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.

interconnectie

13 oktober 2020 Zeeuws Vlaanderen heeft een moeilijke geschiedenis op hoogspanningsgebied. Een zichtbare herinnering aan die tijd is de Frietenlijn, een verbinding met België voor noodkoppeling. Inmiddels wordt dit lijntje gesloopt. Een blik op de verschijning, het doel en het einde van een opmerkelijke interconnectie.

De Westerschelde als obstakel is een rode draad in de geschiedenis van Zeeuws Vlaanderen. Ook elektrisch. In de vroege jaren 60 werden twee 50 kV oliedrukkabels aangelegd vanaf Goes. Meteen vanaf hun ingebruikname waren het probleemgevallen. Verplaatsende zandbanken, ankerende schepen en lastig elektrisch gedrag door de grote kabellengte leverde veelvuldig storingen op. Ook bleek hun capaciteit al gauw rijp voor het museum toen op Terneuzen het chemiecluster van DOW verscheen. Het was duidelijk: hier was 150 kV nodig.

In slechts enkele jaren werden drie trafostations, een aantal verbindingen en twee 150 kV-kabels (370 MVA redundant) op Borssele gerealiseerd. Helaas bleek de Westerschelde ook voor 150 kV-kabels een vijandige omgeving. Al een jaar na hun indienstname moesten beide kabels vervangen worden. Omdat het eigenverbruik van Zeeuws Vlaanderen inmiddels boven de capaciteit van de oude 50 kV-kabels lag werd het noodzakelijk om te allen tijde koppeling met een groter 150 kV-net achter de hand te hebben, en dan graag eentje die niet door de Westerschelde liep. Maar hoe dan?

Soms moet je pragmatisch zijn. De PZEM stapte over zijn schaduw heen en belde met de Belgen. Vanaf een hoekmast bij het gehucht Waterlandkerkje werd in 1975 een aftak gemaakt op het circuit 150 kV Oostburg – Westdorpe Zwart. Gedragen op 28 zeer minimalistische enkelcircuit buis-deltamasten stak de aftak de grens over tot aan de eerste de beste Belgische 150 kV-lijn op de route, ter hoogte van Maldegem. Daar werden vermogensschakelaars en een stel scheiders opgesteld. De noodverbinding was gereed en in geval van problemen kon het Zeeuws Vlaamse net in een wip worden gekoppeld met het Belgische 150 kV-net. Zo zou in geval van problemen met de Westerscheldekruising alsnog een fysieke koppeling van Zeeuws Vlaanderen met het grootschalig net kunnen worden gemaakt, zodat ELSTA en Zeeuws Vlaanderen bij problemen op de Westerschelde niet als eilandbedrijf zouden eindigen met alle technische risico's en onmogelijkheden van dien.

Voor een noodverbinding waren geen riante fondsen voorhanden. Men koos voor goedkoop en zeer minimalistisch buis-deltamastje. Hier bij HoogspanningsNet waren we ervan uitgegaan dat de bijnaam Frietenlijn te danken was aan de uiterlijke gelijkenis van de mastjes met een puntzak Vlaamse frieten, maar op 14 oktober tipte iemand ons dat de naam eerder te maken heeft met het geografisch gebied waar men spreekt van frieten (in plaats van friet of patat). Tot onze verbazing blijkt dat nogal een dingetje te zijn, waarbij mogelijk ook sprake is van enig (uit)lachen richting de overzijde van de landsgrens. In ieder geval, het onopvallende lijntje is in de decennia die volgden zo nu en dan daadwerkelijk ingezet. De kabels bleven hoofdpijndossiers (met in 1975 zelfs permanente uitval van een exemplaar) en pas decennia later werd de redundantie onder de Westerschelde hersteld. Door de vervangende kabel een ander tracé te geven en door het verschijnen van een zwaardere EB-centrale op het DOW-complex (ELSTA) werd de leveringszekerheid uiteindelijk steeds verder verhoogd.

Daardoor werd op een gegeven moment besloten de Frietenlijn niet langer meer op afroep gereed te hebben. Men knipte de bretels bij de hoekmast bij Waterlandkerkje fysiek door en zette de schakelaars op Maldegem permanent open. Op die manier kon de lijn bij echte nood alsnog in een halve dag weer worden ingezet, mocht het inmiddels onwaarschijnlijke geval van een dubbele storing onder de Westerschelde zich alsnog voordoen. (Losknippen is overigens gebruikelijk bij langdurig losgenomen lijnen. Het verkleint de circuitlengte en daarmee ook de kans op ongelukken of storingen.)

