DUURZAME ENERGIE EN GELIJKSPANNINGSNETTEN

Vergelijking

Wat is een geschikte spanning voor duurzame energie? Waar komt de wens voor gelijkspanningsnetten vandaan?
De ene vraag lijkt de andere te beantwoorden, maar zo simpel is het niet. Duurzame energie vraagt om een ‘slim energienet’. Een slim energienet kunnen we baseren op gelijkspanning of op wisselspanning. Met een gelijkspanningsnetwerk kan energie efficiënt opgeslagen worden, bijvoorbeeld met accu’s en zijn er minder verliezen.

Met duurzame energie kan gelijkspanning en wisselspanning worden opgewekt. Met de groei van duurzame energiebronnen i.c.m. energiezuinige apparaten loopt men al snel tegen grenzen aan als deze gekoppeld worden met ons huidige (op wisselspanning gebaseerd) energienet.

Wisselspanning was in het verleden een logische keuze en een resultaat van de ‘stroomoorlog’ eind 19eeeuw. Opwekking met generatoren levert wisselspanning op. Wisselspanning kan met transformatoren eenvoudig naar een hogere spanning gebracht worden, waardoor de verliezen tijdens het transport tot een minimum beperkt worden. Met de technieken van de 19e eeuw was het erg kostbaar om gelijkspanning op een hogere spanning te brengen. De mensen waren overtuigd en wisselspanning werd de toekomst.

Huidig energienet (wisselspanning)

Het bestaande energienet is op wisselspanning gebaseerd. We zijn het gewend en al onze apparatuur heeft een 230V stekker. Maar een computer werkt op gelijkspanning en de netspanning wordt dus eerst omgezet naar gelijkspanning. De computer is één voorbeeld, maar er zijn er meer. Printers, radio, televisie, telefoon, tablet, router, wekker, LED verlichting… allemaal apparaten waarvoor gelijkspanning nodig is. Ruim 80% van de elektrische apparaten werkt op gelijkspanning. En bij elke energie omzetting treden verliezen op.

Wisselspanning heeft in combinatie met aangesloten elektronica nog een nadeel. De elektronica behoort, evenals andere apparatuur met ‘schakelende voedingen’ tot de zogenaamde ‘niet lineaire verbruikers’. Het gaat om apparatuur met AC/DC omvormers, zoals computers, frequentieregelaars, hoogfrequent verlichting en LED verlichting.

Duurzame energiebronnen

Als we nieuwe duurzame energiebronnen op dit wisselspanningsnet willen aansluiten komen we voor uitdagingen te staan. Windmolens wekken duurzame energie met wisselspanning op, maar die spanning is niet direct te gebruiken op ons wisselstroomnet. Bij windmolens wordt die daarom eerst omgezet naar gelijkspanning en vervolgens weer terug naar een bruikbare wisselspanning. De duurzame energie wordt hier twee keer omgevormd en er treden twee keer energieverliezen op.

Zonnepanelen leveren gelijkspanning en om die om te vormen naar wisselspanning gaat er duurzaam opgewekte energie verloren in DC/AC omvormers.

Bij duurzame energiebronnen ben je afhankelijk van de energiebron. Je kunt de wind niet harder zetten, of de zon niet feller laten schijnen. Om duurzame energie dus maximaal te benutten zal deze gebufferd moeten worden. Accu’s zijn hiervoor de meest voor de hand liggende en voordeligste oplossing. Een typisch gelijkstroom product. Hiermee kunnen we energie bufferen om die te kunnen gebruiken als de elektrische auto moet worden opgeladen, de wasmachine aan gaat, etc.

‘Moderne’ verbruikers

Power Quality

De toename van elektronica en wisselspanningsomvormers heeft veel invloed op de kwaliteit van de netspanning. Hierboven heb ik deze niet lineaire verbruikers al genoemd. Het aantal niet lineaire verbruikers neemt bij de toename van zonnepanelen en LED verlichting alleen maar toe. De gevolgen hiervan zijn zichtbaar in de kwaliteit van het energienet. Blindstromen en hogere harmonischen. De uitdaging van deze tijd, ook wel Power Quality genoemd. Harmonischen vervormen de spanning met alle effecten die daarvan het gevolg kunnen zijn.

Gelijkspanningsnetten

Bij gelijkspanning heb je geen cos-φ en geen harmonischen. Door de toename van elektronica en doordat duurzame energiebronnen hoofdzakelijk gelijkspanning produceren, moet de elektriciteitsinfrastructuur herzien worden en zal geleidelijk overgegaan worden naar gelijkspanning. Bij gelijkspanning kun je veel gemakkelijker energie opslaan. Met gelijkspanningsnetten ben je klaar voor de toekomst. Een toekomst waaraan we al begonnen zijn.