Om de pieken en dalen in het bestaande laagspanning elektriciteitsnet op te vangen zijn twee principes mogelijk: Oplossing 1. De spanning in het laagspanningsnet te verhogen van 400 V /230 V (AC) naar 660V / 400 V (AC), waarmee de transportcapaciteit over de kabels naar de aansluitingen (b.v. fabrieken / afgelegen woonhuizen) bijna 3 keer zo groot kan worden, Deze oplossing wordt al jaren in de industrie toegepast en is de oplossing voor speciale locatie met zeer lange huisaansluitingen (boerderijen), Daarbij is dan wel een step-down transformator 400 V /230 V (AC) nodig bij de aansluiting voor het huishoudelijk gebruik. Oplossing 2. De transformator (10.000 Volt / 400 V /230 V) in netstations in woonwijken uit te rusten met een automatische (slimme = intelligente) spanningsregelingen om de vele en snelle belastingfluctuaties van zonnepanelen (en windenergie) op te vangen. Dat tijdige oplossingen nodig zijn, wordt duidelijk, aan hand van de volgende voorbeelden:

UIt TW dd. 18 september 2018.

Het Nederlandse vermogen aan zonnestroom groeit stormachtig: 60% extra in 2017. Dit jaar is de groei naar verwachting nog sterker. Zonnestroom is inmiddels goed voor 2,2% van de totale elektriciteitsproductie. Netbeheerders moeten al die decentrale opwekking een plekje geven op het stroomnet. Daarbij kunnen particulieren met zonnepanelen een handje helpen door hun zonnepanelen aan te melden bij het PIR-register. Met die informatie kan de netbeheerder voor de benodigde netcapaciteit zorgen.

Vorige maand meldde netbeheerder Stedin echter dat particulieren dit aanmelden massaal nalaten. Op basis van een steekproef met luchtfoto’s schat Stedin (Utrecht en Zuid-Holland) dat een kwart van de particulieren met zonnepanelen hun systeem niet aanmeldt, iets waar in Vlaanderen sinds een jaar een boete van € 150 tot € 20.000 op staat. Het voordeel voor de particulier van het verzwijgen van zonnepanelen is in eerste instantie, dat hij ook na 2020, als de huidige riante salderingsregeling op de schop gaat, de facto kan blijven salderen door zijn klassieke terugdraaiende Ferrarismeter te laten hangen in de meterkast. De spookstroomproducent hoopt daarbij dat de slimme meter tegen die tijd nog niet verplicht is.

Waar dit toe kan leiden wordt duidelijk in straten met veel zonnepanelen: afschakelende omvormers en dus haperende stroomproductie. Als veel zonnepanelen tegelijk stroom toevoegen aan het net neemt de netspanning toe. Die spanning is gemiddeld 230 V en mag 10% hoger of lager worden. Om overbelasting te voorkomen is wettelijk vastgelegd dat de omvormer afschakelt bij 253 V. Veel omvormers staan voor de veiligheid nog iets strenger afgesteld. Zo worden zonnepanelen juist als er veel zon is uitgeschakeld en loopt de eigenaar inkomsten mis.

Het voorland van de spookstroomproductie ligt in het Groningse Loppersum. Daar krijgen woningbezitters dankzij de waardeverminderingsregeling sinds 2015 van de NAM € 4.000 om hun huizen energiezuiniger te maken. Zonnepanelen zijn daarbij favoriet. Hele straten zijn in zo’n hoog tempo vol gelegd met zonnepanelen, dat Enexis Netbeheer het niet bij kon benen. Gevolg: de netspanning schoot op zonnige dagen omhoog en omvormers schakelden af.

Massale netverzwaring door extra kabels in de grond is kostbaar en tijdrovend. Een goedkopere en slimmere manier om de spanningskwaliteit met al die zonnepanelen op peil te houden, zit in de transformatorhuisjes waar het voltage van het middenspanningsnet (meestal 10 kV) via een vaste verhouding wordt teruggebracht naar zo’n 240 V, verklaart Han Slootweg, hoogleraar Smart Gids aan de TU/e en directeur asset management bij Enexis Netbeheer. Normaliter daalt de netspanning vanaf het transformatorhuisje tot aan het einde van de haarvaten van ongeveer 240 V tot zo’n 220 V. Als er veel zonnepanelen zijn aangesloten, dan loopt de spanning echter niet af vanaf het transformatorhuisje, maar op. Het gevolg is dat aan het einde van de laagspanningskabel de spanning hoger wordt dan 250 V en de zonnepanelen automatisch afschakelen. Om dit te vermijden, kan de spanning bij het transformatorhuisje ’s zomers verlaagd worden door de overzetverhouding van de transformator te passen en dan ’s winters eventueel weer terug te zetten. Dit is echter een fysieke handeling, waarvoor monteurs op pad moeten en de elektriciteitsvoorziening moet worden onderbroken.

Dat kan slimmer, dacht Enexis Netbeheer. Daarom staat in Loppersum sinds vorig jaar de eerste slimme traformator in bevingsgebied van Nederland. De gebruikte technologie wordt tot nu toe alleen toegepast op grote hoogspanningstransformatoren. Als de netspanning verandert, wordt de omzetverhouding van de transformator automatisch (meestal stapsgewijs) aangepast. De nettransformator met slimme spanningsregeling kost met € 20.000 tweemaal zo veel als een gewone nettranformator. Prof. Han Slootweg verwacht, dat de slimme transformator in Nederland op steeds grotere schaal zal worden toegepast.

