HoogspanningsNet St(r)oomcursus voor beginners

 

De belangen zijn enorm. De energiemarkt, de economie en zelfs de aantrekkelijkheid van een land om er te investeren en te wonen kan afhangen van een verstandig beheerd elektriciteitsnet.

Netbeheerders hebben dus veel macht. Toch zijn zij door een wettelijk kader beperkt in wat ze mogen doen. Wie zijn die ongeziene beheerders die stilletjes alle touwtjes in handen lijken te hebben? En wat is wel en niet de taak van een moderne netbeheerder?

6.1. Netbeheer: TSO’s en DSO’s

De St(r)oomcursus suggereerde tot nu toe dat er één netbeheerder is. Nu kent het net meerdere netvlakken die via transformators aan elkaar zijn gekoppeld. Op zo’n transformator kan je een eigendoms- of beheergrens leggen en zo kan je met meerdere netbeheerders werken die elk een of meer netvlakken beheren. In Nederland en België is er steeds één beheerder voor het landelijk hoogspanningsnet en er zijn een handvol netbeheerders die de netvlakken met tussenspanning, middenspanning en laagspanning beheren.

   

Het enige goede elektriciteitsnet is er eentje die altijd in beweging is. De bouw van nieuwe trafostations of het aanpassen van het bestaande net is iets waar de netbeheerder de regie over heeft. De netbeheerder moet het engineerings- en constructiewerk uitbesteden, want bouw zelf is geen kerntaak in netbeheer. Foto’s door Gerard Nachbar.

Voor twee netbeheerders in hetzelfde netvlak geldt dat ze nooit samen in hetzelfde gebied actief kunnen zijn. Elke netbeheerder heeft dus zijn eigen rayon of concessie waarin zij de enige zijn die gerechtigd zijn het net te onderhouden, uit te breiden of te bedrijven. De situatie die zo ontstaat lijkt veel op provincies die samen onder dezelfde bovenliggende natiestaat vallen, maar die elkaar onderling nooit overlappen. Een netbeheerder is dus monopolist in zijn eigen rayon.

Hoogspanningsnetbeheerders worden aangeduid met de term TSO: Transmission System Operator. Netbeheerders die tussen-, midden- en laagspanning beheren worden ook gekend als DSO: Distribution System Operator. Met onze kennis uit deel 4 weten we dat die aanduiding niet helemaal past. Ook op midden- en tussenspanningsnetten zien we immers transport. Alleen laagspanning is vrijwel geheel distributie. Toch zijn deze termen ingeburgerd geraakt zodat we ze hier ook gebruiken.

6.2. Hoogspanning in Nederland: Tennet

De beheerder van het Nederlandse hoogspanningsnet is het bedrijf Tennet, of voluit TenneT TSO.

Het blauwgroene logo van netbeheerder Tennet is net als de naam van de netbeheerder zelf: wat het nou precies voorstelt…

Tennet is een publiek bedrijf, om precies te zijn een quango. Dat betekent dat Tennet voor 100% eigendom is van de Staat. Daardoor is het Nederlandse hoogspanningsnet in principe in staatsbezit. Zo kan worden gegarandeerd dat het net wordt beheerd en bedreven ten nut van alle ingezetenen in het land. Tennet heeft een wettelijk monopolie op het bezitten, beheren en bedrijven van een openbaar, publiek hoogspanningsnet op Nederlands grondgebied en op het beheren van een publiek hoogspanningsnet op zee.

Tennet is in 1998 ontstaan na een verandering van het wettelijk kader, zodat één neutrale landelijke beheerder nodig werd. Het woord tennet is een verkort samentreksel van Tension Net, wat zich naar ‘spanningsnet’ laat herleiden, al is ook een alternatieve uitleg met Transmission, Electricity, Netherlands en Network mogelijk. Een harde bevestiging van deze verklaringen ontbreekt ons. Verder lijkt het woord TenneT vanaf de buitenkant op een spanveld met twee hamerkoppen. Tennet heeft zelf graag dat je de naam ook met twee hoofdletters schrijft. Op deze site worden beide door elkaar gebruikt, het hangt er maar net vanaf van wie de auteur is van een bepaalde tekst.

Tennet heeft zijn hoofdkwartier op een fraaie plek op de helling van een stuwwal net buiten Arnhem, met uiteraard een hoogspanningslijn over het eigen gazon. Een plek met historie, want Mariëndaal is het oude terrein van KEMA, SEP en VDEN. Zo is in Arnhem al ruim een eeuw hoogspanningshistorie aanwezig op de stuwwal.

Tussen 1998 en 2009 heeft Tennet stapsgewijs en op wettelijke aanwijzing het hoogspanningsnet in handen gekregen door het over te kopen van een handvol provinciale netbeheerders en van het SEP, een soort rechtsvoorganger die werd gevormd door een samenwerking van producenten en transporteurs. Het hoogspanningsnet werd genationaliseerd. Tennet zetelt aan de Utrechtseweg 310 in Arnhem en door het land heen zijn er nog een handvol andere kantoren, wat opslagbunkers en in een plaats waar we niet op ingaan is een backup-controlecentrum.

