32 Energie+ nr 3/4 juni 2012Tekst Heidi Nachtegaal van Joulz en Rob Hoekstra van Bijl PRGelijkspanning wordt opgewekt inbijvoorbeeld een batterij en eenzonnecel en wordt onder meertoegepast in accu's, laptops en mobieletelefoons. Daarnaast rijden de treinen in Neder-land op gelijkspanning. Er wordt steeds meerenergie opgewekt uit duurzame bronnen. "Hetis technisch mogelijk om woonwijken volledigenergieneutraal te maken, maar dan zullen wemet spoed het verouderde elektriciteitsnet-werk en de infrastructuur moeten herzien,omdat die deze energieomslag nauwelijksaankunnen", vertelt Harry Stokman, gelijk-spanningsexpert van Direct Current B.V.Gefaseerd overgaan op gelijkspanning isvolgens hem d? oplossing. "Niet alleen omtechnische feiten en argumenten, maar ookdoor de explosieve elektrificatie van onzemaatschappij. Steeds meer apparaten werkenintern op gelijkspanning en maken gebruik vanelektronica in plaats van mechanischecomponenten. Bovendien is door gelijkspan-ning een veel betere balans mogelijk tussenvraag en aanbod van energie. Als er meeraanbod is dan vraag, kan de overtollige energieworden opgeslagen en op een later tijdstipworden gebruikt."De afhankelijkheid van elektriciteit is in delaatste decennia enorm toegenomen enelektrische energie is de levensader van handel,dienstverlening en industrie geworden.Bedrijfsprocessen zijn daardoor meer afhanke-lijk van de kwaliteit van de geleverde elektrici-teit en de kwaliteit van de eigen installaties enapparatuur. Deze zogenoemde power qualityvan wisselspanning is dan ook nationaal eninternationaal een veelbesproken aandachts-punt. Stokman: "Per jaar wordt er binnen Neder-land ongeveer honderd miljoen euro uitgegevenaan maatregelen ten behoeve van powerquality. En in heel Europa betekent dat zelfs eenjaarlijkse kostenpost van tien miljard euro,blijkt uit onderzoek. Bij gelijkspanningsnettenheb je geen problemen op het gebied vankwaliteitsverlies van elektriciteit en zijn er dusook geen dure power quality-maatregelennodig. Zo zorgt gelijkspanning er niet alleenvoor dat duurzame energie maximaal eneffici?nt benut wordt, maar levert het ook nogeens financi?le voordelen op."Minder energieverspillingTerug naar het vakantiepark. Aanleiding omdaar eens kritisch te kijken naar de meestoptimale energievoorziening vormde hettoevoegen van een bungalowpark aan hetterrein van het vakantiepark. Joanne Meyboom,directeur van de business unit GreenTec vanJoulz: "De directie van het park wilde eenvolledig duurzame energievoorziening, maarhet comfortniveau voor de gasten moetgegarandeerd zijn, en het moest rendabel zijnzonder subsidie. Zij vroegen ons een oplossingte bedenken. Zo kwamen we op het idee om ditpark zelfvoorzienend te maken op het gebiedvan energie met als uitgangspunt gelijkspan-ning gekoppeld aan opslag. Voordelen zijn dater geen gasleidingen meer nodig zijn en er geenwarmte-koude-opslag (WKO) nodig is, omdat erelektrisch verwarmd kan worden. Ook hoeft degelijkspanning die een zonnepaneel enwindmolen produceren niet meer omgezet teworden via converters naar wisselspanning.Voor de opwekking van elektriciteit maken wegebruik van zonnepanelen en gereviseerdewindmolens. De lokaal opgewekte elektriciteitwordt direct aan het eigen net van het bunga-lowpark geleverd, met minder conversies endus minder energieverlies. Dat zijn verliezen dienormaal gesproken kunnen oplopen tot wel 20procent. Elektriciteit die op het moment evenBetere energiebalansmet gelijkspanningEen vakantiepark zonder energierekening lijkt een utopie, maar kanrealiteit worden. Er is al een kant-en-klaar concept om een bestaandrecreatiepark autonoom op duurzaam opgewekte energie van zonnepane-len en windmolens te laten werken die getransporteerd wordt via eengelijkspanningsnet. Er