Trends in de nabije toekomst
De elektriciteitswereld is dynamischer dan twintig jaar geleden. Wat zijn de trends voor de nabije toekomst?
Het stof van de WON/Splitsingswet was nog niet neergedaald in de late jaren 00, of de energietransitie kreeg momentum. Zo tam als de elektriciteitssector in de jaren 80 en 90 was, zo dynamisch is deze vandaag de dag. Het is intussen zo veranderlijk dat elk investeringsplan inmiddels een andere manier gebruikt op op verschillende toekomstscenario’s te focussen voor 2030, 2040 en verder. Maar op kortere termijn, en wat meer op ons leef- en fietsniveau, zijn eveneens trends herkenbaar.
Tien trends om de komende tien jaar in het oog te houden.
Trend 1. Niet productie of transport, maar opslag wordt het heetste item de komende tien jaar
Pionieren met opslag in batterijen op Goeree Overflakkee. Hier zijn de batterijen nog in containers gepakt en gaat het om een paar MWh capaciteit. De komende jaren zullen zulke parken enorm in formaat toenemen, tot wellicht een paar GWh per park. Ook losse autobatterijen gaan naar verwachting een rol spelen. Dronefoto PJK.
Steeds meer productie vindt plaats op decentrale wijze met windparken, zonneparken en losse installaties op daken. Die laten zich niet sturen en zullen produceren wanneer de zon schijnt of wanneer het waait. Dat is meestal niet het moment waarop we juist veel stroom nodig hebben. Er is een mismatch tussen de momenten van vraag en aanbod, en omdat je elektriciteit moeilijk kan opslaan geeft het woeste schommelingen in de prijs of zelfs het niet produceren van hernieuwbaar vermogen door op piekmomenten wind- en zonneparken los te nemen.
Dat is ongewenst en het gaat in tegen een hele reeks economische en klimaattechnische strevens. Opslag van elektriciteit in grote batterijparken, in auto’s en in de vorm van waterstof zal een snelle, grote vlucht maken omdat het financieel aantrekkelijk wordt hierin te investeren. Wellicht zelfs aantrekkelijker dan in de inmiddels volwassen geraakte markt voor zonnepanelen. Niet de productie, niet transport, maar opslag van grote hoeveelheden vermogen wordt de komende tien jaar het interessantste onderdeel van de elektriciteitswereld.
Trend 2. Transportschaarste blijft nog wel even een probleem, in alle netvlakken
Verlichting van transportschaarste zal betekenen dat er dikkere draden de grond en de lucht in moeten. En die moeten natuurlijk wel verbonden worden, dus hier is nog een mof aan te brengen. Foto door forumlid Kevelek.
Van vluchtstrook, onverleenbare VNB en schaarstekaarten tot discussies over netverzwaring en capaciteitstekort in zowel technische zin als qua personeel. We kunnen al die termen dromen en ze zullen nog zeker tien of vijftien jaar bij ons blijven voordat op zijn vroegst de transitie enige rust zal vinden. Er zijn de komende jaren voortdurend schaarstes, beperkingen, congestiemanagement en wachtlijsten te verwachten. En juist in Nederland zal dat allemaal extra erg zijn vergeleken met België, Duitsland of Denemarken.
Nederland heeft decennialang vertrouwd op aardgas als verwarmingsbron. Daardoor was elektrisch stoken (met een ouderwetse elektrische kachel zonder warmtepompfunctie) in Nederland vrij ongewoon en hoefde het elektriciteitsnet niet zo zwaar uitgevoerd te worden als in de buurlanden. Inmiddels keert de wal het schip en moeten we nu de wrange vruchten plukken van de aardgasverslaving. In Nederland is meer schaarste dan in alle omliggende landen, en dus ook naar verhouding extra veel werk om die achterstand in te lopen.
Trend 3. Vervanging wordt vaker versterking
Vervanging door vernieuwbouw zal vaker gebeuren ter aanvulling, zodat ook de oude installatie in dienst blijft. Verder kan je een trafostation niet een half jaar uitzetten bij verbouwingen, zodat noodomleidingen nodig zijn. Hier wordt gewerkt op Nederweert, foto door forumlid Imthecool1.
