10 kV20 kV30 kV50 kV

De brede sloot tussen HS en MS

We zijn er al net zo aan gewend als aan files op de weg: het stroomnet zit vol. Naast ‘de vluchtstrook’, congestiemanagement en cable pooling willen Tennet en Enexis nu ook dat grote klanten elektrisch gaan spitsmijden. Men wijst snel naar dunne kabels, maar veel minder snel kijkt men naar een historisch aspect in grote delen van Nederland: waar is de tussenspanning?

Nederland is vol met van alles, en dus ook met stroom. Op zich een goed teken. Want ook al mislukt de ene na de andere klimaattop, intussen wordt er met gezwinde spoed geëlektrificeerd en steeds meer van die energie wordt decentraal opgewekt. Dat is moeilijk te controleren zodat er pieken ontstaan in productie die met het weerbeeld mee bewegen.

Ook vindt decentrale opwek vaak plaats in dunbevolkte gebieden waar meer ruimte is voor zonnepanelen op staldaken en op de grond, en voor windparken. Juist die dunbevolkte landsdelen hebben een dun elektriciteitsnet. Ooit was dat de juiste keuze, want kleine dorpjes en boerderijen gebruikten nu eenmaal niet zoveel stroom. We moeten er wel plotseling een mouw aan passen.

Tijd rekken is niet altijd negatief

Het netwerk verzwaren helpt en de spitsen minder scherp maken door vraag en aanbod beter over de dag te verdelen helpt ook. Aan aanbod kan je weinig doen: we kunnen de wind en de zon niet sturen. Dus het moet aan de vraagkant gebeuren. Dat is precies wat Tennet en in dit geval Enexis in Brabant en Limburg al op poten aan het zetten waren, maar wat nu ook nodig blijkt te zijn in Overijssel, Drenthe en Groningen. Door zware verbruikers te prikkelen hun piekverbruik gelijk te trekken met opwekpieken is er nog steeds wel een zwaarder netwerk nodig tijdens die momenten, maar het vermogen hoeft minder ver te reizen op het hoogspanningsnet. Dat scheelt alsnog in het aantal kilometer te verzwaren kabels. Of helemaal sec, die draden moeten er toch wel komen, maar we kopen onszelf meer tijd om die klus te klaren.

Zonder tussenspanning zit je snel aan 4 kA

Toch is er nog wat anders aan de hand, iets dat zelden wordt benoemd. Kijken we op de netkaart, dan zien we dat de meest rode gebieden opvallend vaak ook de gebieden zijn waar zogeheten tussenspanning ontbreekt. Het zijn plekken waar het middenspanningsnet 10 kV voert en het hoogspanningsnet 110 kV of 150 kV, en waar daar tussenin niets is. Als we over de grenzen kijken zien we dat zo’n groot gat tussen twee hiërarchische netten eigenlijk vrij zeldzaam is. Meestal is er tussen zo ver uiteen liggende netvlakken een extra netvlak van 33 kV, 50 kV, 60/66 kV of 70 kV aanwezig. De reden waarom dit in sommige gebieden in Nederland zo is gekomen zou met gemak een apart artikel kunnen vullen, maar vandaag zitten we eerst met de problemen die het geeft.

Een elektriciteitsnetwerk is het meest efficiënt als de overzetverhoudingen in de trafo’s telkens niet verder uit elkaar liggen dan grofweg een factor vijf. Dus van 380 kV naar 110 kV (factor drieënhalf) gaat prima, maar direct van 110 kV naar 10 kV (een factor elf) is eigenlijk te veel. Trafo’s, maar ook schakelaars en andere apparatuur, zijn doorgaans ontworpen op een maximale stroomsterkte van 4 kA. Bij een grote overzetverhouding heb je al gauw 4 kA te pakken op de secundaire zijde, terwijl vanuit de primaire zijde nog maar relatief weinig vermogen wordt opgenomen. Wil je toch een groter vermogen koppelen, dan heb je meer trafo’s tegelijk nodig.

Ook moeten transportkabels in het MS-netvlak dikker zijn, of je hebt meer trafostations en meer invoedingspunten nodig om de twee sterk verschillende netten alsnog te koppelen. Beter is het dus om dat enigszins te spreiden.

Lege gebieden hebben de meeste hinder

In bepaalde delen van het land waar het hoogspanningsnet voldoende dicht is vermaasd is een vrij hoge dichtheid aan trafostations te vinden. Op zulke plekken vervult 150 kV de functie van hoogspanning en tussenspanning tegelijk. Op plekken waar het net dunner is, met grotere openingen, is dat lastiger en worden lange afstanden met slechts 10 kV overbrugd. Om daar nu alsnog een tussenspanning te introduceren is niet eenvoudig. In delen van het land waar het alsnog wordt geprobeerd wordt meestal voor 20 kV gekozen. Dat is opmerkelijk, want de winst van 20 kV op 10 kV is beperkter dan wanneer er voor 33 kV zou worden gekozen terwijl ook 33 kV een spanning is waar veel spullen voor worden gemaakt. Het is een standaard geworden in de windparkenwereld en het wordt ook gebruikt als publieke tussenspanning in bijvoorbeeld Engeland en delen van België (daar als 30- of 36 kV). Een bezwaar aan 33 kV kan zijn dat het niet per sé in de bestaande gebouwen en huisjes past, maar op plekken waar sprake is van daadwerkelijk de noodzaak aan nieuwe aanleg hoeft dat geen rol van betekenis te spelen.

Liander is in het midden en het westen van het land met stille trom opgehouden met het opzettelijk saneren van 50 kV tussenspanning ten gunste van 20 kV. Er wordt nu weer gekeken naar levensverlenging en zelfs nieuwe aanleg van 50 kV. Enexis intussen lijkt heilig te geloven in 20 kV om het gat tussen 10 kV en Tennet te verkleinen.

20 kV-ready?

Het is ons bij HoogspanningsNet niet duidelijk waarom regionaal netbeheerders het niet aan lijken te durven om spanningen hoger dan 20 kV te onderzoeken in gebieden waar nieuwe aanleg nodig is en waar 20 kV-ready aanleg (eerst op 10 kV bedreven maar vrij snel op te schalen naar 20 kV) mogelijk niet voldoende. Het aanleggen van een nieuw netvlak dat de rol van tussenspanningsnet kan vervullen zou ook 33 kV-ready kunnen gebeuren. Mogelijk zijn de componenten daarvoor aanzienlijk duurder of is het inderdaad niet praktisch omdat de schakelaars en netstations dan groter moeten zijn. Of omdat boven 24 kV andere NEN-normen gelden. Feit is dat we het nergens zien en dat is apart. Wie het weet mag het ons zeggen.

Aanvulling: op dit artikel zijn meerdere commentaren ingekomen over dat we wel erg makkelijk over ’20 kV-ready’ heen waren gestapt. Hierop is een aanpassing gemaakt door de laatste alinea toe te voegen.


Afbeeldingen
Header: 50 kV is een bij uitstek geschikte spanning voor een middenformaat windpark op land, waar 10 kV het al snel benauwd krijgt. Artikel: veel 50 kV was ooit het zwaarste koppelnet, maar langzaam groeide het net door, hogere koppelspanningen in. Hier en daar bleef 50 kV bestaan en daar hebben we nu geluk mee. Onder: gebieden met en zonder tussenspanningsnet tussen de middenspanning van 10 kV en het hoogspanningsnet van respectievelijk 110- en 150 kV. In Friesland legt Liander nu op veel plekken 20 kV aan. Waarom geen 33 kV? Wij weten het niet.