HoogspanningsNet - alles over hoogspanning op het het

Hoogspanningstechniek

Hoogspanning en gezondheid?

Antwoord op alle vragen vind je bij het RIVM (NL) of het Departement Leefomgeving (B).

HoogspanningsNet behandelt dit thema met opzet niet zelf. (Waarom niet?)

Geknetter en gebrom?

Geen zorgen, dat is normaal.

elia

30 december 2021 In de wereld van zware hoogspanningslijnen (220 kV en hoger) zijn buismasten prestige-objecten. Technisch zijn ze niet gemakkelijk. Diverse Europese netbeheerders komen trots met een eigen buismast, de ene animatie en persfoto nog mooier dan de ander. Maar hoe is het nou eigenlijk echt met zware buismasten?

De afgelopen vijftien jaar heeft bijna iedere West-Europese netbeheerder wel een flirt gemaakt met een buismast op koppelnetniveau. Tennet kwam met de wintrack, Energinet plaatste onder andere Eagles van Bystrup, NationalGrid kwam met de T-pylon (een goeie zet in een land waar men thee bij het leven drinkt) en Amprion voerde een familielid van de Pylône Muguet wat 380 kV-steroïden. Alleen Elia heeft zich niet uit de tent laten lokken en hield het bij gespierd, rank vakwerk voor de nieuwste koppelnetuitbreidingen. 

In tegenstelling tot wat het simpele uiterlijk doet vermoeden, zijn buismasten best ingewikkeld. Voor kleine lijntjes, zeg eens tot 110 kV, zijn buismasten vandaag concurrerend of zelfs geschikter dan vakwerktorentjes. Ze bouwen vlot, zijn behoorlijk sterk en vragen minder onderhoud. Het is bij buismasten wel noodzakelijk dat je makkelijk op de bouwplaats kan komen met zwaar materiaal en met de verhoudingsgewijs grote mastdelen. In de bergen zijn buismasten daardoor nooit gangbaar geraakt. Boven een bepaald formaat veranderen de voordelen van buismasten ook in laagland steeds meer in nadelen. Voor spanningen vanaf 220 kV heb je hele grote masten nodig waardoor de kokers loodzwaar worden. Je zou het niet zeggen, maar buismasten zijn beduidend zwaarder dan vakwerkmasten. Aanvoer en transport, takelen en ook fabricage zijn dan al snel ingewikkeld maatwerk. Ook stelt een zware buismast andere eisen aan het fundament dan een vakwerkmast met een broekstuk. Kromtrekken is snel zichtbaar en onvergeeflijk. Krom plaatsen al evenzeer. En bij een grote buismast wordt een gesloten kokervorm, groter dan de bomen die we gewend zijn, al snel plomp in het landschap zodat je als ontwerper flink je best moet doen om technisch, praktisch en esthetisch wat van een zware buismast te maken. 

Buismasten op koppelnetniveau zijn daardoor eigenlijk een soort trofee van netbeheerders: 'kijk, tadaa, een buismast, kijk ons eens casual modern zijn'. De enige uitzondering op louter esthetiek is Tennets wintrack, die mede werd bedacht om de magneetveldcorridor zo smal mogelijk te maken. Van alle netbeheerders met een koppelnetbuismast is Tennet de enige die ermee ook een aantoonbare functionele troef in handen heeft. Wintracks zijn de afgelopen tien jaar in een handvol verbindingen gebruikt en daarmee is de wintrack een van de twee meest succesvolle zware Europese buismasten. Dat wil niet zeggen dat het pleit nu beslecht is, want inmiddels heeft Tennet ook weer een nieuwe vakwerkmast ontworpen voor Zuidwest-380. En zoals dat tegenwoordig in jongerentaal heet, er is ook wel eens een cringe op de Berg is geweest vanwege gênante problemen.