In sommige landen beheert de plaatselijke TSO ook het grootschalige gasnet. Energinet in Denemarken is er een voorbeeld van een netbeheerder die beide doet. In Nederland is het grootschalig transportnet voor gas ondergebracht bij de Gasunie, een nutsbedrijf dat qua wettelijk profiel zo sterk op Tennet lijkt dat het zomaar een twee-eiige tweeling kon zijn.

6.3. Hoogspanning in België: Elia

Het logo van netbeheerder Elia is ook al lastig te duiden. Oranje met zwart en wit zijn al sinds jaar en dag de huiskleuren.

In België is Elia de eigenaar van alle publieke netten waar 30 kV of hoger op staat. Elia is niet uitsluitend in staatshanden. Ook commerciële investeerders bezitten delen van het bedrijf. Toch geldt Elia wel als een gereguleerde onderneming. De Belgische Staat heeft de eindzeggenschap via een meerderheidsbelang van ruim 59% en daarmee blokkerende zeggenschap. Ook Elia heeft een wettelijk monopolie op het beheren, bezitten en bedrijven van een publiek hoogspanningsnet op Belgisch grondgebied en op zee. Elia beheert geen gasnet. Dat wordt in België gedaan door Fluxys.

Het vrijere profiel van Elia heeft voor- en nadelen. Het is Elia tot op zekere hoogte toegestaan om vreemd geld of investeringen uit commerciële hoek binnen te halen om projecten te kunnen financieren. Nadeel is dat die aandeelhouders daarvoor in ruil een zogeheten stake hebben: ze hebben door hun investering iets te zeggen over de spullen, de koers en de strategie van het bedrijf en het is hen ook tot op zekere hoogte toegestaan om dividend (winst) te onttrekken aan de onderneming. Dat is niet per sé ten gunste van de gewone burger en om te voorkomen dat dit het netbeheer duurder maakt dan een nutsvoorziening rechtvaardigt is het belangrijk dat de Belgische Staat een meerderheidsbelang houdt en zo excessen kan voorkomen.

Het hoofdkwartier van Elia is gelegen aan de Monnoyer in Brussel. Bron: architectura.be, copyright traditioneel.

6.4. DSO’s in Nederland en België

Een netvlak onder het hoogspanningsnet bevinden zich midden- en laagspanningsnetten. Die zijn in handen van kleinere regionale netbeheerders. Kleiner valt trouwens te bezien: de lengte van het aantal verbindingen en het aantal werknemers van de grootste Nederlandse DSO’s overtreft ieder afzonderlijk de omvang van Tennet of Elia. In Nederland zijn er drie grote DSO’s, één middenmoter en drie kleine.

Kaart met de beheersgebieden of concessies van DSO’s in Nederland, situatie van 2023.

Enexis, Liander en Stedin beheren gebieden zo groot als meerdere provincies. Westland Infra is een middenmoter en die beheert globaal gezien het kassengebied in het Westland. Rendo, Endinet en Coteq zijn alle drie klein en het zijn de laatsten der mohikanen die nog niet zijn ingelijfd in fusiegolven waaruit de huidige grote DSO’s zijn ontstaan. Rendo beheert de elektriciteit in het gebied rondom Hoogeveen en Coteq is alleen actief in enkel hoekjes Twente. DSO’s beheren ook de gasnetten, maar de concessiegrenzen voor gas komen niet altijd niet overeen met die van elektriciteit. Als we het bovenstaande kaartje zouden maken voor gasnetten liggen sommige grenzen heel ergens anders. In België zijn er er vier grote DSO’s. Eandis, Infrax, Ores en Sibelga. Net als in Nederland doen zij ook het gas.

6.5. ENTSO-E

We hebben gezien dat hoogspanningslijnen landsgrenzen oversteken en dat transport en handel in elektriciteit dwars over het continent loopt. Het Europese net is technisch gekoppeld en dat vraagt om een Europese bewaking van de netfrequentie en om goede overlegstructuren.

ENTSO-E is het samenwerkingsverband van alle Europese TSO’s die hun hoogspanningsnetten hebben gekoppeld.

Er is een overkoepelend verband nodig waarin veiligheidsvoorzieningen voor de netbalans bij grote storingen zijn doorgesproken en afgestemd, waarin noodplannen zijn, waarin ontwikkelingsvisies zijn en waarin het mogelijk is om op gelijke voet met elkaar te overleggen over wat het beste is. Het lijkt zowat de Europese Unie wel… en zover zitten we daar niet naast, want de gezamenlijke organisatie van TSO’s heet ENTSO-E: the European Network of Transmission Network Operators for Electricity.

ENTSO-E gebruikt een eenvoudig paarsgeel logo waarin geen omstreden vormen, sterren of symbolen voorkomen. Er is ook een ENTSO-G, voor gas.