De slimme transformator is een oplossing als het net tegen de spanningsgrens aanloopt, zegt Slootweg. Maar als het laagspanningsnet tegen stroomgrens aanloopt, bijvoorbeeld wanneer we massaal elektrisch gaan rijden, moet er alsnog meer kabel de grond in. Dat geldt ook voor de aansluiting op het elektrische net van grote zonneparken. In Nederland staat nu 176 MWp opwekvermogen in zonneparken opgesteld, met nog eens dertien maal het huidige vermogen in ontwikkeling. Veel van deze parken komen in Groningen en Drenthe a.g.v. de lage grondprijzen. Diverse netbeheerders, waaronder Enexis Netbeheer liet ondernemers al weten, dat deze soms enkele jaren op een teruglever-aansluiting zullen moeten wachten.

De Nederlandse Firma Alfen in Almere levert energie opslag systemen die bij netstations kunnen worden geplaatste om vraag en aanbod van elektrische energie in balans te brengen.

Een verdere oplossing is de bestaande nettransformatoren uit te rusten met LS-LS spanningregelator:

‘Slimme’ transformator in bevingsgebied uit Dagblad "Het Noorden" 23 juni 2017

De LS-LS regelaar bevindt zich op Hogestraat 4. Je moet weten dat-ie er zit: de ‘slimme’ transformator. De enige van Enexis in heel Nederland. Omdat Loppersum een uniek gebied is. Met veel zonnepanelen.

Een uitvloeisel van de ‘waardevermeerderingsregeling’ van de NAM. Bij 1000 euro of meer bevingsschade kan een huiseigenaar tot 4000 euro subsidie krijgen om de woning energiezuinig te maken. Bijvoorbeeld met zonnepanelen. Een groot aantal doet dat en dat heeft gevolgen voor het kabelnet. De stroom loopt immers niet meer alleen van bron naar huis, ook andersom.

Het teveel aan energie dat de zonnepanelen opwekken gaat het net weer op en dat levert meer spanningswisselingen op en dat moet opgevangen worden. Bij wijze van proef, een samenwerking van Enexis met andere netwerkbeheerders als Enduris, Liander en Rendo, gebeurt dat in Loppersum met een zelfregelende ‘slimme’ transformator. Uniek in Nederland.

Experiment

pDat gaat goed’’, aldus Jan Flonk, projectmanager Enexis. ,,Wij zijn nog aan het experimenteren, maar hij komt binnenkort in het standaardpakket, waardoor we de keuze hebben. We plaatsen hem niet overal, want hij is twee tot drie keer zo duur als een normale.’’

In de gemeente Loppersum staan twaalf trafostations. Dat juist daar geëxperimenteerd wordt, is niet toevallig. Flonk: ,,In het centrum van het aardbevingsgebied zijn veel particulieren met zonnepanelen bijgekomen. Daarbij worden hele rijen huurwoningen versterkt en verduurzaamd. Ook met zonne-energie. De situatie is er vrij uniek.’’

Spanning stabiel

Hoewel Loppersum ook veel lokale energiecoöperaties kent die kleine zonneparken beheren, is dat niet de reden voor gebruik van de zelfregelende trafo: ,,In de regel bevinden die zich op een dak van bedrijfsloods of boerenschuur en daar zit doorgaans al een zware aansluiting.’’

Een transformator is nodig om de door een hoogspannningsstation aangeleverde 10 kilovolt (10.000 volt) om te zetten naar de in woningen gebruikte 230 volt. Die spanning is tijdens transport niet stabiel, fluctueert. Onder meer door de weerstand van de kabel en variatie in belasting dan wel productie.

Dat is niet erg, want er is een marge van plus en min 10 procent. Beneden de 207 volt werken sommige apparaten niet meer, boven de 253 volt kunnen ze kapot gaan en slaat de omvormer van de zonnepanelen af.

Flonk: ,,De toenemende spanningswisselingen kun je opvangen met dikkere kabels. Maar het is vrij kostbaar om die overal te vervangen. Met de zelfregelende transformator lukt het ook.’’

Laagspanning

Enexis experimenteert ook met zogeheten LS-LS-regelaars. LS staat voor laagspanning. Die staan onder meer in Garnwerd en binnenkort ook in Kropswolde. Ook gebieden met relatief veel zonnepanelen. Die worden gekoppeld aan een elektriciteitskabel die in de straat ligt en ook die houden de netspanning binnen de wettelijke marges.

De proefnemingen markeren de voortschrijdende ontwikkeling van duurzame energie. ,,Het is echt iets van de laatste tijd’’, verklaart Flonk. ,,In de provincie Groningen is er vorig jaar tussen de 800 en 900 megawatt aan zonnepanelen op particuliere daken bijgekomen. De plannen voor dit jaar omvatten tussen de 1000 en 1500 megawatt. Of dat allemaal doorgaat is de vraag, maar die cijfers zeggen wel iets.’’

Melden

De ontwikkelingen gaan soms zelfs buiten de netwerkbeheerder om. Satellietfoto’s toonden aan dat er in de provincie Groningen 20 procent meer daken met zonnepanelen waren dan bij Enexis bekend was. ,,Dat kan een probleem geven. Want je hebt dus geen exact beeld van de situatie. Wil je het netwerk goed beheren, moet je met de juiste cijfers rekenen.’’

De oproep aan mensen is ook zich te melden bij het PIR (productie-installatieregister), bij plaatsen van panelen. Zoals Enexis de ontwikkeling moet faciliteren, zo moet de burger zich bewust zijn van de gevolgen voor het netwerk.

,,Als een wijk of straatdeel samen zonnepanelen neemt kan het zijn dat het netwerk aangepast moet worden en dat kost tijd. Wij moeten vergunningen aanvragen als wij bijvoorbeeld een dikkere kabel in de grond moeten leggen. Dan ben je zo drie maanden verder. In die periode kan het overschot aan stroom niet het net op en verdien je niets terug. Daar wordt niemand blij van.’’