Wat is dan die andere succesvolle buismast? Die tref je aan op Jutland. Een oude lijn met schoorportalen werd er begin jaren 10 vervangen door een lijn zogeheten Eagles, van Bystrup. Een tweehonderd kilometer lang tracé. Omdat de Eagles een niet-tapse buis gebruiken is de fabricage makkelijker dan de scherpe wintrackkegels. Esthetisch is de Eagle een twijfelaar, dezelfde niet-tapse toren lijkt wat topzwaar. En exemplaren met een V-ophanging, zoals op de foto, lijken op grote boze emoticons. Eagles zijn inmiddels ook toegepast in een nieuwe interconnectie met Schleswig Holstein. Elders op Jutland is ook een lijn met gaffelmasten vervangen door buisgaffels, een ander ontwerp van Bystrup

NationalGrid dan. Die hadden enige tijd nodig om de T-pylon van de grond te krijgen (ook letterlijk, het ding is heel zwaar) maar sinds september zijn ze bezig met het eerste tracé in een echte verbinding. NationalGrid schreef een verkiezing uit en selecteerde uiteindelijk uit ruim 250 inzendingen dit ontwerp. En ja hoor, het winnende ontwerp was ingebracht door het datzelfde Bystrup van de Eagles. Men is van voornemen om ook de nieuwe kerncentrale op Hinkley Point aan te sluiten met T-pylons, maar de status van deze mast is op dit moment dat hij alleen in een kort proefstukje reeds in dienst is. 

Elia moest niks hebben van een buismast en in België staan nu stoere ranke vakwerkmasten in de nieuwe verbindingen. Maar 50Hertz, de tot de Elia-group behorende netbeheerder in voormalig Oost Duitsland, heeft het wel aangedurfd. Eerst was er sprake van een ontwerp dat het midden hield tussen een Eagle en een T-pylon, maar inmiddels hebben ze er ook maar even een windmolen bij afgezaagd en het resultaat is eh.. tja, laten we zeggen dat de CompactLine vooral in de hoogterichting zijn naam eer aandoet, want zo'n grote buishamerkop hebben we nog nooit gezien. Zelfs de railing valt maar nauwelijks op. 

Amprion moest er aanvankelijk ook niks van hebben. Amprion is een relatief stille netbeheerder die onder andere het Rührgebiet in handen heeft. Liever vertrouwen ze op bewezen vakwerk voor hun onovertroffen joekels van combi-combi-combimasten van soms vijf verdiepingen en wel zeventig meter hoog. Goed uit te leggen in een gebied dat het industriële hart van Europa vormt. Toch hebben ze zich bij de nieuwe interconnectie met Nederland laten verleiden tot een buismast, zodat het contrast met de wintracks komend vanuit Nederland aan de grens minder groot zou zijn. Want het zal je toch eens gebeuren dat men je ouderwets vindt… Amprion besloot de Pylône Muguet (een losjes verwante, grote mastenfamilie, populair over de hele wereld) 380 kV-steroïden te voeren en daarmee aansluiting te maken op de wintracks van Tennet. Maar dat was eigenlijk alleen verplaatsing van het probleem, want nu moest men in hun eigen concessie alsnog een overgang maken naar vakwerk. Duits als Amprion is pakte men dat pragmatisch aan. De Muguets zijn wit, dus als we nou ook eens de laatste paar vakwerkmasten wit verven, dan lijkt de overgang soepeler. En zo werd een nieuw gezegde geboren in hoogspanningsland: als je het allemaal even niet meer weet, dan verf je 'm toch wit?

Ook handig als je buurvrouw ten einde raad vraagt wat ze met haar onhandelbare zoontje aan moet, of als je collega moppert over een toenemend doorhangknelpunt van zijn buik.

Sinds het eenmalige project met de Muguet-buismasten heeft niemand Amprion opnieuw kunnen betrappen op buismastgebruik. Het lijkt erop dat de R&D bij Amprion nie wieder heeft gezegd, terwijl ze in Frankrijk juist oh la la hebben gemompeld. RTE France is de grootste netbeheerder van Europa en als grootste jongen op het schoolplein kan je natuurlijk niet achterblijven. Ook RTE is al jaren bezig met de ontwikkeling en uitrol van een eigen buismast die de opvolger van de Chats en Beaubourgs moet worden. Ondanks de Franse naam van de Pylône Muguet (Lelietje van Dalen) werd er een ander pad ingeslagen en er werd een nieuw ontwerp bedacht.