ENTSO-E bestaat in zijn huidige vorm sinds 2008 en is de opvolger van UCTE, die min of meer hetzelfde deed in een kleiner gebied. Het verband heeft een eigen juridische status, bevoegdheden en set regels waar alle ingezeten TSO’s zichzelf en elkaar aan houden. Zo ontstaat een speelveld waarin techniek en strategie leidend is, met een oog op het bedrijven van een Europabreed elektriciteitsnet dat telkens klaar is voor de toekomst. Zelfs een paar gebieden die niet eens technisch gekoppeld zijn nemen deel, zoals IJsland en Cyprus. NationalGrid (Verenigd Koninkrijk) nam vroeger deel, maar ontbreekt nu. De Brexit heeft ervoor gezorgd dat NationalGrid ENTSO-E moest verlaten. Dat is vreemd want er is helemaal geen lidmaatschap van de EU nodig om in ENTSO-E deel te nemen. De TSO’s van Zwitserland, Noorwegen, Oekraïne (sinds 2022) en zelfs Turkije zijn ook gewoon ingezetenen. Hoe en waarom dit is gedaan is ons niet bekend, maar voor Eirgrid, de Ierse TSO, betekende het wel verlies van directe koppeling met ENTSO-E omdat dat via Engeland verliep.

We kennen nu alle hoofdrolspelers, hun positie op de kaart, en hun profiel. We gaan zien dat netbeheerders tegenwoordig allemaal op elkaar lijken in wat ze doen en wat hun wettelijk kader is. Vanaf hier is een netbeheerder met naam Koos, Truus of Pieter, TSO of DSO, dus weer gewoon ‘de’ netbeheerder.

6.5. Onafhankelijk netbeheer en netneutraliteit

Een netbeheerder is een nutsbedrijf. Dat woord heeft zijn herkomst in ‘nut’ of ‘publiek nut’. Het doel van een netbeheerder is niet om winst te maken maar om een taak te verrichten.

Die taak is op neutrale wijze transportruimte op het net openbaar beschikbaar te stellen voor producenten en consumenten. De netbeheerder mag zijn onkosten doorberekenen in de prijs van het geleverde product en het wordt wel als prettig ervaren als die kosten niet te hoog worden, maar een netbeheerder kan niet failliet gaan. Een netbeheerder, indien in staatseigendom, mag ook geen winst maken buiten een marge om eigen verwachtte investeringen mee af te dekken.

Het station met al zijn spullen is in bezit van Tennet, maar de elektriciteit op de draden is niet van Tennet. Dat is commercieel bezit van de producenten en de klanten en het netwerk zelf dient alleen als veredeld doorgeefluik. Foto door Michel van Giersbergen.

Ondertussen is er iets eigenaardigs aan de hand. De draden zijn bij de netbeheerder in bezit, maar de elektriciteit erop is niet van de netbeheerder. Vergelijk het met een wegennet: de wegen zijn van de provincie of van de staat, maar de auto’s erop die het gebruiken zijn van talloze losse eigenaren. Elektriciteit is commercieel bezit.

Deze splitsing tussen het net en de elektriciteit erop staat bekend als onafhankelijk netbeheer. 

Het elektriciteitsnet als netwerk van draden, stations en transformators is in bezit van netbeheerders.
De transportruimte op het netwerk wordt door de netbeheerders beschikbaar gesteld voor de markt.
Het elektrisch vermogen ofwel de elektriciteit die wordt getransporteerd is commercieel bezit.

Een hele set wetten zoals de Wet op Onafhankelijk Netbeheer (WON), de Nieuwe Elektriciteitswet 1998 en de zogeheten Splitsingswet vormen hierachter het wettelijk frame en kader.

Onafhankelijk netbeheer is tegenwoordig de norm in heel West Europa. Dankzij deze wetten is netbeheer een gereguleerde taak geworden en is de taak van een netbeheerder faciliterend. En daar houdt de bevoegdheid eigenlijk al verrassend snel op. De netbeheerder heeft niets te zeggen over hoe de elektriciteit in het net terechtkomt of wie er gebruik van mag maken. Iedere partij die elektriciteit levert of afneemt moet gelijk behandeld worden door de netbeheerder. Niemand mag worden voorgetrokken, niemand mag worden benadeeld. Iedereen, van een megacentrale tot een klein lokaal windparkje, is in beginsel gelijk.

Netneutraliteit betekent gelijke behandeling van iedere producent en consument door de netbeheerder.
Het is niet toegestaan om iemand voor te trekken of te benadelen wanneer daar geen goede technische reden voor is.

Netneutraliteit is belangrijk om te voorkomen dat grote commerciële producenten hun macht kunnen misbruiken. Voorbeeld: wanneer een netbeheerder niet neutraal hoeft te zijn kan een grote producent een smak geld op tafel leggen, alle transportruimte opkopen voor zijn eigen nieuwe centrales en het daarmee onmogelijk maken voor concurrenten om op hetzelfde net actief te zijn. Het gevolg is dat de klanten niets meer te kiezen hebben waardoor de producent de hoofdprijs zou kunnen vragen voor zijn elektriciteit.

Onafhankelijk netbeheer maakt vrije keuze van energieleverancier mogelijk omdat de eigenaar/beheerder van het netwerk niet langer dezelfde partij is als de opwekker van het vermogen. Hierdoor is de energiemarkt geliberaliseerd.

De markt mag het speelveld van productie en consumptie oplossen en de netbeheerder is er om te voorkomen dat commerciële producenten er samen een bende van maken waardoor de leveringszekerheid in gevaar komt. Ondertussen kan er internationaal worden gehandeld in elektriciteit en vrij worden gekozen bij wie je elektriciteit koopt of aan wie je het verkoopt, terwijl het beheer, de uitbouw en het onderhoud van de infrastructuur via de netbeheerder in veilige handen is. Handen die niet gevoelig zijn voor de waan van de dag.

