De toenemende elektrificatie in de samenleving leidt tot hogere piekbelastingen op het elektriciteitsnet. Sommigen waarschuwen voor een te snelle energietransitie. Anderen hebben goede hoop op een volledig elektrische toekomst. In een rapport in opdracht van het Nederlandse Topsector Energie programma worden meer dan 100 potentiële oplossingen aangedragen, allemaal gericht op het maximaliseren van de capaciteit van het bestaande of toekomstige elektriciteitsnetwerk om de energietransitie te versnellen. In een 12-delige serie belicht Innovation Origins de twaalf meest belovende oplossingen. Dit is deel 3: Het verminderen van fase-onbalans.
- De Nederlandse Topsector Energie verzamelde 100 ideeën om de problemen rond netcongestie op te lossen.
- Een van de twaalf krachtigste ideeën is het oplossen van onbalans in de elektrische fasen.
- Het bevat suggesties op het gebied van technologie, wetgeving en distributie.
De meeste mensen zijn zich niet bewust van het bestaan – laat staan het belang – van fasen in ons elektriciteitssysteem. Even terug in de schoolbanken:
Maar hoe kan het verminderen van fase-onbalans ons elektriciteitsnetwerk dan verlichten? Onder aan de streep zorgt het voor de aanpak van een groeiend probleem in het laagspanningsnetwerk. Het laagspanningsnet werkt met wisselstroom met drie fasen. Een aanzienlijke belasting van één fase ten opzichte van de andere resulteert in een fase-onbalans, ook wel spanningsasymmetrie genoemd. Deze onbalans kan worden veroorzaakt door een ongelijke verdeling van enkelfasige aansluitingen op een kabel of door driefasige aansluitingen met een ongelijke belastingverdeling over de drie fasen.
Zonnepanelen
De ongelijke belasting kan ontstaan door verbruik of zelfs door decentrale opwekking, zoals zonnepanelen. Huiseigenaren met zonnepanelen krijgen steeds vaker te maken met omvormers die uitschakelen omdat de kabel/fase overbelast is. Sommige situaties zijn verholpen door de fase van de omvormer te veranderen. Een betere verdeling van het gebruik over de drie fasen kan de benutting van het laagspanningsnet verbeteren. Dit kan worden bereikt door:
- Het gebruik van driefasige apparaten te bevorderen of verplicht te stellen: hieronder vallen omvormers en laadstations.
- Technische oplossingen: deze betreffen het schakelen van de gebruikte fase(n).
- Monitoring en sturing voor een betere verdeling: die zorgen voor een gelijkmatigere verdeling over de drie fasen.
Hoewel netbeheerders beleid hebben om aansluitingen gelijkmatig over de drie fasen te verdelen, komen in de praktijk nog steeds onevenwichtigheden voor. Het aanscherpen van het beleid of het invoeren van aanvullende maatregelen kan bijdragen aan een betere verdeling. Voor enkelfasige verbindingen is het essentieel om de verbindingen gelijkmatig over de fasen te verdelen. Voor driefasige aansluitingen is het cruciaal om de belasting van de installatie achter de aansluiting te verdelen, vooral voor opwekking. Netbeheerders zouden ook een meer sturende rol kunnen spelen bij het realiseren van aansluitingen door datagestuurde identificatie van de meest geschikte fase. Zowel de technische als juridische mogelijkheden hiervoor moeten verder worden onderzocht, adviseert het rapport.
Het gebruik verspreiden
Door het gebruik van de drie fasen beter te spreiden, wordt het laagspanningsnet beter benut. Onderzoek in het Verenigd Koninkrijk geeft een indicatie van het probleem: meer dan de helft van de onderzochte laagspanningsstations had een fase-onbalans, waarbij het verschil tussen de meest en minst gebruikte fase meer dan 50 procent bedroeg. De belastbaarheid van het laagspanningsnet kan met tientallen procenten toenemen als gevolg van een betere belastingsbalancering.
Hoewel netbeheerders beleid hebben om aansluitingen gelijk te verdelen over de drie fasen, is er in de praktijk toch altijd een onbalans. Aanscherping van het beleid of aanvullende maatregelen kunnen helpen om de load balancing te verbeteren. De netbeheerder zou ook een meer sturende rol kunnen spelen bij het realiseren van aansluitingen door datagestuurd te overwegen welke fase het meest geschikt is. Een mogelijk alternatief zou de verplichte overstap naar de slimme meter kunnen zijn. Netbeheerders zouden zo de controle over de faseverdeling kunnen overnemen door zelf actief te schakelen, zonder afhankelijk te zijn van de medewerking van gebruikers. Dit kan echter zowel technische als juridische gevolgen hebben.
Faseschakelaars voor aansluitingen zijn al beschikbaar op de markt, maar zijn prijzig voor individuele klanten. Bovendien zijn de voordelen niet uitsluitend voor de klant, maar voor de buurt, de wijk en de samenleving. Deze schakelaars zouden kunnen worden ingezet in gebieden met een hoge fase-onbalans, gesubsidieerd door de netbeheerder of de overheid. Dit zou verergering kunnen voorkomen of uitstellen.
Overheidsmaatregelen
De overheid kan maatregelen nemen om de grenzen te verlagen voor wanneer apparaten of aansluitingen driefasig moeten zijn. In Nederland is de meest voorkomende eenfaseaansluiting 1 x 40 ampère, of 9 kW, en moeten vermogenselektronische omvormers met een nominaal vermogen van meer dan 5 kW over het algemeen op drie fasen worden aangesloten. In Duitsland moeten alle apparaten die meer dan 4,6 kW gebruiken of opwekken 3-fase zijn. In Zwitserland en Oostenrijk is de limiet zelfs 3,7 kW. Daarnaast moeten in Duitsland apparaten met een vermogen van 11kW, zoals laadpalen en PV-opwekking, door de installateur worden aangemeld bij de netbeheerder. Dit geeft de netbeheerder meer inzicht in de belasting van het laagspanningsnet.
Driefasige oplossingen (voor laadpalen/omvormers) zijn vaak duurder bij het installeren van laadpalen of zonnepanelen. De business case voor een individu of bedrijf valt dus vaker op de 1-fase. Er is echter een maatschappelijke waarde van 3-fase apparatuur. Een gerichte subsidie zou het verschil tussen de private en maatschappelijke business case kunnen overbruggen. Ook zou verplicht kunnen worden gesteld dat decentrale opwekking of verbruik boven een bepaald vermogen een 3-fase aansluiting en omvormer moet hebben.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