En daar is ie dan, Équilibre, een woord dat zoveel betekent als uitgebalanceerd, of evenwicht. Begin 2020 voor het eerst toegepast en inmiddels is twee weken terug de eerste verbinding opgeleverd die voor de helft van het tracé deze masten gebruikt. De mast is bedoeld om twee circuits van 400 kV te kunnen dragen en om zogeheten running angles te kunnen maken: lijnhoeken zonder afspanning. Dat is in België al niet zo gangbaar en in Nederland is het hoogst zeldzaam: alleen wintracks en 110kV IJC-cactusmastjes doen het regulier. Maar in met name zuidelijk Europa is het een vrij gangbaar gebruik. Het heeft als voordeel dat met een lichtere hoekmast kan worden volstaan die bovendien qua uiterlijk weinig tot niet afwijken van normale draag- of steunmasten. De hoogspanningslijn krijgt daardoor een rustiger, meer constante aanblik.

Dat is op papier tenminste het idee. In de praktijk lijken de bestaande exemplaren in de hoekposities doorhang te vertonen in de strak afgespannen isolators van de buitenbocht, waardoor de strakke kegelvorm aan één zijde naar binnen wordt getrokken. We hebben al wel vaker gezien dat buismasten onvergeeflijk zijn als ze net niet rechtop staan, kromtrekken of asymmetrisch raken door krachten. Hoe Équilibre er uiteindelijk uit zal zien tussen de Franse dorpjes en graanvelden zullen we aankomende zomer van dichtbij kunnen zien, niet ver van de Belgische grens. 

Het succes van een buismast hangt dus af van heel wat factoren. Noodzaak tot netuitbreiding of vernieuwbouw zijn van cruciaal belang, maar het ego van de netbeheerder en eventuele niet-esthetische redenen zoals bij wintracks spelen de belangrijkste bijrol. Techniek en kosten zijn opvallend achtergeschoven. En natuurlijk, na de eerste proefstukjes, is er het moment van de waarheid. Wat vinden de mensen er eigenlijk van? Een buismast, klein of groot, moet op zijn tenen lopen in een wereld die door vakwerk wordt gedomineerd. Vakwerkmasten hebben er genoeg aan om te worden gewaardeerd door een minderheid van de mensen. Maar buismasten moeten juist de meerderheid van de mensen tevreden stellen. Tussen techniek, esthetiek en waardering vind je slechts een flinterdun evenwicht. Wat dat betreft had RTE een vooruitziende blik.

Afbeeldingen: een greep uit de buismasten die we de afgelopen tien jaar zagen verschijnen. Van boven tot onder: wintracks van Tennet, Eagles van Energinet, een afgeleide van de Muguetfamilie door Amprion (hoekpositie) en een exemplaar van Équilibre, door RTE. Voor 220 kV en hoger kan je uit het hoofd nog bijhouden hoeveel buismastontwerpen er zijn, en in feite zegt dat al genoeg over hoe moeilijk het is om eentje tot een succes te maken.

18 juli 2021 We volgen we de ontwikkelingen rond de grote overstromingen in Duitsland, België en in mindere mate Nederlands Limburg in een nieuw bericht, zodat de inhoud van de vorige (zie eentje lager) niet steeds overschreven raakt en verloren gaat. De ontwikkelingen gaan door en de problemen vooralsnog ook.

Schade en leed van deze omvang hebben we tientallen jaren niet gezien in Europa. De getallen zijn om bleek bij weg te trekken. 155 getelde doden in Duitsland, 27 in België, en opgeteld richting duizend gewonden. Wederom laten we deze aspecten van de watersnood over aan de reguliere media en blijven wij ons op het stroomnet richten. Wel met de kanttekening dat uitval van stroom momenteel een grotere zorg is dan schade aan de infrastructuur zelf. Beschadigde infra zelf is slechts ijzer, koper en aluminium. Geen stroom op plekken waar dat nu hard nodig is voor communicatie, warmte, systemen en noodhulp is het echte probleem.