De beeltenis van Vrouwe Justitia draagt een blinddoek. Ze mag alleen objectieve feiten wegen zonder aanzien des persoons. Dit lijkt op de taak van de netbeheerder. Afbeelding: Wikipedia (CC BY-SA).

Alweer lijkt het op een wegennet. Het netwerk van grote en kleine wegen, kruisingen, bruggen, stoplichten en die gehate flitspalen is eigendom van de staat. De ruimte op die wegen is vrijgegeven voor gebruik door particulieren en bedrijven met hun voertuigen. En het maakt niet uit wie of wat je bent: als je je rijbewijs hebt gehaald en je betaalt je wegenbelasting, dan garandeert de staat dat je gebruik mag maken van het wegennet. Op de weg gelden de verkeersregels op precies dezelfde wijze voor een eenvoudige student als voor de baas van een miljardenbedrijf.

6.6. Operationeel beheer

De belangrijkste dagelijkse taak van de netbeheerder is operationeel beheer of bedrijfsvoering. Bij het woord bedrijf moeten we nu niet denken aan een organisatie, maar aan het bedrijven van een technische installatie. Denk maar aan het opdrijven van vee of het aandrijven van een machine. ‘Bedrijven’ is dus een werkwoord.

Op het net is continu bewaking nodig van technische zaken zoals de netbalans, storingen en actuele zaken die om actief handelen vragen. Operationeel netbedrijf houdt zich bezig met de situatie van nu, of hooguit een paar uur of aantal dagen vooruit. In de echte energiemarkt (met ronkende termen zoals EPEX SPOT, Intraday en Day-ahead) is de rol van de netbeheerder wettelijk geforceerd beperkt.

Operationeel beheer ofwel bedrijfsvoering is erop gericht dat het netwerk stabiel is, betrouwbaar is en open is voor marktwerking.

Een elektriciteitsnet is een groot en complex ding. Een storinkje hier, wat aangezegd onderhoud daar, woeps, een geploft componentje, even stressen in de controlekamer bij een joekel van een onweersfront, zo nu en dan een marktrestrictie vanwege onderhoud dat niet uit te stellen valt, de meteorologen zaten er (alweer) naast met de wind op zee, bij de buren is een omzwaai nodig vanwege een nieuwe schakeltuin op Regendorp 380 en dus ligt de interconnectie er even af… tja, operationeel beheer draait om de dagelijkse beslommeringen.

Wie een foto van een controlekamer had verwacht – helaas. Het is niet toegestaan om foto’s te maken in een dergelijke controlezaal. We moeten het op deze plek doen met the next best thing, ons netschema.

Het is deels computerwerk en deels mensenwerk in een controlezaal. De bedrijfsvoerders kunnen zeggen waar men kan verschakelen en of een bepaalde, geplande uitschakeling van een component wel of niet kan doorgaan. Er wordt tevens zicht gehouden op de netbalans in het beheergebied en op hoeveel import of export er is. Bij technische problemen zijn er protocollen die vertellen wat de bedrijfsvoering wel en niet mag doen als de marktwerking tijdelijk een stapje terug moet zetten. De mensen die dit werk uitvoeren moeten stressbestendig zijn en een grote parate kennis van het netwerk hebben.

6.7. Netstrategie

De tegenhanger van operationeel netbeheer is netstrategie. Dat draait juist om de dag van morgen. Het hoort bij een samenleving in beweging dat er op plek A steeds meer stroom wordt gebruikt, dat een producent op plek B graag een centrale wil stichten en dat de stokoude hoogspanningslijn op plek C nodig wat zwaarder moet worden gemaakt omdat hij iedere winteravond op zijn tenen loopt. Het net moet iedere dag mee veranderen.

Operationeel netbeheer houdt zich bezig met het hier en nu.
Netstrategie houdt zich bezig met de dag van morgen.

De overheid bepaalt aan de hand van onderzoek, maatschappelijke wil, internationale druk en/of verdragen hoe energie mag worden geproduceerd binnen de landsgrenzen. Of er een grote centrale of een windpark bij mag komen is een besluit dat de overheid neemt. De netbeheerder heeft hier in principe geen inspraak in, behalve in de zin van technisch advies: als een producent een megacentrale wil, dan is het de netbeheerder die kan aangeven of de hoogspanningslijnen in de buurt van de centrale voldoende transportruimte bieden of dat er eerst een netverzwaring of reconstructie nodig is. Reconstructie is duur, het kost tijd en een deel van de kosten van het aanpassen of nieuw aanleggen van een aansluiting kan voor rekening komen van de producent. Die moet goed uitrekenen of het allemaal wel uit kan wat hij wil.

Oef, wat een roestbak… Daar moet nodig nieuwe verf op. De staat van het materiaal in de gaten houden, de veiligheid en de betrouwbaarheid waarborgen en tijdig onderhoud plegen zijn primaire taken van de netbeheerder.