Een jaar of vijftien geleden werd beraamd dat een heleboel hoog- en tussenspanningsinfra tegen deze tijd aan het eind van zijn technische levensduur zou raken. Dat klopt, maar het begrip ‘eind’ is nogal plastisch: een goeie onderhoudsbeurt of het uitwisselen van versleten subcomponenten kan in veel gevallen ervoor zorgen dat het object er weer een tijdje tegenaan kan. Dat leek eerst niet nodig, maar vanwege de zeer snel toegenomen capaciteitsvraag zijn de kaarten gaan schuiven. Een grondkabel die een ouder exemplaar of een oudere luchtlijn moest vervangen, wordt nu nog steeds aangelegd, maar nu als aanvulling in plaats van als vervanging. In het bestaande net zullen we verder nieuwe stations en nieuwe verbindingen gaan zien.
Kabels en soms hele netvlakken die beraamd waren te worden afgeschreven en vervangen, worden nu juist opgelapt en in dienst gehouden. Liander was ooit van voornemen om 50 kV geleidelijk te verlaten. Dat is inmiddels teruggefloten omdat de bestaande capaciteit niet kan worden gemist en nieuwe aanleg van andere netvlakken eenvoudigweg niet met genoeg snelheid kan worden gedaan om 50 kV te kunnen missen. In België is Elia van voornemen om langzaam maar zeker 70 kV als netvlak te gaan verlaten. Het lijkt erop dat dit een kwestie is die weinig prioriteit heeft en die slechts zal verlopen door natuurlijke afname bij verzwaringen vanwege einde levensduur. Er zijn amper middelen, tijd of geld om preventief en geforceerd 70 kV weg te halen omdat ook in België transportruimte onder druk staat. Elke MVA transportruimte die er staat en die goed werkt wordt momenteel liever gehandhaafd.
Trend 4. Kleinere deelnetten, meer koppelstations: de ‘verpocketting’ van regionale netten
Het FGU-net (Flevoland Gelderland Utrecht) op een kaartje van Tennet. Het is lange tijd één groot gekoppeld net geweest, maar in de toekomst zal het net worden opgedeeld in vier subnetten, elk met hun eigen koppelpunt met het 380 kV koppelnet. In de praktijk zullen er netopeningen bij komen, maar geen verbindingen verdwijnen.
Hoe krijg je meer redundante capaciteit benutbaar in je regionale koppelnet, een net dat is aangelegd met nogal wat overcapaciteit die momenteel niet benutbaar is? Door de regionale deelnetten in kleinere netten te veranderen met meer koppelpunten met het koppelnet erboven. Je voorkomt daarmee langeafstandstransporten door het deelnet en ook doortransport (sluipverkeer van stroom) zodat meer capaciteit voorhanden komt voor lokaal gebruik. Dat komt wel met een keerzijde: er zijn meer koppelnetstations nodig en omdat de netten niet meer automatisch gekoppeld zijn over grotere gebieden wordt het netwerk iets kwetsbaarder voor storingen. Deze opdeling zullen we in heel Nederland hier en daar gaan zien. Van netten zo groot als een provincie gaan we naar gedeelten van provincies.
In België is niets bekend van soortgelijke plannen omdat het 150 kV-net daar één geheel is met alleen netopeningen vanwege operationele redenen (onderhoud) en voor de rest wordt doortransport beperkt met dwarsregeltransformators op strategische plekken. Een heel andere aanpak.
Trend 5. Verkabeling blijft vooral iets voor woonwijken
Opstijgpunten aan de randen van woonwijken (zoals hier bij Raalte gaan we geleidelijk vaker zien, maar we verwachten geen hausse van verkabelingen. Daarvoor is de schaarse tijd en mankracht te kostbaar en te hard nodig bij netversterkingen. Foto door forumlid Minionguypro.
Met nu en dan wat horten en stoten is er in Nederland een fonds beschikbaar gekomen waar gemeenten aanspraak op kunnen maken voor het verkabelen van bovengrondse hoogspanningslijnen die door en over woonwijken lopen. Het gaat dan om een deel van de kosten (dus de gemeente moet zelf ook bijdragen) en alleen voor bestaande woonwijken. De laatste tien, vijftien jaar is verkabeling maar mondjesmaat gegaan, hier een stukje, daar eentje, en het is de verwachting dat het tempo niet opvallend zal stijgen. Verkabeling concurreert met nieuwe versterking omdat het om hetzelfde personeel vraagt. We verwachten dat zelfs in Groningen, de provincie die dankzij ‘ereschuldgeld’ onbeperkt geld heeft en daardoor wel eens eventjes het hele 110 kV-net verkabeld wou zien, nog tientallen jaren zal gaan duren voordat er echt sprake zal zijn van een zichtbare kaalslag.
