen). Opeens sleten de draden van het Bahnstromnetz nog sneller dan de bovenleidingen waar de pantografen langsheen streken.
Men had geen idee hoe het kwam. Totdat het Franse onderzoeksbureau Quatorze dit gegeven koppelde aan een soortgelijk bericht uit Denemarken. Daar was een week of twintig geleden pardoes een 400 kV fasedraad bij Nørager op de Stejlhøjvej gevallen terwijl Energinjet geen idee had waarom die draad van 1,4 ton plotseling van zijn isolatorketting was gebroken.
Niet-roterende opwek en skineffect
De gedeelde factor tussen Denemarken en het Oost Duitse Bahnstromnetz bleek een zeer groot aandeel groene stroom in de plaatselijke energiemix te zijn. Toen men nader bekeek wat de aard van die groene stroom was en hoe het was opgewekt begonnen de zenuwen.
Je kan groene stroom maken met een klassieke roterende generator zoals in oudere windmolens en in stuwmeren. Een modernere manier is een ringgenerator (vermogenselektronica) of een omvormer zoals bij zonnepanelen. Daarin roteert niets en vermogen dat in zulke generators wordt opgewekt gedraagt zich anders: er zit geen ‘massa’ achter. Daardoor wil stroom die op deze manier is opgewekt liever aan de buitenkant van de draad lopen dan er midden doorheen. Dit wordt het skineffect genoemd. Deze natuurkunde was bekend, maar het was niet verwacht dat het effect zo groot zou zijn. Elke draad heeft weerstand zodat stroom door de draad hem zal verwarmen. Niet-roterend opgewekte groene stroom verwarmt de buitenkant van de draden in plaats van de binnenkant. Daardoor ontstaat zogeheten ablatie, het verdampen van draadmateriaal zoals in een gloeidraad. In het huidige slijtagetempo zal in 2035 volgens de berekeningen 1421 kilometer hoogspanningskabel compleet zijn verdampt, de masten kaal achterlatend. Dat betekent een financiële strop en een strategisch probleem voor Utrechtseweg 314.
Chroom als middel
Een van de mogelijke oplossingen is het toepassen van draden met een dun laagje chroom. Dit voorkomt dat het ijzer in de draad een vriendschap aangaat met lucht. Maar het aanbrengen van chroom is om zes redenen niet praktisch, waarvan de belangrijkste is dat het schilderen van de draden met chroomverf evenveel werk is als er gewoon nieuwe dikkere draden in te hangen. We kunnen niet anders dan de conclusie trekken dat het een illusie is dat we met een AMS-1400 zomaar een zonnepark op de vluchtstrook kunnen aansluiten. Na veertien maanden corona is dit een moeilijke constatering op deze mooie eerste voorjaarsdag van april.
Afbeeldingen
Header: een versleten draad waarvan de buitenkant is aangetast door groene stroom. Artikel: noodmaatregel van 14Hertz om de steeds dunner wordende draden op te vangen als hij zou breken zodat hij niet op de tussenliggende weg A14 valt.