Naast het telkens bieden van voldoende capaciteit is ook het bieden van betrouwbaarheid een taak van de netbeheerder. Dat is een breed veld waarin van alles samenkomt. Geopolitiek (met invloed op de olieprijs en  welke centrales meer of minder gebruikt worden), economische groei of krimp, de energietransitie, maar ook dingen als de voorkeuren van energieproducenten kom je tegen. Zo is er een trend bij thermische centrales. Die zet men tegenwoordig liever aan de kust omdat daar onbeperkt koelwater beschikbaar is en de aanvoer van brandstoffen over zee eenvoudiger is. Ook windparken verschijnen tegenwoordig eerder op zee dan op land. De locatie van grootschalige productie verplaatst zich daardoor langzaam vanuit het binnenland naar de kust.

Iedere netbeheerder wil in zijn beheersgebied een robuuste geografische verdeling van de productielocaties en een gezonde balans tussen het productievermogen en de gevraagde belasting in zijn net.
Kleine verschillen bevorderen handel en efficiënt grondstoffengebruik.
Grote verschillen zijn gevaarlijk voor de netstabiliteit of de economische positie.

Wat krijg je als je door politieke keuzes, een gebrek aan visie enveranderde marktomstandigheden opeens met een permanent tekort aan capaciteit in je productiepark zit? Volcontinue afhankelijkheid van import uit de buurlanden. Welkom in de Belgische Elektriciteitsschaarste van 2014.

De Belgische Elektriciteitsschaarste van 2014 was een hoofdstuk apart in hoogspanningsland. Echt, deze poster is geen grap.

Qua productie zat België rond 2014 met de gebakken peren (in één pan). Door een samenloop van omstandigheden kon het land in de winter niet genoeg elektriciteit opwekken. Dat is niet de schuld van de netbeheerder, maar het werd wel degelijk het probleem van de netbeheerder. Onderhoudsschema’s van verbindingen met Nederland en Frankrijk moesten worden afgezegd. Van zulke dingen krijgen netstrategen enorme jeuk. Het stoort ook andere onderhoudsplannen. Zo heeft de buitenwereld soms op rare manieren invloed op netbedrijf en toekomstplannen.

Netstrategen kijken naar trends en proberen de toekomst van enkele weken tot tientallen jaren vooruit te duiden. Wat betekent de situatie van een zeker moment voor het net? Is het net daar klaar voor? Is de betrouwbaarheid en de storingsreserve nog steeds toereikend? Het kan betekenen dat een nieuwe verbinding nodig is en dat zijn processen die vanwege veel papierwerk wel tien jaar kunnen duren vanaf het eerste plan tot het aanzetten van de stroom. Netstrategen hebben kennis nodig van staatsinrichting, procedures, techniek, lijnen- en stationsbouw, stakeholders, en zelfs een scherp oog voor geopolitiek.

6.8. Onderhoud en uitbouw uitbesteden

De netbeheerder houdt zich bezig met zijn kerntaak, en alle andere taken worden uitbesteed. Het werken aan netuitbreidingen mag dus worden gedaan door aangenomen derde partijen met kennis van zaken. Schilderen van masten, fabricage van transformators of het aanleggen van kabels gebeurt in opdracht van de netbeheerder, maar hij doet dat niet zelf. Daar zit wel een complicatie bij, want wanneer een staatsbedrijf rechtstreeks iemand aanwijst om een klus uit te voeren geldt dat als ongeoorloofde staatssteun. Het betekent dat netbeheerders niet vrij zijn om zomaar een bedrijf op te bellen en een klus te verstrekken. Het moet worden aanbesteed.

De netbeheerder mag expertise, spullen of arbeid inkopen bij derde partijen, zoals ingenieursbureaus, fabrikanten en constructeurs. Om de schijn van staatssteun te vermijden moeten opdrachten worden aanbesteed aan de markt via een tender.

Een klus wordt voorgelegd in een zogeheten tender, waarna constructeurs mogen bieden op de klus zonder dat zij van elkaar weten wat de anderen hebben geboden. Vervolgens kiest de netbeheerder voor de geschiktste partij. Het is echter een precaire procedure waarbij altijd kartelvorming of partijdigheid op de loer ligt. Als haast is geboden kan een duurdere partij die eerder ruimte in de agenda heeft toch de beste keuze zijn. De ACM, als toezichthouder op de gereguleerde taken van de netbeheerder, moet dus telkens goed kijken naar wat er gebeurt. Uitbesteden en aanbesteden geldt ook voor onderhoud. Alles dat buiten in de regen staat heeft zo nu en dan een lik verf nodig. Onderhoud, netveranderingen, soms een verkabeling of bovengrondse uitbreiding, schilderwerk, controle, bomen onder de lijnen snoeien… Voorziene niet-beschikbaarheid (VNB) van een circuit of ander object is altijd wel ergens het geval, net zoals dat er op het wegennet nooit een moment bestaat waarop er helemaal nergens aan de weg wordt gewerkt.

6.9. Congestie en congestiemanagement

Soms is de beschikbare transportcapaciteit van een verbinding niet toereikend. De netbeheerder zal dan kijken of een netverzwaring een optie is. Totdat die is aangelegd zitten we met een capaciteitstekort. We zien dit in het klein in het laagspanningsnet als er teveel zonnepanelen zijn aangesloten, maar ook in het groot komt het voor. In beide gevallen moet de netbeheerder zijn neutraliteit houden: er moet eerlijk met producenten worden omgegaan. Ze zullen worden aangesloten in dezelfde volgorde als het moment waarop ze aangaven op een bepaalde plek te willen produceren.