In 2013 had de Frietenlijn nog even een heldenrol kunnen spelen tijdens de Belgische Elektriciteitsschaarste. Nu zat de behoefte aan de andere kant, in België. In theorie was het mogelijk om de ELSTA-centrale zodanig op het net te schakelen dat deze als het ware op een grote steeklijn vanuit Maldegem zou hangen. Daardoor zou er honderdvijftig megawatt vermogen onder andere via de Frietenlijn naar België kunnen. Uiteindelijk is dit niet gebeurd omdat een dergelijke verschakeling in Nederland zowel het N-1 criterium alsook het 100 MW/6h beginsel met voeten zou treden, maar het zou een waanzinnige plotwending zijn geweest als het zover was gekomen.

Uiteindelijk kwam het definitieve waterloo in 2015. In België werd door Elia het Project Stevin ondernomen. Een joekel van een 380 kV-lijn verving de 150 kV-verbinding tussen Eeklo en Brugge. Opeens sloot de Frietenlijn nergens meer op aan. Daarmee werd het een relict dat slechts nog even bleef staan omdat fysieke sloop simpelweg geen urgentie had. Maar uiteindelijk gebeurt nu toch het onvermijdelijke. Het olijke lijntje met een interessante geschiedenis wordt nu zelf deel van de netgeschiedenis.

Afbeeldingen: de Frietenlijn in betere dagen. Het minimalistische ontwerp met masten die op puntzakken lijken was een perfecte illustratie van hoe je met geringe visuele impact toch een volwaardige lijn kan bouwen. Middelste afbeelding: Maldegem, het korte moment waarop de beide 150 kV-lijnen en de nieuwe 380 kV-lijn tegelijk bestonden. Foto's door Michel van Giersbergen. 

06 september 2019 Hans Brinker (Tennet) en Wickie de Viking (Energinet) hebben de afgelopen jaren heel wat woensdagmiddagen samen op het strand gespeeld. En nu is hun nieuwe gezamenlijke project klaar: de COBRA-Cable is in dienst genomen. Deze nieuwe HVDC-zeekabel verbindt het Nederlandse en Deense hoogspanningsnet rechtstreeks en maakt energie-uitwisseling makkelijker.

De COBRA-Cable kwam hier al eens vaker voorbij (zie o.a. 'Åh rart, det COBRA-søkabel er færdig' van 09 november vorig jaar), maar het ging wat langzamer dan eerst de bedoeling was. In elk geval, Hans heeft zijn vinger uit de dijk gehaald en Wickie uit zijn neus, en nu is de 700 MVA rechtstreekse uitwisselingscapaciteit tussen Endrup en de Eemshaven operationeel. Op 07 september is de oplevering voor de pers.

Zoals gewoonlijk is het persmoment slechts een formaliteit. Hoogspanningsprojecten zijn niet zoals je kerstboom (de kat naar buiten, lampjes erin, stekker erin en klaar). Een hoogspanningsverbinding, zeker een interconnectie, wordt pas na uitvoerig testen in dienst genomen. In de praktijk was de kabel begin dit jaar al gelegd en ging hij begin augustus al technisch in dienst. Gedurende de afgelopen maand werd dus al vermogen uitgewisseld tussen Nederland en Denemarken, alleen nog niet voor de open commerciële markt.

Tijdens de testfase spelen Tennet en Energinet zelf voor producent en afnemer door als 'klant' vermogen in te kopen of aan te reiken. Onder normale omstandigheden mogen neutrale netbeheerders dat niet doen, behalve bij inzet van noodvermogen, de N-1 toestand of voor netverliescompensatie. Maar tijdens de test van de interconnector is er een tijdelijke ontheffing. Dat is nodig om te voorkomen dat de prijsniveaus in de handelsblokken NL en DK1 verstoord raken als er onverhoopt iets begint te roken tijdens de tests.

De COBRA-cable (acroniem van COpenhagen BRussels Amsterdam) werkt volgens een bipolair schema, wordt bedreven op 320 kV en heeft zogeheten VSC-HVDC converters van fabrikant Siemems. VSC staat voor Voltage Source Converter. Beetje technisch verhaal, maar het is een techniek waarbij de hoeveelheid vermogen op de kabel wordt gestuurd door met de spanning in de gelijkrichters te spelen, in plaats van met de stroomsterkte zoals in de twee oudere Nederlandse HVDC-installaties NorNed en BritNed. De kabels zelf (twee fysieke draden) zijn gefabriceerd door Prysmian.

