Effecten van de energietransitie op de elektrische installatie

We zien nieuwe eisen en voorwaarden verschijnen voor hernieuwbare bronnen. In de netcode wordt hier al rekening mee gehouden. ‘Requirements for generators’ moeten borgen dat hernieuwbare bronnen, van relatief klein tot heel groot, ook bijdragen aan netstabiliteit. Bijvoorbeeld door slim om te gaan met te hoge frequenties, spanningslimieten en -dips, en door te zoeken naar manieren om meer in te voeden.

Dit artikel is een verkorte versie van een lezing gehouden door Prof.dr.ir. Sjef Cobben op de Technische Universiteit Eindhoven. Hij hield deze lezing in het kader van de door Hyteps geïnitieerde en georganiseerde kennissessie ‘Inbreiden en de energietransitie’.

Tot voor kort werd de stabiliteit van ons elektriciteitsnet gegarandeerd door grote centrales, die inspelen op fluctuaties in de vraag. Dit soort centrales verdwijnt echter langzaam door de opkomst van wind- en zonne-energie. Deze hernieuwbare bronnen zijn echter minder flexibel, en dat kan gevolgen hebben voor de netstabiliteit.

Toekomstbestendig

Naast integratie van hernieuwbare bronnen, zorgen het groeiende aantal elektrische voertuigen, de ontwikkeling van energieprijzen, aanleg van nieuwe netinfrastructuur en aanpassingen in regelgeving voor (snellere) verduurzaming in de netten. Op de langere termijn zijn er verschillende oplossingen denkbaar voor het toekomstbestendig maken van de infrastructuur en het verbeteren van de netstabiliteit. Bijvoorbeeld door netverzwaringen (hoewel dat niet onbeperkt kan) en ander gebruik van bestaande netstructuren (wat tijd nodig heeft). Congestiemanagement en vrijgave van reservecapaciteit kunnen uitkomst bieden, evenals slimme netten, mits verbonden met slimme installaties.

Deze ontwikkelingen zien we niet alleen binnen het hoogspanningssegment, maar ook op laag- en middenspanningsniveau. Deze netwerken zijn steeds meer met elkaar verknoopt. Op de midden-en laagspanningsinstallaties worden meer warmtepompen aangesloten en veel meer zonnepanelen dan voorspeld. Aan de andere kant zorgt elektrificatie van woningen en verkeer voor grotere vraag naar stroom. Er is meer spanningsvariatie, maar de geleverde spanning moet altijd binnen een bepaalde bandbreedte blijven: een uitdaging voor netbeheerders.

Andersom denken

Tot nu toe werd er telkens tijdelijk meer energie opgewekt om de grotere belasting aan te kunnen. Maar de opbrengst van zonne- of windenergie is niet zomaar schaalbaar. Inmiddels is het beter om naar regelbaarheid te zoeken in de belasting dan de opwekking aan te passen aan de vraag.

NEN 1010 deel 8, over efficiënte installaties, laat zien hoe er ‘andersom’ kan worden gedacht. Installaties worden complexer, wat zwaardere eisen stelt aan mensen en processen, en leidt tot meer risico en uitval. De energie-classificatie elektrische installatie (NEN 1010-deel 8-1) streeft naar meer efficiëntie door minimaal verbruik en een hoog rendementsniveau. Processen, waar vaak heel veel te winnen valt, worden hierbij echter buiten beschouwing gelaten.

Bepalen rendementsniveau

Het rendementsniveau van een installatie kun je bepalen aan de hand van een in NEN 1010 beschreven kwalificatiesysteem. Afhankelijk van zes criteria wordt aan de installatie een label toegekend. In de ontwerpbeginselen van deze norm worden de volgende aspecten in aanmerking genomen:

·      Belastingsenergieprofiel (actief en passief).

·      Beschikbaarheid van lokale opwekking, reductie
van energieverliezen in de elektrische installatie.

·      De indeling van de groepen met betrekking tot
energie-efficiëntie: door slim opdelen en vermazen van de installatie kan er
meer rendement worden behaald.

·      Gebruik van energie volgens de vraag van de
klant.

·      Tariefstructuur aangeboden door de leverancier
van de elektrische energie.

Power Quality

De bedoeling is uiteindelijk dat de maximale belasting afneemt zodat de piekbelasting binnen contractueel vastgestelde waarden blijft. Uiteindelijk zou de contractwaarde zelfs omlaag kunnen. Daarbij mogen de kwaliteit van de dienstverlening en de prestaties van de elektrische installatie er niet op achteruitgaan. Hoe bereik je dit? Regelbare belasting en opslagsystemen, en het meten en verbeteren van Power Quality-aspecten spelen hierin een belangrijke rol.

Overbelasting van condensatoren, leidingen, motoren en andere componenten in een installatie leidt tot onnodig energieverlies! Er is echter vaak te weinig kennis over deze verliezen en mogelijkheden om deze aan te pakken. Meten is niet moeilijk, maar wel essentieel.

Het inpassen van duurzame energie en het regelen van de belasting op basis van vraagsturing zijn belangrijk voor netstabiliteit (en het behalen van relevante normeringen). Maar er moet dan eerst worden nagedacht over een flink aantal factoren. ‘Inbreiden’ kan ook een belangrijke rol spelen. Door ‘inbreiding’ kan er ruimte worden gecreëerd achter trafo(‘s) in elektrische installaties. Zo kan er op een veilige, slimme en duurzame manier meer rendement worden gehaald uit bestaande systemen.

Kortom

Installaties worden groter en complexer en hernieuwbare bronnen en groeiende vraag dienen in balans te worden gebracht. Deel 8-2 NEN 1010 kijkt hierbij naar functionele aspecten en elektrische installaties voor laagspanning van prosumenten. Er wordt gekeken naar strategieën voor het bouwen van zulke installaties, inclusief onderlinge afhankelijkheden en distributie/ overdrachtspunten.

Om stabiele, flexibele, toekomstbestendige netten te realiseren moet er meer ingezet worden op energiebesparing en gebruik van duurzame energiebronnen moet worden uitgebreid. Belasting moet meer flexibel zijn (opslag) en optimalisatie per klant/wijk/gebied is nodig. Dat vraagt om meer sensoren, dus meer meten en beter gebruik maken van data.

Een meer uitgebreide versie van dit artikel kan je lezen in Hyteps’ Power Journal.