Al jaren staat wisselstroom aan de basis van onze elektriciteitsnetwerken. Maar in het kader van efficiëntie en verduurzaming wordt nu ook gekeken naar gelijkstroom. Hoe ziet een lokaal gelijkstroomnetwerk eruit en wat vinden tegenstanders daarvan?
Lees hier meer over de verschillen tussen wisselstroom en gelijkstroom.
De implementatie van lokale gelijkstroomnetten kan het beste plaatsvinden in nieuwe projecten, zoals nieuwbouwwijken en nieuwe bedrijfslocaties. Er wordt vanuit de overheid ingezet op energieneutrale (nieuwbouw)wijken en gelijkspanning kan daar een belangrijke rol in spelen.
De globale opzet is dan als volgt. De inwoners en eventuele bedrijven wekken elektriciteit op met zonnepanelen, windturbines etc. In plaats van stopcontacten hebben ze usb-gelijkspanningsaansluitingen in hun woningen.
De huizen zijn op een DC-wijknet aangesloten dat ook de stroom levert aan een aantal oplaadpunten voor elektrische auto’s. Dit wijknet beschikt over opslagcapaciteit en een buffer om de schommelingen in productie en gebruik van energie op te kunnen vangen.
Die buffer is aangesloten op een DC-ringleiding in de wijk, waarop alle huishoudens en bedrijven zijn aangesloten, waardoor er continu uitwisseling van energie kan plaatsvinden om de balans te bewaren.
In het wijkstation is de ringleiding verbonden met het gelijkspanningdistributienet. In dat knooppunt of wijkstation vindt de gecentraliseerde lokale AC/DC-omzetting plaats voor alle woningen en bedrijven op die ringleiding.
Gelijkstroom: de voordelen
Voor de netbeheerder heeft een dergelijke opzet grote voordelen. Die kan namelijk zonder problemen meer vermogen door de kabels sturen, doordat gelijkspanning hoger mag zijn dan wisselspanning. Bovendien worden de pieken en dalen in het gebruik opgevangen door de buffers en opslag in het wijknet, zodat het distributienet als geheel minder belast wordt.
Als er al bestaande wisselstroomkabels in de grond liggen (bijvoorbeeld bij de herinrichting van een bedrijventerrein of woonwijk) dan kunnen die zonder aanpassingen voor gelijkstroom gebruikt gaan worden. Nieuwe kabels kunnen echter dunner zijn, zodat op aanlegkosten bespaard kan worden en er minimaal 20 procent minder van het dure en steeds schaarser wordende materialen als koper en aluminium gebruikt hoeft te worden. En ook andere componenten kunnen lichter en simpeler worden uitgevoerd.
Het kost moeite, tijd en geld terwijl de voordelen voor een deel nog theoretisch zijn.
-
Tot zover klinkt het gebruik van gelijkspanning heel aanlokkelijk. Toch komt het relatief langzaam van de grond. De laatste jaren raakt het wel in een stroomversnelling, maar de bouwsector, projectontwikkelaars en overheden zijn toch nog vaak terughoudend, domweg omdat het voor een deel nog onontgonnen terrein is. Het kost namelijk moeite, tijd en geld om met nieuwe technologie aan de slag te gaan, waarvan de voordelen voor een deel nog theoretisch zijn.
Men kiest dan toch maar meestal voor de bekende technieken, waarvan de toepassing helemaal is vastgelegd in specificaties en protocollen.
Gelijkstroom: de nadelen
En er zijn ook critici die van mening zijn dat de voorstanders van gelijkspanning te ver gaan in hun enthousiasme. Zij beamen dat gelijkspanning inderdaad voordelen heeft voor bijvoorbeeld energietransport over lange afstanden, voor gebruik binnen grote, elektrisch zelfstandig opererende eenheden zoals datacenters en grote schepen. Maar ze zien minder in grootschalige invoering op eindgebruikersniveau, omdat dat erg grote veranderingen betekent, met nog deels ongewisse voordelen en gebruikssituaties.
Ze relativeren ook sommige beoogde voordelen, bijvoorbeeld als het gaat om omvormers en adapters. Want ook voor gelijkspanning zijn die vaak nodig, om de onderlinge spanningsverschillen te overbruggen. Ook de energieverliezen bij de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom door apparaten zelf worden door sommige deskundigen veel lager ingeschat dan de 20 tot 30 procent waar de voorstanders mee schermen.
En last but not least: het ‘domme’, maar betrouwbare en betaalbare wisselstroomnet kan nog vele decennia mee, dus een geforceerd vroege afschrijving op grote schaal is zonde van de investering in geld en de gebruikte grondstoffen voor de productie ervan. Zij raden te snelle invoer in grootschalige praktijksituaties dan ook af. In elk geval vinden zowel voorstanders als critici dat hoe meer pilotprojecten er gedaan worden, hoe meer concrete ervaringen en kennis er komt en hoe meer er onderbouwd en gericht kan worden besloten voor wisselstroom en/of gelijkstroom.
Toch zijn er wel al degelijk proeven met gelijkstroom gestart die al hun vruchten afwerpen. Daarover in een later artikel meer.
Tekst: Jurgen Nijhuis