Context:
Resultaten uit projecten (DOE-DC, DC OVL XXL en Flexible Meshed DC Grid) laten zien dat bestaande infrastructuur met gelijkspanning veel beter benut kan worden. Met gelijkspanning kan er, in een vergelijking tussen 400 Volt AC (drie fasen) en 700 Volt DC (bipolair 350 Volt – twee fasen) tot 3,5 keer meer energie door dezelfde kabel. Als er overgestapt kan worden naar 700 Volt bi-polair, dan is zelfs tot 7 keer meer capaciteit beschikbaar te maken. Daarmee is de huidige infrastructuur in woonwijken, uitgelegd op 1 of 1,5 kW / kVA gelijktijdigheid, op te waarderen naar 4 tot 8 kVA gelijktijdig[1]. Dit is genoeg capaciteit voor 100 kWh per dag, hiermee is het mogelijk zowel elektrisch te verwarmen, als in regulier elektrisch verbruik te voorzien. Daarnaast is het bij deze capaciteit ook nog mogelijk een elektrisch voertuig op te laden.”
Dit project is in die zin echt een vervolg op de uitkomsten en lessen van de bovenstaande projecten. In dit project wordt opgeschaald tot meer dan MVA niveau (1500 kVA), naar 15 tot 20 keer meer vermogen dan in het Flexible Meshed DC Grid project, dat is een enorme toename. Naast opschaling is er in dit project ook sprake van verschillen in het bedrijven van publieke distributienetten en het bedrijven van netten voor alleen openbare verlichting. Beveiligingen, toegestane spanningen en stromen, reactiesnelheden zijn anders en vragen ook om andere keuzes in technische zin. Het project Flexible Meshed DC Grid wordt eerder opgeschaald dan verwacht, dit komt met name omdat hetvoor partners van dit project wenselijk is om door te pakken. Enerzijds is de basis van de technologie begin 2021 beschikbaar voor opschaling in dit project, conform rapportage van projectpartner DC Opportunities R&D b.v. Deze basis zal technisch nog maar beperkt veranderen. Anderzijds zien alle partners dat gemeentes nu keuzes maken voor warmtestrategieën. De centrale aanname is dat all-electric met wisselspanning te duur is, door de hierbij benodigde netverzwaring. Betrokken partners hebben de stellige overtuiging dat all-electric met DC voor de maatschappij aanzienlijk goedkoper zal zijn dan het ontwikkelen en onderhouden van meerdere twee of zelfs drie separate energie-infrastructuren die tot in elk huis uitgelegd worden.
Parallel aan deze alternatieve methode voor netverzwaring, is er in enkele steden een tweede manier om de distributiecapaciteit te vergroten met behulp van gelijkspanning. Grote steden als Utrecht, Rotterdam, Den Haag en Amsterdam, maar bijvoorbeeld ook Apeldoorn en Arnhem, hebben separate DC distributienetten voor openbaar vervoer (tram, metro, trolley). Deze infrastructuren hebben een vaste claim op capaciteit bij regionale netbeheerders, maar een zeer wisselend gebruik. Bijvoorbeeld HTM heeft verspreid door Den Haag 200 stations staan van gemiddeld 2 MW elk, dus 400 MW in totaal. De gemiddelde benutting is 8%. Deze capaciteit is, mits veilig en goed geadministreerd, in te zetten in binnenstedelijke distributie, om een tweede distributienet van energie te voorzien of juist om meer lokaal opgewekte energie op te nemen (woningen en utiliteitsbouw) of te gebruiken voor bijvoorbeeld verwamingsdoeleinden.
Het doel van dit project is het middels praktijktesten aantonen van de capaciteitswinst die te behalen is door in de elektrische distributiesystemen, specifiek in het laagspanningsdomein, over te stappen naar gelijkspanning. Het achterliggende doel is tot een onderbouwing te komen voor netverzwaringskosten uitgaande van laagspannings-DC, zodat dit objectief vergeleken kan worden met kosten voor netverzwaring in AC. Daarmee wordt de hypothese gesteld dat het DC-alternatief voor netverzwaring het goedkoopste alternatief is om de toekomstige energiebehoefte, nu in gevuld met elektriciteit en aardgas, te voorzien. Dit geldt zowel voor bestaande situaties als voor nieuwe gedeelten in het distributienet.
Met deze ‘DC’ capaciteitswinst wordt een viertal doelen nagestreefd.
Het eindresultaat bestaat uit enkele testopstellingen, op reële schaal, gebaseerd op echte netten (dus geen best case scenario!), waarin vanaf een AC MS-trafo met gelijkspanning naar huizen en/of kantoren wordt gedistribueerd. Per aansluiting wordt nog terug omgevormd naar AC, zodat er voor de huidige bewoners en eigenaren niet direct een aanpassing nodig is. We voorzien tegelijkertijd ook dat bestaande DC bronnen en belastingen (zonnepanelen, batterijen, LED-verlichting etc) al aan de DC kant van de omvormers kunnen worden aangesloten.
[1] Hierbij is de beschikbare capaciteit van het middenspanningsnet wel maatgevend, los van lokaal gebruik/opwek.
[2] bron: gesprekken Liander Strategie & Innovatie, gesprekken Enexis Asset Management voorjaar 2020