20 november 2022 ∙ We zijn er al net zo aan gewend als aan files op de weg: het stroomnet zit vol. Afgelopen week was het weer bal in noordelijk Nederland. Naast 'de vluchtstrook', congestiemanagement en cable pooling willen Tennet en Enexis nu ook dat grote klanten elektrisch gaan spitsmijden. Men wijst snel naar dunne kabels, maar veel minder snel kijkt men naar een historisch verworven aspect in de transportschaarste in grote delen van Nederland: waar is de tussenspanning?

Nederland is vol met van alles en dus ook met stroom. Op zich een goed teken, want ook al mislukt de ene na de andere klimaattop, stiekem wordt er gestadig geëlektrificeerd en steeds meer van die energie wordt decentraal opgewekt. Decentrale opwek is moeilijk te controleren zodat er pieken ontstaan die met het weerbeeld mee bewegen. Ook vindt decentrale opwek vaak plaats in dunbevolkte gebieden waar meer ruimte is voor flinke arealen zonnepanelen op staldaken en op de grond, en voor windparken. Juist die dunbevolkte landsdelen hebben een dun elektriciteitsnet. Ooit was dat de juiste keuze, want kleine dorpjes en boerderijen gebruikten nu eenmaal niet zoveel stroom. Het is dus niks verwijtbaars, maar we moeten er wel plotseling een mouw aan passen.

Het netwerk verzwaren helpt. Maar het helpt ook als de spitsen minder scherp worden gemaakt door vraag en aanbod beter over de dag te verdelen. Aan aanbod kan je weinig doen, we kunnen de wind en de zon niet sturen. Dus het moet aan de vraagkant gebeuren. Dat is precies wat Tennet en in dit geval Enexis in Brabant en Limburg al op poten aan het zetten waren, maar wat nu ook al nodig blijkt te zijn in Overijssel, Drenthe en Friesland. Door zware verbruikers te prikkelen hun piekverbruik opzettelijk meer gelijk te trekken met opwekpieken is er nog steeds wel een zwaarder netwerk nodig tijdens die momenten, maar het vermogen hoeft minder ver te reizen op het hoogspanningsnet. Daardoor scheelt het alsnog in het aantal kilometer te verzwaren kabels. Of helemaal sec gezegd, die draden moeten er toch wel komen, maar we kopen onszelf meer tijd om die klus te klaren.

Toch is er nog wat anders aan de hand, dat zelden wordt benoemd. Het is het gevolg is van een gebrek in delen van het Nederlandse elektriciteitsnet dat vrij uniek is. Kijken we op de netkaart, dan zien we dat de meest rode gebieden vaak ook de gebieden zijn waar tussenspanning ontbreekt. Het zijn plekken waar het middenspanningsnet 10 kV voert, het hoogspanningsnet 110 kV of 150 kV, en waar er tussenin niets is. Als we over de grenzen kijken zien we dat zo'n groot gat tussen twee hiërarchische vermaasde netten vrij zeldzaam is. Meestal is tussen zover uiteen liggende netvlakken een extra netvlak van 33 kV, 50 kV, 60/66 kV of 70 kV aanwezig. De reden waarom dit zo is gekomen zou voer kunnen zijn voor een apart artikel, maar vandaag zitten we eerst met de problemen die dat geeft.

Een elektriciteitsnetwerk is het meest efficiënt te bedrijven als de zogeheten overzetverhoudingen in de spanningscascade telkens niet verder uit elkaar liggen dan grofweg een factor vijf. Dus van 380 kV naar 110 kV (factor drieënhalf) gaat prima, maar direct van 110 kV naar 10 kV (een factor elf) is eigenlijk te veel. De reden daarvan is dat de maximale vermogens die je met koppeltrafo's kan overzetten bij grote overzetverhoudingen afneemt. Trafo's, maar ook schakelaars en andere apparatuur, zijn doorgaans ontworpen op een maximale stroomsterkte van 4 kA. Bij een grote overzetverhouding heb je al gauw 4 kA te pakken op de secundaire zijde, terwijl vanuit de primaire zijde nog maar relatief weinig vermogen wordt opgenomen. Wil je toch een groter vermogen koppelen, dan heb je meer trafo's tegelijk nodig. Ook moeten transportkabels in het MS-netvlak dikker zijn, of je hebt meer trafostations en meer invoedingspunten nodig om de twee sterk verschillende netten alsnog te koppelen.