Tegenwoordig wordt iedere nieuwe interconnectie 'groene kabel' genoemd. Dat is natuurlijk een marketingterm, want eigenlijk is het toverwoord uitwisseling. Windenergie is in Denemarken al groot. Nederland heeft op dit moment nog een productiepark op grotendeels gas en kolen. Als het hard waait heeft Denemarken al snel teveel windenergie zodat het verhandeld wordt richting Noorwegen (opslag in pompmeren) en richting Duitsland, Zweden en nu ook Nederland (consumptie). Andersom, als het niet waait, is er een productietekort en moet Denemarken energie importeren. Op dat soort momenten is het handig om ook koppeling te hebben met centrales die onafhankelijk werken van het weer.

Interconnecties zorgen voor een stabieler net, efficiënter gebruik van zowel hernieuwbare als fossiele bronnen (die kan je uitsparen als je ook wind voorhanden hebt) en ook een betere prijsbalans. Allemaal noodzakelijk voor de energietransitie. En voor ons hoogspanningsmensen is er nog een extra pluspool– eh, pluspunt, een extra route voor vermogen verkleint de kans op cascadestoringen of onderhoudsknelpunten. Meer routes zorgen voor meer robuustheid. Alles bij elkaar is het dus toch een mooie dag voor pylon geeks, ook al komt er geen meter bovengronds net bij.

Afbeeldingen: de COBRA-Cable op de netkaart. Midden: het converterstation aan de Nederlandse zijde staat in de Eemshaven. Aan de buitenkant op onze foto is het gebouw niet zo spannend, maar binnenin is het beam me up, Scotty. De kabel is 325 km lang en staat bij Tennet op de balans voor eh… het equivalent van 2,8 miljoen elektrische fietsen. Dat we dat ook even weten.

14 juni 2018 Een aantal dagen terug viel Doel IV onvoorzien uit. Het gevolg is een plotseling tekort van ruim een gigawatt elektriciteit in het net. Dat klinkt dramatisch, maar over het gehele ENTSO-E net is een zogeheten trip van een grote productie-eenheid niet ongewoon. Er is voorzien in dit soort problemen. Laten we eens kijken hoe een plotseling elektriciteitstekort van 1 GW in Europa wordt opgevangen.

Daarvoor moeten we een blik werpen in de netbeheerkeuken. Het ENTSO-net (het gekoppelde Europese hoogspanningsnet) is verdeeld in Control Blocks (CB's). Ieder CB heeft een netbeheerder (de TSO, Transmission System Operator). Het is hun taak om binnen binnen het eigen CB de energiebalans op orde te houden. Elk CB kent over een langere tijd (enkele weken) een netto nulpositie voor zijn energie. Elektriciteit kan worden opgewekt binnen het eigen CB, maar ook via interconnectors worden verplaatst. De netbeheerders moeten het verbruik balanceren met de opwekking in het eigen CB, samen met uitwisseling over interconnecties. Meestal komen de CB's overeen met de natiestaten, maar niet altijd. Duitsland heeft er bijvoorbeeld vier en sommige eilanden zitten om praktische redenen aan het verkeerde land vast.

Als een grote eenheid onverwacht tript is de netbalans niet meer kloppend. Er wordt plotseling meer energie van het net gevraagd dan er nog in wordt gestopt. Dat uit zich in het zwaarder draaien van de overgebleven generators waardoor de netfrequentie in heel Europa onder 50 Hz begint te zakken. Om te onthouden: de netfrequentie neemt toe als er teveel opwek is en neemt af als er teveel afname of verbruik is. Bij een trip van een grote productie-eenheid ontstaat een onbalans van het tweede type. In theorie zou de netfrequentie instantaan en met een klap ongeveer 0,1 Hz moeten dalen. Maar in het net zit een grote hoeveelheid masstraagheid (elektrisch en mechanisch; fysiek draaiende generators), waardoor de daling in de praktijk wordt uitgesmeerd over enkele tientallen seconden. Maar alsnog moet er snel worden gehandeld.

Daarvoor heeft iedere TSO een verplichte primaire reserve (ook bekend als Frequency Containment Reserve of FCR) achter de hand. Dit is instantaan inzetbaar vermogen: uiterlijk binnen 15 seconden kan dit al worden aangesproken. Voor heel Europa is er in totaal 3 GW FCR verspreid over alle CB's. Dat is meer dan voldoende om uitval van een eenheid van 1 GW te kunnen opvangen. In België heeft Coo (een zeer snel reagerende pompmeercentrale) een rol als FCR. Maar ook de buitenlandse FCR-leveranciers zorgen voor de directe aanvulling van het vermogenstekort.