In Nederland zien we een gematigd beeld dat qua elektriciteit meebeweegt met ondergelopen netstations van Enexis. Met het stroomafwaarts bewegen van de hoogwaterpiek in de Maas breekt er af en toe eens een klein dijk(je). Grote overstromingen zijn dat allemaal niet, maar een paar huizenblokken of een industrieterrein met natte voeten is natuurlijk ook niet gewenst. Soms schakelt Enexis de stroom dan preventief af om kortsluitingen en branden (of persoonlijke ongevallen) te voorkomen. Als zo'n netstation daadwerkelijk onder water loopt moet er eerst goed worden geïnspecteerd of alles in orde is gebleven nadat het water weg is en het station weer is opgedroogd. Alles bij elkaar lijkt het er nu op dat een paar duizend aansluitingen verspreid over de afgelopen drie dagen korter of langer zonder stroom hebben gezeten. Meestal was dat een gecontroleerde afschakeling. Tennet meldt tot nu toe geen enkel probleem in de hoogspanning, ook al staan in de uiterwaarde van de Maas een aantal masten met hun voeten in het water.

In België is de situatie anders. Drie 70 kV-stations in de Ardennen zijn onder water gelopen en moesten worden afgeschakeld. Bij twee daarvan zal mogelijk schoonmaken en oplappen van de kritieke bewaakapparatuur voldoen om ze weer provisorisch in dienst te brengen. Maar voor Pepinster volstaat dat niet. Elia twitterde gisteren een serie foto's. Wie nog had verwacht dat even dweilen voldoende was, die kwam bedrogen uit. We kunnen veilig constateren dat het volledige 70/15 kV transfostation van Pepinster total loss is. Alleen de delen die meer dan vier meter boven de grond staan, zoals de rails en schakelaars in de 70 kV-tuin, zijn deels gespaard gebleven. Alles op de grond, en ook het CDG-gebouwtje, zijn bedolven geraakt onder modderwater met puin. Reparatie daarvan is niet in een paar dagen klaar. Ook niet in een paar weken. Om de regio toch van broodnodige elektriciteit te voorzien zal men eerst proberen om aggregaten aan te slepen en waarschijnlijk zullen we daarna het mobiele noodstation van Elia in actie gaan zien. 

Een mobiel wátte? Jazeker, Elia heeft voor calamiteiten (waarbij meestal aan brand wordt gedacht en niet aan water) een mobiel noodstation voorhanden. Zo'n installatie is een modulaire opstelling van een rail, een aantal eindsluitingen met aansluitvelden, wat cruciale bewaak- en regelapparatuur en een distributietrafo. Het is bij ons niet bekend hoe dat er werkelijk uitziet en ook niet of het is ontworpen voor 70 kV of dat 150 kV de max is, maar daar komen we waarschijnlijk de komende tijd wel achter.

In Duitsland is nog steeds veel onduidelijk. In het koppelnet van Amprion, 220 en 380 kV, lijkt de schade mee te vallen. Anders is dat voor de 10/20 kV en ook voor de 110 kV. Netbeheerder Westnetz rapporteert op tientallen stations een korte of langere uitval en er zijn een aantal stations bij die net als Pepinster in België zo zwaar beschadigd zijn dat daar geen kijk is op vlot herstel. Nu heeft Duitsland het geluk dat het 110 kV-net in dat gebied redelijk dicht is vermaasd zodat de mogelijkheden om last om te zwaaien of in een ringvorm te laten lopen er wat groter zijn dan in het dunne 70 kV-net in de Ardennen. Nadeel is direct weer dat de belasting van het net ook groter is, zodat aggregaten soms nog geen deuk in een pakje boter kunnen slaan. Voor actuele informatie kan men het beste de storingslog van Westnetz blijven volgen.

De stroomproductie lijkt minder te zijn aangedaan. In de Ardennen en de Eifel zijn de stuwmeren gevaarlijk vol, maar ze zijn niet van kritiek belang voor de stroomproductie. Het Rührgebiet maakt zijn stroom via bruinkoolstook. Dat wordt gewonnen in grote, honderde meters diepe open gaten in de grond die… eh, wacht eens, is een enorm gat in de grond waar je je kritieke brandstof uit haalt wel handig als je op dezelfde plek met de overstroming van de eeuw zit?