zijn dus mogelijkheden voor gelijkspanningsnet-ten in Nederland. Maar wegen de voordelen, zoals maximale benuttingvan duurzame energie, zwaarder dan de nadelen, zoals de kosten van hetoverstappen naar gelijkspanning?nr 3/4 juni 2012 Energie+ 33niet nodig is, wordt opgeslagen in accu's. Zokunnen de vakantiegangers, ook als de zon nietschijnt, van elektriciteit en warmte wordenvoorzien. Kortom, de energie wordt effici?ntbenut en het park is daarmee CO2-neutraal.Maar ook de kosten zijn lager. De initi?leinvesteringen zijn weliswaar 20 procent hoger,vooral door de aanschaf van de zonnepanelenen windmolens, maar de jaarlijks operationelekosten zijn een stuk lager. Als dit conceptgerealiseerd wordt, heeft het park bijvoorbeeldgeen energienota meer. Hierdoor kan deinvestering zich al binnen enkele jaren terugver-dienen."Wettelijke hobbelsDergelijke argumenten pleiten voor eenoverstap naar gelijkspanning, maar zoeenvoudig is de oplossing niet. Bij het afschake-len van wisselspanning wordt gebruikgemaaktvan de zogenaamde nuldoorgang. Gelijkspan-ning kent dit verschijnsel niet en afschakelingkan leiden tot ongewenste vonkvorming.Andere stekkers en elektronische beveiligingenom dit te voorkomen zijn inmiddels voorhanden,maar nog geen gemeengoed. Een gedeelte vanhet huidige elektriciteitsnet kan in de toekomstover naar een gelijkspanningsnet, maarhiervoor zijn aanpassingen van het net nodigmet betrekking tot de transformatoren,meterkasten en apparatuur. "Daarom focussenwe ons in eerste instantie op het bedenken,bouwen en beheren van gelijkspanningsdistri-Gelijkspanning wordt onder meer toegepast in treinverkeer.FotoPatrickNijhuisAndere projectenHet vakantiepark is ??n van de projecten waar Joulz de mogelijkheden bekijkt van gelijkspanningen waar mogelijk ook toepast. "Dat geldt ook voor ons nieuwe pand dat begin 2013 wordtopgeleverd. Daar zullen we een gelijkspanningsnet van 350 volt aanleggen om de mogelijkhedente verkennen en aan te tonen dat gelijkspanning van 20 volt energie kan besparen", verteltMeyboom. Ook het nieuwe bedrijven- en leisurepark Airport Garden City in Lelystad zal naarverwachting gebruik gaan maken van een gelijkspanningsnet. Dit net voorziet de openbareverlichting, laadpunten voor elektrische voertuigen en pompen voor WKO van energie. Hetgelijkspanningsnet kan worden gevoed met groene energie, afkomstig van zonnepanelen,biovergisters en windmolens. Joulz en de ontwikkelingmaatschappij Airport Lelystad Almereonderzoeken momenteel de mogelijkheden van een gelijkstroomnet in combinatie met lokaleopwekking van elektriciteit en WKO. Verder neemt Joulz samen met Direct Current en Siemens deelaan ??n van de twaalf door het ministerie van EL&I aangewezen proeftuinen uit het Innovatiepro-gramma Intelligente Netten (IPIN). Deze gelijkspanningsproeftuin is gelegen in de Haarlemmer-meer, waar de bedrijven in glastuinbouwgebied PrimAviera een middenspannings- en laagspan-ningsnetwerk op gelijkspanning gaan ontwikkelen en realiseren. De minister heeft een subsidietoegekend voor dit project met de naam DC=DeCent (decentraal energienetwerk tuinbouw).Andere projectenbutienetten in nieuw te ontwikkelen gebieden",zegt Meyboom. Maar er zijn ook wettelijkehobbels te nemen. Zo bepaalt de huidigeenergiewet dat woonhuizen, in tegenstelling totvakantiewoningen, aangesloten moetenkunnen worden op het reguliere net. Dat34 Energie+ nr 3/4 juni 20121 zonnepanelen (500 ? 