HVDC-supergrid. Dat klinkt behoorlijk futuristisch en groots. Toch valt dat mee. Een HVDC-supergrid zal niets anders zijn dan de logische volgende stap in het hoogspanningsnet. 

Voor wie denkt dat het iets heel bijzonders wordt: helaas. Eigenlijk is er behalve het gebruik van gelijkstroom niets nieuws onder de zon, want de ontwikkeling van een 'supergrid' lijkt verdacht veel op wat men vroeger het 'ultra-hoogspanningsnet' noemde en waarvan we bijna zouden vergeten dat dit net gewoon hetzelfde is als het hedendaagse 380 kV-koppelnet.

Herhaling van zetten

Een klein stukje geschiedenis. Lang geleden, denk aan honderd jaar terug, waren 'hoogspanningen' van 10 kV de norm. Maar de techniek ging voort en het 50 kV-net kwam tot ontwikkeling. Dit werd als een koppelnet over het 10 kV-net heengelegd om meer vermogen over grotere afstanden te kunnen vervoeren en gebieden te koppelen. Ooit waren dit de eerbiedwaardige megaverbindingen van hun tijd, vol ontzag bewonderd door de geïnteresseerden van weleer.
Het was niet genoeg. 50 kV bleek niet bestand te zijn tegen de vaart der volkeren. Vlak voor de oorlog herhaalde zich de opschaling toen het 110- en 150 kV-grid tot ontwikkeling kwam als koppelnet. Het werd over het 50 kV-net heen gelegd als een soort overkoepelend supergrid, net zoals 50 kV op zijn beurt ooit over 10 kV had gedaan.

Bouw Hunze-hamerkop Tweestromenland

Al zolang als we hoogspanning hebben is continue opschaling het credo geweest.  Op de foto (te vinden in het boek Tweestromenland) zien we de bouw van een 60 kV-hamerkop in Groningen, nu precies een eeuw geleden. Wat een reus voor die tijd – de fietser is zelfs afgestapt om het eens op zijn gemak te bekijken.

Maar ook 110- en 150 kV bleken niet genoeg. In de jaren zestig en zeventig gebeurde hetzelfde voor de derde keer: 220 kV en 380 kV kwamen op en vormden opnieuw een bovenliggend koppelnet, het destijds liefkozend zo genoemde 'ultra-hoogspanningsnet'. Ditmaal was het zo groot als het hele land. In andere Europese landen gebeurde hetzelfde. Landelijke netten van 380 en 400 kV ontstonden en werden aan de grenzen aan elkaar gekoppeld tot een groot Europees net: het gesynchroniseerde ENTSO-E net van vandaag.

Tot op heden is dit ons koppelnet. Maar de geschiedenis blijft zich herhalen. Voor de vierde keer lijkt de tijd rijp te zijn om verder te kijken. De aanleiding ligt deze keer niet in verder toenemend stroomgebruik, maar eerder in verandering van de energiemarkt. Windvemogen, zonnestroom, waterkracht en conventioneel vermogen worden opgewekt en gebruikt op grote afstanden van elkaar en ook fossiele energie wordt dwars door het hele continent heen verhandeld. Internationalisering is de norm. En er gaan enorme vermogens in om, zowel financieel als elektrisch. Om in een toekomstige, qua energieproductie steeds minder voorspelbare wereld toch overal het licht aan te houden is het noodzakelijk om een nieuw, bovenliggend supergrid te ontwikkelen. Een grid zo groot als Europa en misschien nog verder. Op dit net moet energie vrij kunnen reizen tussen gebieden met een overschot en gebieden met een tekort, en alle energiestromen moeten tot in detail controleerbaar en stuurbaar zijn.

Controle over vermogensstromen

Men kan dan een zwaar, bovenliggend 750 kV-wisselstroomnet in gedachten nemen, zoals Rusland en Amerika dit hebben. Maar de techniek heeft sinds de aanleg van deze netten (in de Koude Oorlog) niet stilgestaan. HVDC is voor zeer lange afstanden en de te verwachten transportvermogens inmiddels minstens zo geschikt gebleken als wisselstroom op 750 kV.

Op de pagina's over HVDC-zeekabels en de andere pagina over HVDC-interconnecties zijn de toekomstplannen hieromtrent al een beetje ter sprake gekomen. In Congo, Canada en vooral in Brazilië en China (allemaal gebieden met grote afstanden en hydropower) zijn momenteel bovengrondse HVDC-hoogspanningslijnen in ontwikkeling en soms al in gebruik voor spanningen van 750 kV en een transportvermogen van 2,5 GW. Vanwege de lange afstanden is HVDC in deze gevallen handiger dan wisselstroom. Bijkomend voordeel van HVDC is dat de vermogensstromen veel preciezer te sturen zijn dan bij een wisselstroomverbinding. En dat vermogen om te kunnen sturen is iets wat we in de toekomst hard nodig zullen hebben. 

Vermaasd HVDC-supergrid (toekomstvisie)

Men zou zich een HVDC-supergrid zo kunnen voorstellen als op de afbeelding hierboven: een vermaasd 'supernet' dat als het ware over het bestaande 380/400 kV-wisselstroomnet heen wordt gelegd en er op centrale, strategisch gekozen punten mee verbonden wordt. Vermogensstromen kunnen op die manier grote afstanden afleggen, tussen grootschalige plekken met overproductie en plekken met vraag, dwars over heel Europa heen. 

