Europese droom van een elektriciteitssupersnelweg komt dichterbij

"Een mooie en niet te onderschatten erkenning", zegt Jef Beerten, postdoctoraal onderzoeker bij EnergyVille. "Zeker als je weet dat de prijs komt van het bedrijf ABB, een van de pioniers in de technologie die hoogspanningsgelijkstroomnetten mogelijk maakt." Het proefschrift van Beerten focuste op de modellering en bediening van zulke gelijkstroomnetten. Zijn onderzoek startte in 2008, toen de droom van een Europees supersnelwegnet voor elektriciteit op gelijkstroom (DC) al wel bestond, maar de haalbaarheid ervan enkel door economen tegen het licht was gehouden. Jef Beerten stelde als eerste de vraag of zo’n Europese supergrid ook technisch kans op slagen had.

Dat ons huidige elektriciteitsnet gebruik maakt van wisselstroom heeft historische gronden (zie kader). Met de jaren ging men evenwel inzien dat energiesystemen in gelijkstroom perspectieven bieden. Meer bepaald voor het bulktransport van energie over lange afstanden is DC efficiënter. "Het is veel makkelijker om in gelijkstroomkabels op zeer hoge spanning onder de grond te leggen. Voor overzeese verbindingen, tussen België en Groot-Brittannië bijvoorbeeld, is DC vaak zelfs de enige optie. Ook op het vasteland kan het de voorkeur genieten, onder meer omdat ondergrondse kabels maatschappelijk acceptabeler zijn dan hoogspanningsmasten, die voor velen het landschap verstoren", meent Jef Beerten.

Flessenhalzen aan de grenzen

De toenemende vraag naar hernieuwbare energie en de opengegooide energiemarkt spelen ook hun rol. "Hoe dieper offshore windmolenparken in zee liggen, hoe groter de energieopbrengst is. Er zullen steeds meer lange kabelverbindingen nodig zijn voor het transport van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen. Het gevolg is dat we voor de aansluiting op het bestaande AC-net steeds meer verbindingen met DC-kabels moeten voorzien. Dat zal zodanig systematisch gebeuren dat je je kan afvragen of het niet logischer zou zijn om ineens een net in DC uit te bouwen: een ‘autosnelwegnet’ dat vlot verkeer over lange afstanden mogelijk maakt."

Het ‘oude’ AC-elektriciteitsnet, grotendeels na de Tweede Wereldoorlog aangelegd, vertoont volgens de onderzoeker gebreken. "Omdat in het verleden elk land zijn eigen elektriciteitsnet ontwikkelde, zijn de connecties tussen landen zwak; het zijn flessenhalzen. Voor de broodnodige versterkingen van het net werd recent al naar DC gegrepen. Ik denk aan de verbinding tussen Frankrijk en Spanje, onder de Pyreneeën door. Dat soort ingrepen maakt de energievoorziening betrouwbaarder en legt de weg open naar een eengemaakte Europese energiemarkt."

Jef Beerten

Sleutelen aan controlemechanismen

In het kader van zijn doctoraatsonderzoek ontwikkelde Jef Beerten softwaretools om het supersnelwegnet voor elektriciteit te modelleren en te bestuderen. "We moeten weten welke problemen kunnen opduiken met de omvormers die voor de omschakeling tussen gelijk- en wisselstroom zorgen. Een mogelijk probleem stelt zich bijvoorbeeld bij extreem lange verbindingen in een gebied als Scandinavië. Bruuske veranderingen in de dynamiek, zoals het uitvallen van een omvormer, kunnen een weerslag hebben op het hele netwerk. Controlemechanismen zijn dus onontbeerlijk. Precies omdat er nog zoveel vragen resten op het vlak van exploitatie en controle is het moeilijk te voorspellen wanneer de supergrid er effectief komt. Binnen twintig of dertig jaar?"

De onderzoekssubsidie die verbonden is aan de ABB Research Award kan goed besteed worden. "Die laat ons toe om met industriële spelers als ABB een samenwerking op poten te zetten. Het is goed de inzichten van de industrie en die van de academici samen te voegen. In de ingenieurswereld ga je van een aantal veronderstellingen uit, maar soms is het koffiedik kijken hoe het in de realiteit zal zijn. Dankzij de nieuwe labo-omgeving van EnergyVille kunnen we nu onze controlehardware aan een gesimuleerd systeem koppelen. Zo komen we toch één stap dichter bij de realiteit."

Peter Van Dyck, KU Leuven