Wanneer de FCR-inzet de frequentiedaling tot stilstand heeft gebracht en de zaak niet verder uit de hand loopt, komt de taak van het zogeheten regelvermogen (ook bekend Frequency Restoration Reserve of FRR). Daarmee moet de frequentie terug op de gewenste waarde van 50 Hz worden gebracht. Er is immers een stuk energie uit het net verdwenen en dat moet gecompenseerd worden. Dat moet worden geleverd door de TSO van het CB waarin de verstoring plaats vond. Bij de situatie met Doel was het dus de taak van Elia als TSO van CB Belgium om de frequentiedaling weer te verhelpen.

Hiertoe kan Elia binnenlandse opwek inzetten, maar ook kan men energie inkopen bij buitenlandse leveranciers. Het is ook toegestaan dat buitenlandse TSO's eventuele overschotten aanbieden aan de TSO die deze nodig heeft. Al met al wordt ernaar gesteefd de netfrequentie zo snel mogelijk weer op 50 Hz te brengen. Dat moet officieel binnen 15 minuten zijn afgerond. Bij de uitval van Doel IV is dat ruimschoots gelukt en mede dankzij de inzet van Coo was de compensatie al binnen 6 minuten voltooid, waarna de normale marktwerking op het net terugkeerde.

In het grootste gekoppelde hoogspanningsnet ter wereld krijgt men het dus voor elkaar om uitval van een gigawatt vermogen met FCR compleet op te vangen en met FRR weg te poetsen in minder tijd dan een kop koffie duurt. Best een prestatie.

Afbeeldingen: Overzicht van de Control Blocks voor de FCR. Die komen overeen met de concessies van de netbeheerders, maar niet altijd volgen die de nationale grenzen. Onder: productiegrafiek van Elia waarop de plotselinge verlies van Doel IV in de nucleaire productie te zien is, samen met de bronnen waarmee het via FRR in de korte periode erna werd gecompenseerd.

02 februari 2018 Een nieuwe interconnectie over de landsgrens vereist samenwerking tussen twee netbeheerders. Bij Doetinchem – Wesel ontmoeten Tennet en Amprion elkaar. Maar waar stroom in heel Europa dezelfde taal spreekt, geldt dat niet voor de gebruikte hoogspanningsmasten. Amprion doet een poging om de grens minder scherp te maken met een nieuwe buismast. Of nou ja, nieuw

Er is in noordwest Europa behoefte aan zwaardere koppelnetverbindingen tussen landen. Het project Doetinchem – Wesel tussen Nederland en het Duitse Rührgebiet is er een voorbeeld van. Tennet heeft een jaar of tien terug de keuze gemaakt om nieuwe 380 kV-verbindingen alleen nog met wintracks te bouwen. Op station Doetinchem Langerak hebben de twee vakwerklijnen met donaumasten uit de vroege jaren 90 gezelschap gekregen van een derde lijn met een mastontwerp waar de meeste pylon geeks eh.. nuja, enigszins gereserveerd tegenover staan, laten we dan maar zeggen. Amprion intussen moest weinig hebben van dat soort nieuwigheden. Ze vertrouwen gewoon op gittermasten (vakwerkmasten) met een bewezen staat van dienst, passend bij het bestaande areaal en handiger als je een verknoping of aanpassing wil doen of meelifters wil inhangen.

Maar een radicale overgang van wintracks op vakwerk aan de grens ziet er ongemakkelijk uit en zal bij het publiek de indruk wekken dat Duitsland is 'achtergebleven'. Dat beviel ze in Dortmund maar niets. Zodoende werd voor de laatste 22 mastposities tussen Millingen en de landsgrens een vollwandmast (buismast) ontworpen die de visuele brug moet slaan tussen de vertrouwde vakwerkmasten en de futuristische wintracks van Tennet over de Nederlandse grens.

De eerste exemplaren zijn inmiddels op hun plek getakeld. Het gaat om een buismast die de geleiders in een lichte tonconfiguratie draagt en die in ongeveer dezelfde kleur wordt geschilderd als de Duitse herfstlucht. De buismasten zelf komen uit Denemarken. Eh.. oh oh? De meeste pylon geeks happen naar adem als de combinatie Denemarken en buismast voorbij komt: dat riekt naar Bystrup. Dat Deense bedrijf is een grote naam in futuristische mastontwerpen zoals de Eagle, de T-pylon en de nieuwe stijl gaffel – stuk voor stuk ontwerpen die de meeste pylon geeks doen vragen om een diep bordje. Maar Bystrup is niet verantwoordelijk voor de nieuwe masten. Deze keer geldt dat ze alleen in Denemarken gefabriceerd zijn en dat Amprion ze zelf heeft ontworpen. 

