Dorine Schenk
Gelijkstroom. Duurzame energieopwekkers leveren het en onze apparaten draaien erop. Waarom is de stroom die door het elektriciteitsnet loopt en uit de stopcontacten komt dan nog steeds wisselstroom?
Ledlampen, elektrische auto’s en computers werken allemaal met gelijkstroom. Ook aan de kant van de energieopwekking is gelijkspanning de norm. Zonnepanelen leveren het en ook de elektriciteit van windmolens wordt eerst omgezet in gelijkstroom voordat het zijn 50 Hz frequentie krijgt en het Europese net op mag. Bovendien is er bij elektriciteitstransport over lange afstanden (meer dan 500 km) bij gelijkspanning minder verlies van vermogen dan bij wisselspanning.
Waarom schakelen we niet over op een gelijkspanningsnet? Dan zijn er geen kwetsbare converters meer nodig om de geproduceerde gelijkstroom (DC) om te zetten in wisselstroom (AC) en om die onhandig oscillerende stroom uit het stopcontact weer om te zetten in bruikbare gelijkstroom. Nu lijkt een logisch moment om te investeren in DC als alternatief , want het AC-netwerk het steeds zwaarder. We gebruiken immers steeds meer elektriciteit. Nu Nederland van het aardgas af wil, worden er bijvoorbeeld all electric-woningen gebouwd die ook voor alle energie afhankelijk zijn van elektriciteit.
We hoeven niet het hele AC-systeem af te breken, bepleit Harry Stokman, CEO van Direct Current BV tijdens de Energeia Energy Day. Een DC-netwerk naast het huidige systeem om het AC-netwerk te ontlasten is ook mogelijk.
Om te beginnen zou het een behoorlijk prijzige onderneming zijn om een DC-netwerk aan te leggen, reageerde Arjan van Voorden, Expert Asset Management bij Stedin, tijdens diezelfde Energy Day. Daarnaast is het vervangen riskant. Het AC-netwerk ligt er al decennia en doet zijn werk goed. De techniek die ervoor gebruikt wordt heeft zichzelf bewezen. Als we op grote schaal, over het gehele net overgaan op gelijkstroom moeten er nieuwe componenten gebruikt worden. De tijd zal moeten leren of die net zo robuust en stabiel zijn.
Netbeheerders, zoals Stedin, zijn huiverig om nieuwe technieken te proberen. Hun verantwoordelijkheid is om het net stabiel te houden en te zorgen dat iedereen op elk moment van de dag zijn of haar telefoon op kan laden. En dat liefst voor een zo laag mogelijke prijs. Het aanleggen, beheren en controleren van een nieuwe infrastructuur is duur en gevoelig voor problemen.
Het AC-netwerk is al meer dan een eeuw oud. Eind 19e eeuw werd besloten om wisselstroom de norm te maken. Dat ging niet vanzelf. Er was een heftige strijd tussen Thomas Edison, die voor gelijkstroom pleitte en Nikola Tesla die meer zag in wisselstroom. Tesla kwam als winnaar uit deze oorlog der stromen. Zijn wisselspanning was op dat moment praktischer; wisselstroomgeneratoren waren robuuster en wisselspanning is met transformatoren gemakkelijker om te schakelen naar hogere of lagere spanning dan gelijksspanning.
Dat omschakelen is belangrijk wanneer je elektriciteit over grote afstanden wil transporteren. Om vermogensverliezen minimaal te houden, vervoer je elektriciteit het liefst bij een hoge spanning door het hoogspanningsnet. Die moet in transformatorhuisjes bijvoorbeeld bij woonwijken weer omgezet worden in laagspanning. In klein land zoals Nederland, waar het elektriciteitsnet veel aftakkingen heeft naar gebruikers, is wisselspanning daarom de norm.
Bij een gelijke spanning gaat bij DC minder vermogen verloren door weerstand in de kabels – met resulterend warmteverlies – dan bij AC. Voor grote afstanden wordt daarom ook wel gelijkstroom onder hoge spanning (HVDC) gebruikt. Zo vervoeren de NorNed- en Brit-Ned-zeekabels gelijkstroom. In China worden DC-kabels gebruikt voor grote afstanden over land. DC-netwerken zullen dus op steeds meer plekken opduiken. Maar Van Voorden ziet het elektriciteitsnet niet snel volledig overgaan op DC. Dat is simpelweg niet praktisch. Het zou hoge kosten en verbouwingsoverlast opleveren voor gebruikers.
Stokman ziet kleine gelijkspanningsnetwerken, microgrids, wel als oplossing. Daar kan (duurzame) gelijkstroom lokaal wordt opgewekt en gebruikt: direct van het zonnepaneel je elektrische auto in.