Een situatie zoals in Denemarken, waar men rond 2010 koos om geforceerd alle 132- en 150 kV te verkabelen, is voorlopig niet te verwachten in Nederland. Er ontbreekt mankracht, kapitaal (Denemarken betaalt er een hoge prijs voor op de stroomrekening) en het is ook economisch wat raar om infra af te breken voordat het aan het einde van de technische levensduur is. De kapitaalvernietiging in Denemarken bedraagt ongeveer vijftien miljard kronen. Dat is geen geld waar je iets voor terugkrijgt behalve een ander uitzicht, zodat de prioriteiten in de energietransitie anders liggen.
Trend 6. Het koppelnet blijft bovengronds en wordt met vakwerkmasten uitgevoerd
Impressie van de moldaumast, zoals die in 2021 op de eerste persafbeelding werd vrijgegeven. Inmiddels zijn er natuurlijk wel meer details bekend, maar deze ene afbeelding kreeg bij pylon geeks cultstatus als de belichaming van een paradigmaverandering die niemand in de jaren 10 had durven vermoeden.
Het 220 kV- en 380 kV-net wordt ook in de toekomst in principe bovengronds aangelegd. Hier zijn verschillende redenen voor, waarvan de kosten slechts ééntje zijn. Er zijn ook technische en strategische argumenten om te kiezen voor bovengrondse aanleg en handhaving van koppelnetverbindingen. Er zal zeker wel hier en daar een stuk kabel worden toegepast, maar aan het grootschalige beeld verandert dat amper iets. Sterker nog, na een decennium wintracks keren we juist weer terug naar de oude vertrouwde vakwerkmasten
Middenin de coronacrisis kwam de plottwist van het decennium in hoogspanningsland uit een heel andere hoek: Tennet besloot met stille trom de wintrack weer te verlaten als de standaardmast voor netuitbreidingen. Diverse redenen, waaronder kosten, praktische bezwaren en het toch niet zo goed gelukte landelijk inpassen, waren hier de reden voor. De opvolger voor de volgende golf lijnenbouw op koppelnetniveau heet de moldau: een vakwerkmast in de tonvorm die het midden zoekt tussen een smalle corridor, bijpassing bij het bestaande areaal donaumasten en een eenvoudige robuustheid die er een werkpaard van maken voor de opgave die voor ons ligt. Pylon geeks knikten goedkeurend, de ACM is gelukkiger en ook lijnwerkers waarderen vakwerk beter.
Trend 7. Het Uitruilbeginsel is een streven, geen harde wet (en dat blijft zo)
Ondergronds waar het kan, bovengronds waar het moet. Zogezegd, wanneer je haast hebt maakt het minder uit hoe je auto eruitziet, hij moet het vooral gewoon doen. Überhaupt genoeg capaciteit gaat boven of dat boven- of ondergronds ligt.
Tussen circa 2007 en einddatum 2020 werd door de Nederlandse Rijksoverheid het zogeheten uitruilbeginsel gehanteerd. Het aantal kilometers bovengrondse hoogspanningslijn in Nederland mocht niet verder toenemen zodat elke kilometer nieuwe aanleg ergens anders om een kilometer verkabeling vroeg. Bij koppelnetspanningen die niet ondergronds kunnen worden aangelegd of waarbij dat hoogst onwenselijk is, betekende dit dat er elders in het net een verbinding moest worden verkabeld of ingeleverd. In België kent men eenzelfde beginsel onder de naam stand-still principe.
Het uitruilbeginsel wordt vaak aangehaald als een harde wet. Dit is ten eerste nooit het geval geweest: het was een streven. Eentje waar men zijn best heus wel voor deed door elke kilometer verkabeling of de sloop van een oude lijn netjes te boeken tegen nieuwe koppelnetaanleg, maar waar niet met ijzeren hand dingen in konden worden afgedwongen. Ten tweede liep het in Nederland af in 2020, en sinds die dag is er eenvoudigweg geen enkel nieuw besluit over genomen. Het is stilzwijgend aangehouden als good practise, maar niet als iets dat afgedwongen kan worden. Dit lijkt in de nabije toekomst gewoon zo te blijven, waarbij vrijkomende kilometers bij stadsverkabelingen (zie trend 5) min of meer kunnen worden herbenut voor nieuwe aanleg van koppelnetverbindingen.