Meestal valt dat wel mee, want om te voorkomen dat de mijnen vol lopen met grondwater of dat de randen verzakken wordt er rond de mijnen van Hambach, Garzweiler en Inden dag en nacht een reusachtige hoeveelheid grondwater weggepompt via honderden boorputten langs de randen van de mijnen. Dat is deze situatie hun geluk geweest, al kneep RWE hem wel even toen de rivier de Inde, vertienvoudigd in kracht door al het water, zijn oude loop hernam en het omleidingstraé om de mijn heen negeerde. Nu zijn die mijnen zo immens dat zelfs een overstroomde rivier er weinig tegen begint, dus relatief gezien valt het mee en staat alleen de bodem van de mijn onder water. Maar Tagebau Inden ligt voorlopig wel stil, zodat de andere twee mijnen de bruinkoolleverantie nu moeten opknappen.

We blijven het in de gaten houden en zoals iedereen hopen we dat de stroomvoorziening zo snel mogelijk op de meeste plekken hersteld kan worden, om erger te voorkomen in alles dat ervan afhankelijk is.

Afbeelding: getwitterde foto van Elia waarop te zien is dat transfostation Pepinster tot enkele meters hoogte zwaar is beschadigd. Hoewel de rails en schakelaars (meestal) nog goed zijn is wel alle bewaak- en bedieningsapparatuur onbruikbaar. Mogelijk gaan we hier een noodstation zien. Onder: deel van onze netkaart met de rand van Tagebau Inden, waar de rivier een bocht heeft afgesneden en zijn oude loop (geel) hernomen heeft, rakelings langs het 110/33 kV EB-station en rechtstreeks de transportbandoverslag in. Er is een filmpje voorhanden. 

19 april 2021 rworden in verschillende Europese landen regelmatig nieuwe spanningen geïntroduceerd, maar dat is vrijwel altijd DC. Zo zag België met Nemo en ALEGrO 400 kV en 320 kV onlangs op de netkaart verschijnen. Met wisselspanning is dat anders. Sinds de introductie van 380 kV in 1970 is er op hoogspanningsvlak geen enkele nieuwe spanning meer bijgekomen, tot nu. Recentelijk is tussen Brume en Trois-Ponts de allereerste 110 kV-lijn in dienst gegaan.

Waarom 110 kV? Elia heeft beslist op lange termijn het 70 kV-spanningsniveau te verlaten. Op de plaatsen waar 150 kV aanwezig is kan dit netvlak het overnemen. Op sommige plaatsen in het land is echter geen 150 kV-net aanwezig. De aansluitingen voorzien op 220 kV of 380 kV zou veel te kostelijk zijn, dus moest een andere netspanning gezocht worden. Vermits zowat alle buurlanden 110 kV gebruiken is hier een ruim aanbod van materieel (kabels, schakelaars, transfo's) op de markt beschikbaar. Dit gaf voor Elia de doorslag om 110 kV te verkiezen boven de gekende 70 kV.

Een eerste groot project van Elia België op 110 kV is de "Oostlus". Zoals de naam al zegt bevindt deze zich in het uiterste oosten van het land. In deze regio wordt al meer dan honderd jaar groene elektriciteit opgewekt in de stuwdammen van Heid-de-Goreux, Bütgenbach en Bévercé. De laatste jaren neemt de groene productie enorm toe door de talloze windturbines op zeer geschikte heuvelruggen en de vele PV-installaties bij de mensen thuis. De 70 kV-lijn Bévercé-Soiron-Luik uit 1930 kan deze vermogens niet aan en is bovendien aan vervanging toe. In plaats van de elektriciteit over relatief lange afstand over 70 kV te transporteren kiest Elia ervoor om in Brume aan te sluiten op de 380 kV.

Van daaruit worden de bestaande 70 kV-lijnen bestaande uit één draadstel naar Heid-de-Goreux, Bévercé, Bütgenbach en Amel omgevormd tot 110 kV-lijnen met twee draadstellen. Hoewel de bouw is aangevat met het traject Amel-Bévercé, begint de omschakeling naar 110 kV wel vanuit Brume, daar is de eerste 380/110kV transfo van 300 MVA geplaatst.

Vanuit Brume naar Trois-Ponts werd in de jaren '70 een 220 kV-lijn aangelegd. Deze is echter altijd op 70 kV gebruikt, maar wordt nu omgebouwd naar 110 kV. Het meest zuidelijke draadstel is intussen aangepast en in dienst gegaan op 110 kV, het noordelijke volgt in een volgende fase van de werf (foto 2).