Is er te weinig transportruimte voor allemaal en kan men met operationele maatregelen niet voldoende uitrichten, dan geldt dat de laatkomers moeten wachten met produceren totdat de netverzwaring gereed is of op momenten waarop de eerder gekomen producenten een gaatje laten vallen. Men noemt dat congestiemanagement (de term komt van congest, het Latijnse woord voor stapelen). Het is de taak van de netbeheerder om erop toe te zien dat dit fatsoenlijk verloopt.

Congestiemanagement is vergelijkbaar met een wachtrij: wie er het eerste was, wordt het eerste geholpen, ongeacht wie je bent.

Congestiemanagement klinkt fair, maar het kan vreemde gevolgen hebben. Zo hadden we begin jaren 10 in de Eemshaven te maken met zoveel nieuw kolenvermogen dat een net iets later gekomen windpark niet meer aangesloten kon worden, want alle beschikbare transportruimte op het hoogspanningsnet was al vergeven aan kolenstroom. En daar zit je dan voor je uit te kijken met je goeie gedrag en je energietransitie…

6.10. Storingsreserve: redundantie, ringvormen en N-1

Niemand houdt ervan om geen ruimte in zijn agenda te hebben. Ook met echte spullen houden we rekening met problemen. Een auto heeft niet voor niets een reserveband. Op het elektriciteitsnet, zeker vanaf tussenspanning en hoger, wordt dit ook gedaan. Er zijn fysiek méér circuits en transformators aanwezig en aangelegd dan strikt noodzakelijk is voor het technisch functioneren van het net. Dat lijkt onnodig duur, maar het is van essentieel belang.

   

Wanneer we naar een hoogspanningslijn kijken zien we in de meeste gevallen zes draden, ofwel twee circuits. Normaal gesproken is één circuit voldoende om het vermogen te kunnen transporteren dat erop staat (50% van de lijncapaciteit). Drie circuits kan zelfs ook, in dat geval kunnen altijd veilig twee circuits vol worden belast (66% van de lijncapaciteit). In beide gevallen geeft het essentiële ademruimte voor omleidingen bij onderhoud of storingen.

Bij hoogspanningsnetwerken zien we meestal verbindingen met twee circuits. Eén circuit zou in principe voldoende zijn om het totale vermogen van het ene transformatorstation naar het volgende te kunnen verplaatsen. Maar wat als een circuit beschadigt of er even uit ligt voor onderhoud? Het is fijn als je dan probleemloos vermogen kan omleiden over de naburige verbindingen in het net waardoor je de tijd hebt om aanpassingen of reparaties op je gemak uit te kunnen voeren zonder dat het erg spannend wordt met je transportcapaciteit.

Voor dit doel dient redundantie in het net. De verbindingen, transformators en rails in een redundant net zijn zodanig aangelegd dat het vermogen altijd ieder onderdeel kan bereiken via meer dan één weg. Wanneer er een circuit of soms een hele verbinding onvoorzien compleet uitvalt (onvoorziene niet-beschikbaarheid ofwel ONB) is er er altijd een alternatieve weg beschikbaar, waardoor een zogeheten enkelvoudige storing nooit tot uitval leidt.

Dit streven heet niet verrassend enkelvoudige storingsreserve. Een andere jargonterm is een N-1 redundant net. De N staat voor Nominaal of Normaal. Wanneer zo’n storing het geval is, geldt de N-1 toestand. Dat is vergelijkbaar met rijden op je reservewiel. Kan prima even, maar je moet niet nóg een band lek rijden, dus het liefst rij je dan direct naar de garage om de andere band te laten maken en je reserve te herstellen.

Enkelvoudige storingsreserve betekent dat er voor iedere willekeurige component een backup of alternatief voorhanden is.

Nu is enkelvoudige storingsreserve nooit perfect. Beeld je een station in dat slechts met één hoogspanningslijn is verbonden aan de rest van het net: in jargon noemt men zo’n verbinding een steeklijn of een uitloper. Die steeklijn kan redundant zijn, maar als er een gehele mast omvalt zodat de beide circuits tegelijk uitvallen, kan dat alsnog nare storingen opleveren zoals het Apache-incident van 2007 (en de slechte kopie ervan in Culemborg in 2017). Gelukkig komen dit soort storingen die twee circuits tegelijk treffen zelden voor.

Hoogspanningslijnen kunnen met enkelvoudige geleiders zijn uitgerust (rechts) zodat iedere fasedraad uit één geleider bestaat. Maar zwaardere verbindingen zoals links kunnen ook fasedraden hebben die bestaan uit meerdere geleiders, zoals in dit geval twee stuks. Dat betekent dat de hoogspanningslijn links bij hetzelfde draadtype en netspanning een twee keer zo grote stroomsterkte aankan. De netbeheerder kan hier keuzes in maken en dat is onderdeel van netstrategie.

