Betere netstabiliteit met synchrone condensatoren

Hernieuwbare energiebronnen brengen uitdagingen met zich mee in de vorm van spanningsschommelingen,die kunnen leiden tot slijtage van apparatuur, inefficiëntie en stroomuitval. De roterende synchrone condensatoren van WEG dragen bij aan het stabiliseren van hernieuwbare energiebronnen en het optimaliseren van de stroomtoevoer in het elektriciteitsnet.

Door: Mark Newman, business development manager end user bij WEG high voltage solutions EU en Midden-Oosten.

Ook in de meest recente 2026-versie van de Renewable Energy Industry Outlook schrijft Deloitte dat de vraag naar groene energie het aanbod overtreft. Dit legt extra druk op de elektriciteitsnetten, omdat er meer variabele bronnen zoals wind en zon in het net worden geïntegreerd, wat verschillende uitdagingen op het gebied van beheer met zich meebrengt.

Hernieuwbare energiebronnen zijn om verschillende redenen moeilijker te beheren dan conventionele bronnen. Ze zijn minder voorspelbaar: zonnepanelen wekken bijvoorbeeld alleen stroom op als er zonlicht is en voor windmolens moet het wel een beetje waaien (en ook weer niet te hard). Hernieuwbare energie wordt sterk gedecentraliseerd opgewekt, verspreid over grotere geografische gebieden. Verder kunnen hoge concentraties van decentraal opgewekte hernieuwbare energie in laag- en middenspanningsnetwerken leiden tot grotere spanningsvariaties en veranderde verliesprofielen, wat allerlei operationele uitdagingen voor netbeheerders met zich meebrengt.

Evenwicht bewaren

Een belangrijke uitdaging, die gepaard gaat met binnen die spanningsvariaties, is het in evenwicht brengen van werkelijk vermogen (W) en reactief vermogen (VAr). Het waarborgen van een optimale balans tussen deze twee soorten vermogen is cruciaal voor de efficiëntie van het net. Traditionele apparaten voor reactief-vermogencompensatie, zoals condensatorbanken, statische VAr-compensatoren en transformator-tapwisselaars, zijn echter niet in staat om realtime te reageren. Bovendien moeten deze apparaten veelvuldig schakelen, wat slijtage aan de apparatuur veroorzaakt en dientengevolge een lagere betrouwbaarheid.

Roterende synchrone condensator

De voortgaande ontwikkelingen in het elektriciteitsnet dwingen energieleveranciers meer flexibele en efficiënte technologieën te gebruiken om het actieve en reactieve vermogen te beheren. Deze oplossingen moeten ook voldoen aan de netcodes en technische normen die zijn vastgesteld door nationale of regionale energieregelgevers om een stabiele, veilige en efficiënte werking van netten te garanderen, vooral nu er steeds meer energiebronnen bijkomen.

Een effectieve oplossing is de toepassing van roterende synchrone condensatoren, die reactief vermogen genereren of absorberen naargelang de behoefte om het spanningsniveau te stabiliseren. In tegenstelling tot traditionele apparaten zorgen synchrone condensatoren voor een continue, realtime spanningsregeling zonder dat er vaak hoeft te worden geschakeld. Ze verbeteren de stabiliteit van het net door onmiddellijk te reageren op spanningsschommelingen en helpen ervoor te zorgen dat aan de strenge gridcodes wordt voldaan.

Bovendien introduceren synchrone condensatoren geen harmonischen of elektrische resonantie in het systeem, waardoor ze een beter alternatief zijn dan conventionele methoden voor reactief-vermogencompensatie.

Toepassingen

Roterende synchrone condensatorsystemen worden ondermeer meer toegepast in Brazilië door energieleverancier Eletrosul. Het gaat om twee synchrone condensatoren geleverd, die elk ±100 MVAr bij 15.000 V kunnen leveren of absorberen. Deze units passen het reactief vermogen dynamisch aan om spanningsschommelingen te stabiliseren en zo een stabiele elektriciteitsstroom over hoogspanningsleidingen te waarborgen.De plaatsing van deze condensatoren helpt de energiedistributie in balans te brengen, vermindert het risico op storingen in stedelijke en industriële centra en verhoogt de betrouwbaarheid van het landelijke elektriciteitsnet.

Southern Power in de Verenigde Staten heeft synchrone condensatoren van WEG geïntegreerd in zijn windenergieactiviteiten. Deze units met een capaciteit van -25/+25 MVAr bij 13.800 V helpen bij het reguleren van spanningsniveaus in gebieden waar de productie van windenergie sterk varieert. Het vermogen van deze condensatoren om onmiddellijk te reageren op schommelingen in de opwekking voorkomt spanningsdalingen, waardoor de algehele stabiliteit van het net wordt verbeterd en de kans op storingen wordt verkleind.

Werking

De roterende synchrone condensator is gebaseerd op een stator die is opgebouwd uit duizenden dunne, van elkaar geïsoleerde platen van hoogwaardig siliciumstaal. Deze platen beperken het propageren van wervelstromen, waardoor het stroomverbruik en de daarmee gepaard gaande warmte-ontwikkeling afneemt, wat ten goede komt aan het rendement. Het systeem omvat ook glijlagers met een extern geforceerd oliesmeersysteem, dat de olie actief en onder druk door de lagers pompt. Dit zorgt voor minder slijtage en een langere levensduur.

Het systeem is voorzien van een hogedruk hydrodynamisch hefmechanisme voor een soepele start en uitschakeling, waardoor de belasting wordt verminderd. Wanneer namelijk de synchrone condensator stilstaat, zakt de loodzware rotor door zijn eigen gewicht door de oliefilm heen en rust hij direct metaal-op-metaal op de lagerschaal. Als de machine vanuit deze stilstand direct zou gaan draaien, ontstaat er direct ernstige mechanische slijtage.

Een inductiemotor met variabele frequentieaandrijving (een kleinere hulpmotor die wordt gebruikt om een grotere motor of een groter systeem aan te drijven) versnelt de synchrone condensator tot de juiste snelheid, waardoor de impact op het elektriciteitsnet minimaal is.

Wanneer de synchrone condensator wordt losgekoppeld van het netwerk om te stoppen, duurt het door de enorme mechanische traagheid soms wel tientallen minuten voordat de zware rotor volledig stilstaat. Zodra het toerental onder een kritieke grens zakt, valt de hydrodynamische lift weg. De PLC start direct de hogedrukpomp weer op om de as op te vangen. Hierdoor blijft de rotor ook tijdens het laatste, langzame deel van het uitlopen zweven tot volledige stilstand, wat de mechanische stress op de machine minimaliseert.

⚠️ Geen vacatures gevonden.