Opmerkelijk low-tech

HVDC is duur vanwege de converterstations die nodig zijn om het aan een wisselstroomnet te koppelen. Dat probleem zal aanwezig blijven zolang de wereld een distributienet op wisselstroom houdt. Converterstations zijn duur, kwetsbaar en ze nemen veel ruimte in. Maar de HVDC-verbinding zelf is juist weer redelijk low-tech. Ze lijken veel op bestaande wisselstroomverbindingen, want ze kunnen gewoon met dezelfde soort masten, geleiders en isolators gebouwd worden. En ook de grond- en zeekabels zijn relatief ongecompliceerd zodat lange verbindingen geen technisch waagstuk zijn en niet buiten proportie duur worden. Ondergronds en bovengronds zijn beide mogelijk, zodat ook aanleg in rotsachtige gebieden geen probleem is. Allemaal voordelen die een andere toekomstige technologie (supergeleidende kabels) niet heeft of hebben zal.

In Europa lijken de neuzen langzamerhand in de richting van de ontwikkeling van internationale transporten van energie te staan. Steeds meer initiatieven in die richting worden onder supervisie van ENTSO-E ontplooid, zoals twenties. ENTSO-E ijvert daarom al enige tijd op het ontwikkelen van het zogeheten smart grid: een combinatie van 'slimme' producenten en afnemers samen met een bovenliggend HVDC-grid in Europa. Dat de realisatie hiervan op zijn minst een aantal decennia in beslag gaat nemen is onvermijdelijk, maar het betekent aan de andere kant dat er veel te doen is zodat er de komende tijd werk zal blijven in de internationale Europese hoogspanningsmarkt. Een mooi vooruitzicht voor wie hier zijn toekomst in ziet.

Ondergronds én bovengronds

HVDC is een mooie techniek, maar het wordt gevreesd door iedereen die een zwak heeft voor bovengrondse hoogspanningslijnen: mastengekken lopen er niet warm voor. Op dit moment wordt HVDC inderdaad voornamelijk met grond- en zeekabel aangelegd. Maar het kan ook bovengronds. Sterker nog, in de praktijk zal het in de toekomst neerkomen op een combinatie van beide. Afhankelijk van het tracé (zee of land), de bodemgesteldheid (zand of rotsen) en de mogelijkheden om sommige bovengrondse wisselstroomlijnen om te bouwen tot HVDC-lijnen (niet onmogelijk) zal dit per gebied verschillen.

HVDC-mast Baltic Cable

HVDC-verbindingen hoeven niet per sé grondkabels te zijn. Hier zien we een deel van de Baltic Cable, in dit geval aan de Zweedse kant vlakbij Arrie. De HVDC-lijn van 450 kV is hier als luchtlijn uitgevoerd. Op deze locatie is dat vanwege de hogere kosten van een grondkabel gedaan, maar in andere, geologisch onstabiele gebieden kunnen ook reparatietijden en betrouwbaarheid meespelen.

In geologisch onstabiele gebieden is ondergrondse aanleg zelfs niet per definitie verstandig: ook in de toekomst zal het zo blijven dat een luchtlijn zich sneller en eenvoudiger laat repareren dan een grondkabel. Aardverschuivingen, lawines, breuklijnen en harde rotsbodems kunnen ervoor zorgen dat een bovengrondse verbinding de voorkeur verdient, terwijl elders omstandigheden als zandgrond, ijzel, stormen en een hoge bevolkingsdichtheid juist de kansen voor grondkabels gunstiger maken.

HVDC voor erbij, niet in de plaats van

Verder wordt het HVDC-supergrid (zoals men er nu tegenaan kijkt) voor het overgrote deel beschouwd als additie aan het bestaande net, en dus niet als vervanging ervoor. Net als de vorige keren dat er opschaling plaathad, zal ook deze keer het onderliggende net gewoon blijven bestaan. Er wordt slechts een nieuwe, overkoepelende extra trap toegevoegd, maar niet of nauwelijks ten koste van bestaande netten. Het is niet erg waarschijnlijk dat het HVDC-supergrid tijdens de komende decennia het bovengrondse wisselstroomnet zal gaan vervangen. Of het daar überhaupt ooit van komt is ook niet duidelijk. Maar we kunnen er min of meer vanuit gaan dat wat er ook gebeuren zal, dit tijdens onze levenstijd niet voltooid zal worden, Het bestaande arsenaal aan bovengrondse wisselstroomlijnen is enorm en deze techniek heeft zich reeds bewezen. Ook de ontwikkeling van de energiemarkt op lange termijn blijft giswerk. Veranderende geopolitieke kwesties, onvoorziene rampen en onvoorziene technische revoluties kunnen allemaal invloed hebben.

Vooralsnog is het HVDC-supergrid daarom een toekomstplan waar voorzichtig aan gesnuffeld wordt en waar grote beloften in liggen, maar ook eentje waar de mastengekken van vandaag nog niet wakker van hoeven te liggen.

Denemarken op de ENTSO-E netkaart 2012

Het HVDC-supergrid: toekomstdroom of realiteit? Rondom Denemarken kan je daar vandaag al over discussiëren. Op de Europese netkaart van ENTSO-E zijn  HVDC-verbindingen paars ingetekend en we zien dat er rondom Denemarken een flink aantal bestaande of (stippels) beraamde HVDC-verbindingen.

 


Omhoog