In de tijd van Edison en Tesla was wisselspanning een logische keuze. Met eerst de komst van alle elektronica die op gelijkspanning draait en nu het populair worden van duurzame decentrale opwekking die gelijkstroom oplevert, is die keuze helemaal niet meer logisch. Echter wet- en regelgeving en opleidingen zijn volledig geënt op wisselspanning. Vandaar dat de strijd van de Stichting Gelijkspanning een moeizame is.
In de 19e eeuw was er behoefte aan een elektriciteitsnetwerk, om licht te brengen in alle huizen en bedrijven. Voor de verbruikers maakte het niets uit of er nu wisselspanning (AC) of gelijkspanning (DC) werd gebruikt. Van belang was goede distributie. Energietransport op hoge spanning bleek veel efficiënter en dat werd mogelijk dankzij de uitvinding van de transformator. In die vorm bleek elektriciteit technologisch het meest eenvoudig en betrouwbaar te distribueren via een wisselspanningsnet. In samenwerking met ondernemer en ingenieur George Westinghouse realiseerde Nicola Tesla (uitvinder van de transformator) in 1886 het eerste elektriciteitsnet op wisselspanning in het Amerikaanse Great Barrington. Wereldwijd maakt men nu gebruik van dergelijke netten.
Verschuiving
De opkomst van de halfgeleiderelektronica, en de mogelijkheid daarmee complexe elektronische apparatuur te bouwen, heeft de afgelopen decennia een behoorlijke verschuiving veroorzaakt in het soort verbruikers. Tegenwoordig is elektriciteit nodig voor een zeer groot aantal elektronische apparaten, thuis en op het werk. Smartphones, computers, tv’s, ledlampen, et cetera, zijn allemaal apparaten die intern werken op gelijkspanning. Dus is elke tablet, elke microwave en elke wasmachine uitgerust met converters die de wisselstroom van het net omzetten in gelijkstroom. Dat omzetten kost veel energie. Intel heeft uitgerekend dat twintig tot dertig procent van het elektriciteitsverbruik van datacenters opgaat aan de koeling die nodig is om de warmteontwikkeling als gevolg van het converteren naar gelijkstroom kwijt te raken. In de Haarlemmermeer, vertelt Bob Zijderveld van de Stichting Gelijkspanning, heeft zijn stichting het project DC=Decent geïnitieerd, samen met Siemens en Eneco-onderdeel Joulz, om een kas op middenspanning (350-1500 volt) gelijkspanning te laten draaien (zie kader). ‘Zeer conservatief berekend scheelt dat vijf procent aan energiekosten. En dat is een interessant percentage voor de agro’, weet hij. Overall, als de gehele samenleving over zou gaan op gelijkstroom, zou dat twintig procent van de kosten schelen, gerekend over de hele keten inclusief de besparing op converters en alle koper en andere grondstoffen die daarin zijn verwerkt.
Decentrale opwekking
Behalve die bezuinigingsmogelijkheid is er een actuele ontwikkeling die een switch naar gelijkspanning nog veel interessanter maakt: de decentralisatie van de elektriciteitsopwekking. In hoog tempo verrijzen er op land en op zee torenhoge windmolens en verschijnen er zonnecollectoren op daken van huizen en bedrijven. Nederland had in 2011 twee keer zoveel zonnepanelen in gebruik als een jaar eerder, aldus recente cijfers van het CBS. Schone elektriciteit, die echter de elektriciteitshuishouding van energiemaatschappijen als Essent en Nuon danig dreigt te verstoren. ‘Een wisselspanningsnet heeft als eigenschap dat de elektriciteit met een frequentie van precies 50 Hertz moet stromen. Dat vergt dat er op het net een perfecte balans moet zijn tussen de stroom die wordt toegevoegd en die wordt afgenomen. Die balans wordt tegenwoordig in toenemende mate verstoord door de elektriciteit die molens en zonnecollectoren aan het net toevoegen. Voordat er echt grote technische problemen ontstaan, moeten die netwerkbeheerders fors gaan investeren in slimme grids.’ Direct investeren in een gelijkspanningsnetwerk is echter een veel betere optie, zo stelt Zijderveld.