600 m2)2 vakantiewoningen3 powerstation met accu-opslag4 WKK als extra back-up+ geen trafo nodig+ geen energieverlies doorconversie (tot wel 20 procent)+ toepassing lichtere (=goedkoper) kabel+/- witgoed/bruingoed moet voorbereidzijn op gelijkstroom (DC)1234ACDC NETbetekent dat de kosten voor een gelijkspan-ningsnet niet in de plaats komen van eenconventionele aansluiting, maar volledigadditioneel zijn. Hierdoor is een dergelijkeoplossing minder rendabel. Ook het Bouwbe-sluit is gebaseerd op de toepassing vanwisselspanning, bijvoorbeeld door de ver-plichte toepassing van de veiligheidsbepalingGeschiedenis wisselspanningDat we wereldwijd een distributienetwerk op wisselspanning hebben, is niet onlogisch. Hethuidige net stamt uit een verleden waarin alleen lampen, kachels en motoren op elektriciteitwerkten. Computers en dergelijke apparaten bestonden toen nog niet. De geleerden ThomasEdison en Nicola Tesla waren in een hevige concurrentiestrijd verwikkeld over de manier waarophet elektriciteitsnet commercieel mogelijk gemaakt moest worden. Een heuse oorlog der stromenwas in de 19e eeuw het gevolg. Omdat het voor de verbruikers niets uitmaakte of er nu wisselspan-ning (AC) of gelijkspanning (DC) gebruikt werd, kwam het neer op effici?nte en betrouwbaredistributie van de elektrische energie. Destijds was het wisselspanningsnet technologisch hetmeest eenvoudig en betrouwbaar realiseerbaar. Dit kwam vooral doordat dankzij transformato-ren, een uitvinding van Tesla, het energietransport op hoge spanning veel effici?nter was. Insamenwerking met ondernemer en ingenieur George Westinghouse realiseerde Tesla in 1886 heteerste elektriciteitsnet op wisselspanning in Great Barrington. Wereldwijd maakt men nu gebruikvan dergelijke wisselspanningsnetten. De komst van de halfgeleiderelektronica in 1947, en demogelijkheid om daarmee complexe elektronische apparatuur te bouwen, hebben in de loop vande tijd een behoorlijke verschuiving veroorzaakt. Bijna alle apparaten werken tegenwoordig internop gelijkspanning. Ook de meeste duurzame opwekkers produceren gelijkspanning. Innovaties inde vermogenselektronica hebben tot gevolg dat energiedistributie met gelijkspanning mogelijkwordt en effici?nter is dan wanneer wisselspanning gebruikt wordt.Geschiedenis wisselspanningWat is gelijkspanning?Gelijkspanning is een elektrischpotentiaalverschil tussen twee punten datin de tijd stabiel blijft. Dit in tegenstellingtot wisselspanning, waarbij het potenti-aalverschil meestal met een vastefrequentie wisselt als functie van de tijd.Gelijkspanning wordt opgewekt inbijvoorbeeld een batterij en zonnecel.Wisselspanning wordt meestal opgewektdoor rotatie, zoals in een dynamo ofgenerator.Wat is gelijkspanning?NEN 1010 in de gebouwde omgeving. Dezehuidige verplichting leidt tot onnodigeinvesteringen in toe te passen materialen enkan zelfs ongunstig uitwerken op de veiligheid.Toch ziet Meyboom mogelijkheden voor detoekomst. "Een gedeelte van het huidigewisselspanningsnet kan, met de nodigeaanpassingen, in de toekomst over naar eengelijkspanningsnet. We zijn er dan ook van over-tuigd dat eventuele belemmeringen door goedesamenwerking met alle betrokken partijenweggenomen kunnen worden. Bijvoorbeelddoor het initiatief te nemen om de vereisteNEN-normering te verkrijgen. Wij geloven datgebieden op de lange termijn zelfvoorzienendkunnen zijn op het gebied van energie. Wijdenken dat dit mogelijk is door toepassing vangelijkspanningsnetten. Er zijn diverse proeftui-nen in Nederland en andere Europese landen,maar een grootschalige toepassing vangelijkspanningsnetten is er nog niet. We hebbenhier in Nederland nu eenmaal een omvangrijkwisselspanningdistributienetwerk. En het zouniet maatschappelijk verantwoord zijn dezeinvesteringen allemaal teniet te doen. Maar datwe uiteindelijk moeten overstappen is eenkwestie van tijd. Nederland en de rest van dewereld moeten alleen nog meer overtuigdworden van de noodzaak. Wij zullen daartoeuiteraard onze visie, kennis en kunde continuetaleren."Schematische weergave van een gelijkspanningsnet.