In Trois-Ponts zelf is het hoogspanningsstation in twee stukken verdeeld, de ene kant is al op 110 kV gezet, de andere staat voorlopig nog op 70 kV. Op die manier kan men afhankelijk van de werffase kiezen tussen een 110 kV-voeding uit het westen of een 70 kV-voeding uit het oosten. 

De allereerste 110 kV distributietransfo staat dus in Trois-Ponts, het is een stevig exemplaar van 50 MVA (foto 3). Over enkele jaren zullen er gelijkaardige transfo's te vinden zijn in de andere hoogspanningsposten in het oosten van het land. Uiteraard volgen we hier bij HoogspanningsNet deze evoluties op de voet.

110kV is overigens niet helemaal nieuw in België. Tussen de twee Wereldoorlogen in waren in de Kempen tussen Mol en Stalen twee 110 kV-lijntjes aanwezig. Deze werden echter relatief snel omgebouwd naar 70 kV om zo in het landelijke net in te passen. Deze keer gaat het anders, nu is de 110 kV hier wel om te blijven.

Afbeeldingen: Foto's van het splinternieuwe netvlak(je) van 110 kV tussen Brume en Trois-Ponts. Hoewel het technisch gezien niets bijzonders is (er is nogal wat 110 kV op de wereld) is dit voor België een situatie die meer dan tachtig jaar niet is gezien. De netkaart krijgt er in de Ardennen weer een kleur bij

10 november 2020 Gisteren is ALEGrO in gebruik genomen, waarmee België en Duitsland op hoogspanningsniveau voor het eerst rechtstreeks zijn verbonden. Maar ALEGrO is HVDC en dat is op land en binnenin een dicht vermaasd AC-netvlak (bijna) een primeur. Waarom is ALEGrO zoals hij is?

ALEGrO, oftewel Aachen Liège Grid Overlay (zie ook het artikel van 05 oktober) is gisteren met een feestelijk coronaproof persmoment in gebruik genomen na enkele weken testen. Voor het eerst zijn België en Duitsland (in de persoon van Elia en Amprion) rechtstreeks verbonden op koppelnetniveau. 1000 MW energie kan worden uitgewisseld. Eh.. tja, leuk, maar er steken talloze interconnecties de landsgrens over en daar kraait geen haan meer naar, zal men denken na een blik op de netkaart. Maar deze verbinding, geheel op land, is uitgevoerd als een HVDC-grondkabel. En dat is (bijna) een unicum in Europa.

Dat de verbinding als HVDC-kabel is uitgevoerd lijkt vreemd in een dicht vermaasd 380 kV-net. Het is immers eenvoudiger om gewoon een nieuwe wisselstroomverbinding aan te leggen, zodat twee converterstations worden vermeden. Voor wie ALEGrO nu ziet als het begin van het einde van bovengrondse hoogspanning: sorry, de landschapsinvloed is niet het hoofdargument geweest. Hoewel een 380 kV-wisselstroomverbinding van negentig kilometer überhaupt niet ondergronds kan worden aangelegd, was de primaire reden om voor gelijkstroom te kiezen toch nog steeds technisch: wisselstroom zou hier grote problemen geven door zogeheten loop flows.

Europa beschikt over een groot koppelnet waarin alle landen en de grote eilanden zijn gekoppeld. Door seizoensverschillen (belangrijk bij hernieuwbare energie) en door prijsverschillen in brandstoffen is het normaal dat er altijd plekken en landen in het netwerk te weinig produceren voor hun eigenverbruik en anderen juist teveel. Nu eens de een, dan weer de ander. Precies daarvoor is een gekoppeld net ook zo handig: je kan handelen in elektriciteit en elkaar uit de brand helpen. Op het netwerk zelf dicteert natuurkunde: vermogen loopt door alle verbindingen in het netwerk altijd van plekken met productie naar plekken met vraag. In Europa loopt in de winter doorgaans grootschalig vermogen vanuit het noorden naar het zuiden. Dit soort langeafstandsstromen worden loop flows genoemd en net zoals verkeer op doorreis neemt het veel ruimte in op de wegen. Loop flows zijn een van de grotere vraagstukken van de hoogspanningswereld op dit moment.