Als het erop aankomt willen we het liefst meervoudige storingsreserve. Of in jargon, N-2 redundantie. Om dat te bereiken is er een elegante manier die het niet nodig heeft om telkens drie circuits te gebruiken. Een net met ringvormen heeft een extra troef. Op de afbeelding hieronder geldt links de normale bedrijfstoestand, met iedere verbinding onder spanning. Rechts is een verbinding wit gemaakt: daar is een hele verbinding (beide circuits) uitgevallen. Wat nu?

Tijdens de normale toestand beschikt ieder 380 kV-station in de ringvorm over aanvoer vanuit tenminste twee richtingen. Valt er een station, circuit of zelfs een hele hoogspanningslijn uit, dan nog kunnen alle andere aangesloten stations van vermogen worden voorzien doordat de ringvorm vermogenstransport vanuit de andere kant mogelijk blijft maken. Ringvormen vergroten de robuustheid van het net aanzienlijk.

We zien dat het netwerk een ringvorm heeft. Wanneer er een gehele hoogspanningslijn uitvalt, kan de stroom via de andere kant van de ring alsnog bij ieder station komen. Omdat de verbindingen redundant zijn ontstaat er geen stroomstoring en zelfs niet eens acute overbelasting. Ringvormen kunnen vanzelf ontstaan bij netuitbouw, maar men streeft er ook met opzet naar. Samen geven redundantie en ringvormen een hoogspanningsnet meer flexibiliteit, robuustheid en een grotere bedrijfszekerheid. Wanneer we ook nog eens meerdere van zulke ringen tegen elkaar aan leggen, is het zelfs mogelijk om over de redundante capaciteit van naburige ringen vermogen rond te leiden. Op de netkaart ziet zo’n net er een beetje uit als de naden van een voetbal rondom de vijf- en zeshoeken.

De hoogste vorm van storingsreserve bestaat uit redundant aangelegde ringvormen die tegen elkaar aan liggen in een vermaasd net. Deze opbouw wordt nagestreefd in de koppelnetten.

Bij middenspanning zien we ook stervormige netten met soms ringvormen, maar daar is meestal een opening in de ring aangebracht met een schakelaar. Dat is gedaan om verschillende technische redenen. Bij een probleem valt de stroom dan wel even uit, maar door de schakelaar te sluiten en daarna belasting te verschakelen kan een verstoord netdeel worden geïsoleerd waarna de rest van het net terug onder spanning kan worden gebracht. Over hoe netten zijn opgebouwd hebben we elders op deze site informatie, het voert te ver om in een introductiecursus daarop in te gaan. Een goede instap voor middenspanning is ook hoofdstuk 1 van het gratis online boek Netten voor distributie van Elektriciteit door Phase2phase (die van de loadflowsoftware).

6.11. De niet-normale toestand

Wanneer onderhoud of storingen het net of een netdeel in de N-1 toestand brengen heet dat de niet-normale toestand. Het net is dan kwetsbaar omdat er storingsreserve is ingezet of weggenomen. Het aan de praat houden van het net is vanaf dat moment belangrijker dan de marktwerking.

Wanneer een netwerk zich in de niet-normale toestand bevindt, is het kwetsbaar of is de storingsreserve niet langer gewaarborgd.
Tijdens de niet-normale toestand krijgt de netbeheerder extra bevoegdheden.

Wanneer de niet-normale toestand wordt uitgeroepen krijgt de netbeheerder extra bevoegdheden. Zolang er technisch urgente redenen zijn wordt de marktwerking herroepen. Nu mag de netbeheerder actief een producent dwingen te stoppen met leveren of juist verzoeken te blijven leveren. Bij een losse verbinding of station die tijdelijk in de N-1 toestand zit vanwege wat onderhoud zal de netbeheerder overigens niet snel grijpen naar die bevoegdheden.

Het de netbeheerder tijdens de niet-normale toestand toegestaan om:

• Een producent om technische redenen voortrekken op een ander
• Vrijhandel stil te leggen
• De marktwerking ‘verstoren’ door producenten restricties op te leggen, zogeheten op- en afregelbeperkingen
• Noodvermogen af te roepen tegen een meerprijs (dat mag soms ook tijdens de normale toestand)
• Zware verbruikers actief te verzoeken om direct hun verbruik te minderen

De niet-normale toestand mag niet langer duren dan technisch noodzakelijk is. Zodra het netwerk of de leveringszekerheid niet langer in gevaar is, wordt de netbeheerder geacht de N-1 toestand voor het betreffende deelnet weer in te trekken. De beperkte bevoegdheden worden dan weer van kracht en de netbeheerder dient zich weer neutraal op te stellen: de normale toestand is hersteld.

Operationele berichtgeving, in dit geval een vrij pittige. Op deze dag was de regelruimte om onbalans binnen het net te kunnen opvangen met vlot inzetbare productie uitgeput. Het net is slechts stabiel omdat we aan het buitenland vast hangen. Korter gezegd: Duitsland en België redden hier de Nederlandse dag. Zulk soort berichten geven aan dat de netbeheerder tijdelijk extra bevoegdheden heeft: techniek gaat nu even boven marktwerking.

6.12. Het uiterste middel: load shedding

Natuurlijk heb je van die dagen waarop Murphy’s Wet in volle glorie door de controlekamer dendert. Als het echt niet anders meer kan, als alle mogelijkheden op zijn en als een onoplosbaar tekort aan vermogen dreigt mag de netbeheerder zijn uiterste middel inzetten. Load shedding, of in het Nederland afgooien.

