Auteur: dr. ir. ing. Sander Mertens
Datum: 24-01-2020
Mensen vragen me wel eens waarom Gelijkspanning een onderwerp is van onderzoek in mijn lectoraat “Energy in Transition” aan De Haagse Hogeschool. Dat ligt aan de gebieden waar gelijkspanning of DC meerwaarde heeft ten opzichte van de nu gebruikelijke wisselspanning of AC. Die meerwaarde van DC ten opzichte van AC speelt ook een grote rol in de energietransitie. DC faciliteert de energietransitie beter dan AC.
Laagspanning
Je ziet tegenwoordig dat mensen zich verenigen voor hun energievoorziening. Dat doen ze omdat ze gelijkgestemden zoeken die wat aan de klimaatverandering willen doen en zelf -en niet via energiebedrijven- hun energievoorziening en energiegebruik op duurzame basis willen regelen.
Ze schaffen middelen aan om hun duurzame energie op te wekken en (ver)bouwen hun huizen met daarin de diverse gebruikers zo dat ze weinig energie gebruiken. Als je dat doet kom je tot de ontdekking dat in het geval van duurzame energie, veel bronnen, omzetters van energie of opslagsystemen, DC stroom leveren. DC wordt afgegeven door: zonnepanelen, accu’s, brandstofcellen. Ook in omvormers is de eerste stap om de aangevoerde duurzame energie in DC om te zetten. Daarnaast wordt ook de energievraag steeds meer DC. De LED verlichting vraagt DC, computers en andere elektronica kunnen prima overweg met DC en de grote elektriciteit verbruikers als warmtepomp, inductiekookplaat en oven kunnen met de juiste aansturing prima op DC werken.
Als zowel de energie aanbodkant als de energie vraagkant voor een groot deel op DC werken, dan is het vreemd om de stroom heen en weer te transformeren naar DC. Dat geeft onnodige verliezen en materiaalgebruik en het hoeft ook niet meer. AC was vroeger de beste oplossing in verband met voordelen bij transport, maar is dat nu niet meer.
Tegenwoordig gebeurd de opwekking steeds meer decentraal, zoals met zonnepanelen op het dak van de woning. De opgewekte energie kan dan direct benut worden in de woning. De trend om microgrids op te zetten werkt dus in de hand dat de overstap van AC naar DC gemaakt wordt omdat dit een betere efficiency heeft.
Middenspanning
Vanwege de grootschalige opwek van duurzame energie met zonnepanelen en windmolens en het overstappen op elektrisch rijden ontstaat er een grote druk op het elektriciteitsnet. De vermogensstromen die door deze opwekkers en gebruikers veroorzaakt worden kiezen de weg van de minste weerstand in het AC net. Sommige kabels worden overbelast terwijl ernaast gelegen kabels onderbelast kunnen worden. De vermogensstromen zouden veel beter verdeeld moeten worden over de verschillende kabels die naar eenzelfde punt voeren. Dat gaat met DC. Met DC zijn de vermogensstromen te sturen en kan een vermogen dat niet over een enkele kabel te sturen is, verdeeld worden over meerdere kabels. Dat lukt met AC niet.
Met DC kan verder een hoger vermogen dan met AC getransporteerd worden over dezelfde kabel. Uitgaande van dezelfde kabel met hetzelfde piekvoltage, ligt het gemiddelde DC voltage hoger dan bij AC. Hierdoor zijn de verliezen bij DC kleiner dan bij AC.
Met DC is daarmee te voorkomen dat we voor onze energietransitie meteen de stap moeten maken naar netverzwaring. DC is dus een manier om netverzwaring -op zijn minst deels- te voorkomen.
Hoogspanning
De prijs van zonnepanelen is sterk gedaald. De laagste bieding in Dubai is nu 1,5 Eurocent/kWh. Met dergelijke prijzen is het voor de energietransitie noodzakelijke plaatsen van zonneparken ook zeer lucratief. De zonneparken worden steeds grootschaliger en de opgewekte energie valt niet goed meer in het lokale energienet te absorberen. Maar dat is ook helemaal niet meer de bedoeling. De oliestaten zinnen op een andere business dan de huidige verkoop van olie. Oliestaten worden zonnestaten en zo ontstaan er ook windstaten en de grootschalig opgewekte energie is een export product. Die export over grote afstanden kan beter met DC gebeuren dan met AC. Transport met AC over dergelijke afstanden heeft teveel verliezen. Ook bij de hoogspanning biedt DC dus voordelen boven AC. Inmiddels wordt elektrisch transport over grote afstanden bijna altijd met HVDC gedaan.
Conclusie
Gebruik van DC biedt verschillende voordelen ten opzichte van AC. Die voordelen zijn te vinden bij: laagspanning, middenspanning en hoogspanning. Het is daarmee niet de vraag of we overstappen van AC op DC, maar wanneer. AC was een kunstgreep om het over lange afstand transporteren van elektriciteit mogelijk te maken, maar de technologie is voortgeschreden en AC is niet meer nodig. Het gebruik van DC faciliteert onze energietransitie en is er een van de pijlers van.
dr. ir. ing. Sander Mertens
Lector Energy in Transition
De Haagse Hogeschool