Vermogen volgt in een wisselstroomnet de weg van de minste weerstand. Het enige wat je dus kan doen om vermogen te sturen is de weerstand van een verbinding kunstmatig vergroten, zodat vermogen liever een andere (om)weg neemt en zich beter verdeelt. Men doet dit met zogeheten dwarsregeltransformators. In België staan dwarsregelaars op Van Eyck en Zandvliet, om te voorkomen dat grote vermogens vanuit Nederland het Belgische net overbelasten op weg naar Zuid Europa. Maar dwarsregeling werkt slechts beperkt. De berekeningen toonden aan dat klassieke dwarsregeling niet voldoende zou zijn in een verbinding op de plek van ALEGrO om overbelasting en ongewenst grote loop flows te voorkomen voorbij Lixhe. En daar komt HVDC om de hoek kijken. Hoewel HVDC twee dure en ingewikkelde converters vereist, is het vermogen over zo'n verbinding stuurbaar tot elke megawatt. Op die manier kan binnen een wisselstroomnet dat wordt geregeerd door de natuurkunde van samengesteld weerstandsgedrag (impedantie) toch alsnog op gecontroleerde wijze stroom worden uitgewisseld tussen België en Duitsland. Hoe dan ook. Wanneer dan ook. Welke richting in dan ook.

Waarom zien we dit dan niet vaker? Het laat zich raden, de afweging tussen de meerprijs en iets lagere betrouwbaarheid van HVDC moet worden afgezet tegen de kosten van additionele netverzwaringen rondom de bestaande eindstations van een nieuwe verbinding wanneer deze als gangbare wisselstroomverbinding wordt aangelegd. Meestal blijkt HVDC het dan vooralsnog af te leggen. Behalve als de voordelen zo groot zijn dat het daadwerkelijk het betere alternatief is. Bij ALEGrO speelde onzichtbaarheid in het landschap de belangrijkste bijrol. Bij de twee verbindingen die ALEGrO in Europa zijn voorgegaan op dit gebied, INELFE (Frankrijk – Spanje) en de Sydvästlänk (Zweden), speelde het landschapsargument niet.  

Feit is dat België en Duitsland deze winter voor het eerst kunnen handelen in elektriciteit zonder dat het via een ander land moet lopen. De kans op elektriciteitsschaarste wordt daarmee opnieuw een steeds verder vergeten boze droom van vroeger.

Afbeeldingen: ALEGrO op de netkaart: voor het eerst zijn België en Duitsland op koppelnetniveau verbonden. Midden en onder: een foto van de bouw van het converterstation op Lixhe en een deel van de plushal van de NEMO-converter, de andere HVDC-verbinding van België, met Groot Brittanië. (Vanwege de coronabeperkingen had ALEGrO geen open dag voor geïnteresseerden, we zullen het tot nader order dus met oud beeldmateriaal moeten doen.)

05 oktober 2020 In een wisselstroomnet is dwarsregeling de enige manier waarmee de loadflow enigszins geografisch kan worden gestuurd. We vinden dwarsregeltrafo’s in het koppelnet, maar ook de toepassing in regionale netten neemt toe. De situatie in België is daarin een bijzonder geval. 

Dwarsregeltrafo op ZandvlietHet hoogspanningsnet is een zogeheten complex bedreven, vermaasd, hiërarchisch getrapt net. (Duitzelt het je? Doe dan de St(r)oomcursus.) In zo’n net zal het lopend vermogen, met een net woord de load, vanaf opwekkers vanzelf de weg met de minste weerstand tracht te zoeken naar afnemers. Soms zijn opwek en verbruik ruimtelijk goed verspreid, maar als de opwek op een andere plek zit dan het verbruik kan de load een richting hebben. Men spreekt dan van loadflow: de grootschalige geografische richting waarin het vermogen loopt. Bijvoorbeeld vanaf de kust richting het binnenland, of van noord naar zuid-Europa.