In bepaalde delen van het land waar het hoogspanningsnet voldoende dicht is vermaasd is een vrij hoge dichtheid aan trafostations te vinden. Op zulke plekken vervult 150 kV tegelijk de functie van hoogspanning en tussenspanning. Maar op plekken waar het net dunner is, met grotere openingen, is dat lastiger en worden lange afstanden met 10 kV overbrugd. Daar alsnog een tussenspanning introduceren waarmee je een tussenkoppeling kan maken en ook nog wat transport kan uitvoeren is niet eenvoudig. In delen van het land waar het alsnog wordt geprobeerd wordt meestal voor 20 kV gekozen. Dat is opmerkelijk, want de winst van 20 kV op 10 kV is beperkter dan wanneer er voor 33 kV zou worden gekozen, terwijl ook 33 kV een spanning is waar veel spullen voor worden gemaakt. Het is een standaard geworden in de windparkenwereld en het wordt ook daadwerkelijk gebruikt als publieke tussenspanning in bijvoorbeeld Engeland en delen van België (daar als 30- of 36 kV). Een bezwaar aan 33 kV kan zijn dat het niet altijd in bestaande gebouwen en huisjes past, maar op plekken waar sprake is van daadwerkelijk de noodzaak aan nieuwe aanleg hoeft dat geen rol van betekenis te spelen.

Liander is in het midden en het westen van het land op zijn schreden teruggekeerd met het saneren van 50 kV tussenspanning ten gunste van 20 kV. Er wordt nu weer gekeken naar levensverlenging en zelfs nieuwe aanleg van 50 kV. Enexis intussen lijkt heilig te geloven in 20 kV om het gat tussen 10 kV en Tennet te verkleinen. 

Het is ons bij HoogspanningsNet niet duidelijk waarom regionaal netbeheerders het niet aan lijken te durven om in tussenspanningsloze gebieden waar echte nieuwe aanleg nodig is hoger te kijken dan 20 kV. We zijn bekend met het '20 kV-ready'-principe, waarbij tegen slechts geringe meerprijs 20 kV-klare spullen worden toegepast die tot nader order nog worden opgenomen in een 10 kV-net. Die maken het later mogelijk om naar 20 kV op te schalen. Maar dat is nog steeds geen antwoord op de vraag waarom bij volledig nieuwe aanleg niet de slag naar een iets hogere spanning wordt gemaakt. Wie volledig nieuw aanlegt kan immers vrijer kiezen tussen technische potentie, kosten en strategisch verstandige investeringen.

Waarom die angst voor 33 kV? Is het zoveel duurder, echt zoveel groter, of zijn er andere wettelijke kaders? Wie het weet mag het ons zeggen. 

Aanvulling: op dit artikel zijn meerdere commentaren ingekomen over dat we wel erg makkelijk over '20 kV-ready' heen waren gestapt. Dat is niet het geval omdat de voordelen daarvan in bestaande 10 kV-netten een andere discussie zijn dan aanleg van een geheel nieuw netvlak dat van meet af aan niet in het bestaande 10 kV-net ingebed behoeft te worden.

Afbeeldingen: veel 50 kV was ooit het zwaarste koppelnet, maar langzaam groeide het net door, hogere koppelspanningen in. Op veel plekken bleef 50 kV echter bestaan en daar hebben we nu geluk mee als het er nog is, al leek het slechts tien jaar terug nog een kwestie van tijd en een hinderlijk relict. Zo snel kan het veranderen. Rechts: gebieden met en zonder tussenspanningsnet tussen de middenspanning van 10 kV en het hoogspanningsnet van respectievelijk 110- en 150 kV. In Friesland legt Liander nu op veel plekken extra 20 kV aan op een plek waar bij volledig nieuwe aanleg ook met 33 kV had kunnen worden gewerkt – of toch kennelijk niet?