Een netdeel offeren, zoals het ook heet, is het allerlaatste redmiddel. De netbeheerder neemt dan opzettelijk een deelnet los van het totale net en veroorzaakt op die plek een stroomstoring. Daardoor valt een deel van de stroomvraag weg en kan soms voorkomen worden dat er een grotere, ongecontroleerde storing ontstaat die veel meer aangeslotenen zou treffen of die zelfs kan uitmonden in de nachtmerrie van elke netbeheerder: een cascadestoring of system split. Dat is de moeder aller stroomstoringen en die kan dwars door het hele ENTSO-E net heen propageren en het uiteen doen vallen in twee of meer netblokken, waarbij in netblokken met een tekort aan energie miljoenen aansluitingen op zwart gaan en heel Europa problemen kan krijgen.

Load shedding of afgooien is een noodhandeling. Het is het uiterste redmiddel dat een netbeheerder kan toepassen.

Met het afgooien van belasting wordt niet lichtvoetig omgegaan. Soms kan worden beschikt over gecontracteerd opofferbaar vermogen, ofwel contracted interruptables. Dat is een gereedschap dat alleen in hoogspanningsnetten voorkomt en niet bij iedere netbeheerder beschikbaar is. Je hebt er zware industrie voor nodig die veel stroom verbruikt, maar die geen activiteiten verricht die op een noodsituatie uitdraaien wanneer die stroom uitvalt. Raffinaderijen en chemische fabrieken komen meestal niet in aanmerking. Smelters en elektrolysers wel. Met zulke afnemers kan soms worden afgesproken dat ze een korting op de netwerkkosten krijgen, in ruil voor de kans om te worden afgegooid als de nood aan de man is. Gecontracteerde opoffering is een laatste schil om afgooien in publieke netten te voorkomen. Het is in Frankrijk en Italië aanwezig en in 2022 heeft het acuut afgooien van 2,5 GW van zulke industrieklanten de dag gered in Europa toen er onverwacht 3 GW productievermogen afviel na een schakelfout op trafostation Ernestinovo in Kroatië.

Opoffering van een publiek net is zeldzaam. In Nederland dateert de laatste daadwerkelijke, bewuste opoffering van een openbaar deelnet op hoogspanningsniveau uit 2006.

6.13. Hoogspanning als vakgebied en als hobby

De netbeheerders hebben het maar druk in hun hoofdkantoren. Kletsen met een buurland over een prijsprikkel, af en toe een investeringsplan de deur uit doen, verantwoording afleggen aan de ACM, hippe hoogspanningsmasten verzinnen, foeteren op een fabrikant die discutabele kwaliteit eindsluiters heeft geleverd, aan de PR werken bij de aanleg van een nieuwe verbinding, ecologisch verantwoorde linksdraaiende biobonen in de koffieautomaat stoppen… ja ja, de dag is zo om.

Toch hebben netbeheerders één taak nooit goed opgepakt. En daarvoor zijn wij er.

HoogspanningsNet is geen netbeheerder. Wij zijn een verband van geïnteresseerden in het grootschalig elektriciteitsnet. Sommige mensen achter deze site werken overdag zelf bij een netbeheerder of bij een engineeringsbedrijf. Anderen zijn met pensioen of zijn hobbymatig geïnteresseerd. We zijn onafhankelijk en we vormen een neutraal informatieplatform voor wie wil leren of wil weten. Ook zijn we een verbindende thuisstek voor iedereen in het Nederlands taalgebied voor wie het grootschalig elektriciteitsnet een hobby, vermaak, raakvlak of interesse is. Voor elke leeftijd, van beginners en tot experts, en stiekem ook voor professionals die hun vakgebied zien als meer dan slechts hun werk – zoals dat eigenlijk hoort.

Groot elektriciteitstransport als hobby of als interesse? Welkom, je bent niet alleen.

Samenvatting: kan je de volgende vragen beantwoorden?

▫ Produceert een netbeheerder elektriciteit?

▫ Wie zijn de netbeheerders van het Nederlandse en Belgische hoogspanningsnet?

▫ Wat betekent netneutraliteit voor de beheerder?

▫ Mag een bedrijfsvoerder schakelhandelingen verrichten tijdens de normale toestand?

▫Wat betekenen enkelvoudige storingsreserve, redundantie en N-1?

▫ Mag de netbeheerder tijdens de niet-normale toestand iemand voortrekken?

▫ Wat is de rol van deze site?

Met deze vragen zijn we aan het einde gekomen van de St(r)oomcursus, of althans aan de leerstof ervan. Want we hebben nog een deel 7 waar je kan leren waar je verder kan leren. Je kan uiteraard deze hele site afschuimen, het forum erachteraan, en daarna Wikipedia, maar we kunnen ons ook voorstellen dat je de smaak te pakken hebt gekregen en wil onderzoeken of serieus verder leren in een opleiding of professionele cursus iets voor jou is.

Neem een kijkje in het extra deel 7, waar je een overzicht treft van gratis en betaalde cursussen, van opleidingen en van leerboeken.

---

Naar het volgende deel