Trend 8. HTLS-draden gaan we overal zien
Links aan glaskapisolators hangen nog de ACSR-draden die er bij de bouw in de late jaren 80 in werden gehangen. Rechts hangen nieuwere HTLS-draden aan compositietisolators. De N-1 veilige transportcapaciteit van deze verbinding wordt daarmee met ongeveer een kwart verhoogd, van 1995 MVA naar 2635 MVA. Foto door Tom Börger.
Ook het koppelnet zit hier en daar aan zijn taks qua capaciteit. Het verzwaren van sommige 220- en 380 kV-lijnen van 2,5 kA of 3 kA naar 4 kA vraagt om nieuwe draden. Als die nieuwe draden ACSR- of AMS-geleiders zouden zijn zouden vierbundels nodig zijn en zou het draadgewicht ook stijgen. Dat vraagt om verzwaring van de mastlichamen en dat is duur en lastig. Intussen zijn er andere keuzes gemaakt: door zogeheten HTLS-draden te gebruiken kan de stroombelastbaarheid ook met driebundels naar 4 kA. Het draadgewicht stijgt niet. De draden zijn ietsje dikker, maar de kern is geen staalkabeltje meer, maar een carbonvezelkern. Die zet nauwelijks tot niet uit als hij warm wordt, waardoor HTLS draden heter mogen worden zonder dat ze te diep gaan doorhangen, en dat betekent weer dat er meer stroomsterkte doorheen kan. HTLS staat voor High Temperature Low Sag.
Het is te verwachten dat een aanzienlijk deel van de draden in het koppelnet en bijna alle draden in het transportnet die vervangen worden, in de toekomst met HTLS worden uitgevoerd. Helemaal zaligmakend zijn die draden overigens niet: je mag ze niet te strak in een bocht leggen zodat aanleg een hele klus is, en ze hebben een iets hoger netverlies. Alles komt met een prijs.
Trend 9. Dynamic Line Rating wordt stiekem heel normaal
Een sensor van fabrikant Ampacimon die op een ingewikkelde wijze (via draadtrilling) de temperatuur van de geleider meet en draadloos verstuurt. Foto door forumlid Alex P.
Je ziet er niets van, maar hoogspanningsdraden in bovengrondse lijnen kunnen een temperatuur hebben van een aantal graden onder nul tot negentig graden bij ACSR-draden en zelfs ruim tweehonderd graden bij HTLS-geleiders (zie trend acht). Bij de niet-HTLS types zorgt een toename van de temperatuur voor meer doorhang en in de ergste gevallen komt de vrije ruimte in het geding of wordt niet meer aan de norm voldaan.
Het weer heeft een grote invloed op de draadtemperatuur. Vroeger werd dat niet meegenomen en werd alleen de opwarming door weerstand in de draden gebruikt om de transportlimiet te bepalen. Vaak was dat erg conservatief, want alleen bij windstil en knalzonnig weer in de zomer is de draad vanzelf al heet. Komt er een zuchtje wind, dan gaat de draadtemperatuur al zakken. Andersom, in de winter bij bewolking en een bulderende oostenwind, kan je bijna zoveel stroom als je wil door de draden sturen en dan nog worden ze niet heet. Daar zit dus potentie in om de lijnen zwaarder te kunnen belasten zonder problemen als ze goed koelen. Zo kan je juist op momenten dat het hard waait bijvoorbeeld extra veel windstroom kwijt. Het rekening houden met het weer op de draadtemperatuur wordt Dynamic Line Rating of DLR genoemd. Er zijn echte metingen en ook rekenmodellen voor nodig, maar wanneer het goed wordt aangepakt kan het effect aanzienlijk zijn. Je kan er bij gunstige omstandigheden tientallen procenten capaciteit mee winnen zonder ook maar één draad te vervangen.
Trend 10. Glaskapisolators zijn op hun retour, zeker in kleinere lijnen
Container met oude glaskappen. Recycling van deze isolators is ingewikkeld, zelfs wij weten eigenlijk niet of en hoe dat gaat.
Wanneer HTLS-draden worden gebruikt om capaciteit te winnen voor hetzelfde gewicht, kan je nog eens extra besparen door de vrij zware glaskapisolators te vervangen door veel lichtere composietisolators. Het is vlotte winst omdat je met vijftig of honderd kilo minder isolatorgewicht juist een draad kan toepassen die wat dikker is. Zo verdubbelt zich de mogelijkheid om meer capaciteit in bestaande lijnen te hangen. Dit effect is bij kleine lijnen met enkelvoudige geleiders belangrijker dan bij grote zware koppelnetlijnen waar driebundels in hangen.