Meestal is het een fijne eigenschap dat loadflow in een wisselstroomnet zelf zijn geografische weg zoekt. Maar als een verbinding zo populair wordt dat hij aan de top van zijn kunnen komt, wreekt het zich. Het is ingewikkeld om een deel van het vermogen vriendelijk te verzoeken een andere weg te nemen zonder de gehele verbinding af te sluiten. Eigenlijk kan dat alleen met een dwarsregeltransformator. Dat is een speciale trafo waarbij men de spanning niet verandert, maar door zogeheten fasehoekverdraaiing (simpel gesteld: het spelen met het moment van de piek in spanning en in stroomsterkte ten opzichte van elkaar) kan men de aangesloten verbinding een beetje variëren in zijn weerstand en daarmee zijn aantrekkelijkheid. Zo voorkom je dat hij overbelast raakt, maar tegelijk blijft hij wel bruikbaar voor een deel van de loadflow.

In het koppelnet is de toepassing van dwarsregelaars vooral bij interconnecties vrij gebruikelijk. In de onderliggende netten van 110 of 150 kV zijn ze zeldzaam. In Nederland en de meeste andere landen komt dat door het toepassen van netopeningen: daarmee voorkomt men dat een deelnet te groot wordt of dat vermogen dat eigenlijk door het 380 kV-net moet lopen, een sluipweg kan nemen door een onderliggend netvlak van een lagere orde en daar de zaak kan overbelasten. België heeft dat niet. Elia werkt niet met deelnetten op 150 kV en men gaat er dus vanuit dat elektriciteit vanzelf voornamelijk 380 kV verkiest boven 150 kV. Door de lagere weerstand van 380 kV-lijnen is dat doorgaans ook zo en zorgt deze parallelle exploitatie van 380 kV en 150 kV al sinds de jaren 70 niet voor grote problemen.

Power Flow Simulator - maak zelf kennis met loadflow in een complex netMaar door de grote toename van windparken op zee begint dat te veranderen. In de omgeving van Zeebrugge/Oostende al snel een gigawatt energie aan land, op de piekmomenten is het bijna 2 GW. De 4 GW-hoogspanningslijn van Stevin naar Eeklo kan dit makkelijk aan, maar de spanning op de 150 kV stijgt door deze massale injectie ook een beetje. Dit zorgt voor te hoge stromen op de kabel Slijkens-Koksijde. Om dat te beperken heeft Elia onlangs een 150 kV dwarsregeltransfo in dienst genomen in Slijkens. Op die manier kan de kabel worden behoed voor overbelasting en toch in dienst blijven totdat Ventilus gereed is.

Er zijn inmiddels meer zulke situaties. Bij sterke windproductie worden de Belgische gascentrales logischerwijze uitgezet. Alleen bevinden de gascentrales zich gemiddeld oostelijker dan de windturbines. De drie verbindingen tussen het westen en het centrum van het land krijgen het stevig te verduren. Horta – Mercator (380 kV) kan wel wat hebben, maar Rodenhuize – Mercator 150 kV wordt stevig belast. Deze kan het nog net aan, al zal er in de toekomst ook een oplossing voor moeten komen middels een verplaatsbare netopening tussen Mercator en Rodenhuize in combinatie met een extra 380/150 transfo in Rodenhuize. De laatste oost-west lijn is Ruien-Beadour. Deze is zodanig overbelast dat in Chièvres een nieuwe dwarsregelaar moet worden opgenomen. Hier zou het toekomstige project Boucle du Hainaut op termijn soelaas moeten brengen.

De energietransitie van België heeft dus niet enkel invloed op het 380 kV-net, ook op 150 kV zijn er af en toe bijzondere ingrepen nodig om de boel draaiende te houden. Meer lezen? Werp dan eens een blik in het Elia Federaal Ontwikkelingsplan.

Wil je meer inzicht in loadflow? Of wil je zelf eens spelen met verbindingen, capaciteiten en bedrijfsvoering? Probeer dan eens de Tennet Power Flow Simulator en verander je zolderkamer in het hart van de controlezaal. 

Afbeelding: een dwarsregeltrafo (zoals hier op Zandvliet, foto door Tom Börger) ziet er weinig anders uit dan een gewone trafo, maar merk op dat de eindsluiters waar de draden op zitten allemaal voor dezelfde spanning zijn bedoeld. Onder: screenshot van de Power Flow Simulator, waar je zelf netten kan bouwen en kennis kan maken met loadflow in een vermaasd net.