Tussenstap
Betrof het alleen maar het doen van technische investeringen dan zou de overgang niet zo lastig zijn. Echter Europese normeringen en de Energiewet zijn allemaal geënt op wisselspanning. Installateurs mogen alleen maar werken volgens de NEN-normering voor wisselspanning. Sterker nog, ze hebben geen mensen met kennis van gelijkstroom en opleidingen voor dat metier zijn er niet. Vandaar dat de Stichting Gelijkspanning een speciale studie aan De Haagse Hogeschool over dat onderwerp heeft geïnitieerd. Kortom, een transitie naar gelijkstroom vergt ook nog een intensieve Europese politieke lobby en heeft dus nog een lange weg te gaan. Daarom opteert de stichting voor een tussenstap waarin wordt meegelift met die maatschappelijke beweging naar decentraal duurzaam opwekken. ‘Steeds meer consumenten en bedrijven willen duurzaam zijn en onafhankelijk van de grote energiemaatschappijen. Zonnepanelen leveren al gelijkspanning en de energie van windmolens hoeft voor een gelijkspanningsnet één keer minder omgezet te worden, wat ook energie bespaart. Met al die gelijkspanning kunnen bedrijven en huishoudens via een gelijkspanningsnet, net zo bedrijfszeker en veilig maar wel zuiniger, worden voorzien in hun behoeften. Houden ze op zonnige dagen over, dan kan de stroom veel gemakkelijker dan wisselspanning – dat is nóg een voordeel van gelijkspanning – worden opgeslagen in batterijen. Komen ze tekort, dan kunnen ze daaruit putten of terugvallen op het wisselspanningsnetwerk waaraan ze gekoppeld zijn. Eén converter tussen netwerk en wijk of bedrijventerrein volstaat.’
Trage voortgang
Zijderveld is druk bezig gemeenten en beheerders van bedrijventerreinen te interesseren voor een dergelijke wijze van lokale opwekking. In de gesprekken met hen, maar ook met energiemaatschappijen, bemerkt hij de nodige voorzichtigheid, met een trage voortgang als gevolg. Dat wordt veroorzaakt niet alleen doordat er forse investeringen in het net nodig zijn – die overigens weggestreept kunnen worden tegen de investeringen in slimme grids die anders nodig zijn – en doordat wetgeving en normen aangepast moeten worden, maar ook doordat energiebedrijven toe moeten naar een heel ander verdienmodel. ‘Je kunt hun houding vergelijken met die van de rederijen ten tijde van de opkomst van de luchtvaart. In plaats van na te denken over het gaan aanbieden van vervoer door de lucht, hebben die toen alleen maar gewezen op de gevaren van luchtvaart. Uiteindelijk zijn ze bijna allemaal over de kop gegaan. Veel beter is als energiemaatschappijen gaan nadenken over hun nieuwe rol, waarin zij die lokale opwekking volledig op zich nemen.’ Geen eenvoudig te verkopen boodschap in een land waar momenteel heel veel geld wordt gestoken in één gasgestookte en twee kolencentrales? ‘Ja, die zullen ze eerst willen terugverdienen.’
Industrie
Voor de Nederlandse industrie zou een transitie naar gelijkspanning geen ingrijpender gevolgen hebben dan dat de energiekosten omlaag zouden gaan en engineers bijgeschoold moeten worden in gelijkspanning. Aan hun pick & place-robots, mri-scanners, wafersteppers of wat ze ook op de markt brengen, zou nauwelijks iets hoeven te worden gewijzigd, want die werken intern al op gelijkspanning. Bob Zijderveld: ‘De converters kunnen er uiteindelijk uit, dat volstaat. Terwijl hun apparatuur niet alleen energiezuiniger wordt, maar ook nog eens robuuster. In ledverlichting bijvoorbeeld blijkt juist die omvormer het kwetsbaarste onderdeel te zijn.’
Uit Link Magazine, uitgave december 2012