Hoewel… een geheel nieuw idee kan je de nieuwe mast van Amprion beslist niet noemen. Want wat staat er nauwelijks tien kilometer verderop in de Achterhoek te pronken sinds 1979? Precies: een buismastontwerp dat oorspronkelijk uit Colorado kwam en in Frankrijk furore maakte als Pylône Muguet (Lelietje-van-dalen). Die heeft dezelfde typische, licht gekromde traversen, een bescheiden tonvorm en een set bliksemtraversen die lijkt op de nieuwe mast van Amprion. Van deze mastenfamilie zijn er in Amerika en Frankrijk vele varianten in gebruik. Heeft Amprion gewoon de makkelijkste weg gekozen en eens goed gekeken naar wat er al in de velden stond? En zouden ze werkelijk hebben beseft dat van alle buismastontwerpen juist de Muguetfamilie het wereldwijd goed doet en zelfs bij de populatie pylon geeks relatief goed valt? We weten het niet. Maar wat we wel weten is dat Doetinchem – Wesel ook over de landsgrens letterlijk een spannend vervolg krijgt.

Afbeeldingen: vrijgegeven beeld uit de laatste nieuwsbrief van Tennet over Doetinchem – Wesel (webversie hier) waarop een exemplaar van de nieuwe mast van Amprion te zien is. Onder: een exemplaar van de Pylône Muguet in de variant zoals de PGEM hem heeft toegepast. De masten van Amprion volgen duidelijk het idee van deze mastenfamilie.

14 november 2014 ∙ Dit voorjaar ging aluminiumsmelter Aldel in Delfzijl failliet. Maar gisteren besloot grootaandeelhouder Kletsch Metal tot een doorstart. Dat is goed nieuws, en niet alleen voor de werknemers. Ook het elektriciteitsnet is erbij gebaat.

Dollardkabel in contextHet failliet van Aldel had meerdere oorzaken, maar de hoofdoorzaak was het hoge energietarief in Nederland. Ondanks dat het hele West-Europese elektriciteisnet aan elkaar is gekoppeld en er vrije handel mogelijk is, heeft ieder land nog steeds zijn eigen set regels ten aanzien van elektriciteit. In Nederland is elektriciteit daardoor relatief duur. Industriële verbruikers in Nederland hebben een stroomrekening die hoger is dan die van buitenlandse concurrenten. Dat kan flink oplopen en zelfs fataal zijn: ook Thermphos (Borssele) ging mede hieraan ten onder.

De hoge stroomprijs is wrang omdat er commercieel en elektrotechnisch geen harde noodzaak is om gescheiden prijsniveaus te hanteren wanneer de transportcapaciteit toereikend is. Dat is in de hele Eemsmond het geval. Dat de prijs desondanks hoog blijft is niet alleen het herrezen Aldel, maar ook Groningen Seaports en ESD-Sic een doorn in het oog. Ze kwamen met een opmerkelijke oplossing: een eigen kabel naar Duitsland leggen en op die manier rechtstreeks goedkoop vermogen uit Duitsland gebruiken. Wat er dan ontstaat is elektrotechnisch bizar. Een grondkabel die zuiver technisch geheel onnodig is omdat de beide netten toch al rechtstreeks verbonden zijn, maar die er wel voor zorgt dat men de hoge Nederlandse prijs kan vermijden om zo de concurrentie met datzelfde Duitsland aan te blijven kunnen. 

In Duitsland is elektriciteit goedkoper. Niet alleen door andere wettelijke bepalingen, maar ook omdat men soms met overcapaciteit zit door onvoorspelbare productie van zon- en windvermogen – iets dat met name in Noordwest Duitsland een grote vlucht neemt. Men stimuleert grootverbruikers daarom om 'op afroep' veel stroom te gebruiken wanneer het aanbod hoog is, om zo het net stabiel te houden. In feite zien we daar reeds wat op termijn in heel Europa zal gaan gebeuren. Het is in ons aller belang dat grote, op afroep beschikbare verbruikers ook binnen onze landsgrenzen op het net blijven hangen. Vermogen kan dan altijd nuttig aangewend worden. De doorstart van Aldel is meer dan die van een werkgever: het is ook een investering in het stabiel houden van het toekomstige stroomnet.

Afbeelding: door een rechtstreekse grondkabel naar Emden te leggen kunnen Aldel, Klesch en ESD-Sic de hoge Nederlandse prijs vermijden. Maar elektrotechnisch is het volstrekt onnodig: Duitse elektriciteit kan al lang via Diele en Meeden worden geïmporteerd. Maar omdat dat niet rechtstreeks is, gelden de duurdere Nederlandse wetten. De hele kabel is dus eerder politiek dan technisch.