Zin en onzin van hernieuwbare energie

[Hans]

Transportvermogen is ingewikkeld. Je hebt de fysieke transportcapaciteit (wat kan een verbinding aan, al dan niet met dynamic rating), maar je hebt ook de nog belangrijker netto situatie. Een vermaasd net wordt gestuurd door geografische loadflow (een netto richting in een netblok of verbinding) en die wordt weer bepaald door spanningsval en impedantie in de verbindingen. Loadflow kan daardoor zorgen voor loop flows, sluipverkeer en een andere keer loopt er juist minder vermogen dan je zou verwachten doordat de lijnimpedantie van een zekere verbinding hoger is dan een alternatieve route die eveneens tussen twee gebieden met vraag en aanbod in loopt.

Op een netkaart of netschema doen verbindingen zich voorkomen als (tja) paden met een capaciteit die je kan opvullen. In de praktijk heeft elke schakelhandeling, elke verandering van impedantie en elke wijziging van productie en vraag op elke plek in het deelnet gevolgen voor de hoeveelheid lopend vermogen in het gehele vermaasde net. Telkens moet een nieuw evenwicht ontstaan, en daardoor wordt ieder element beïnvloed door ieder ander element. Wiskundig is dit een nachtmerrie die snel uit de hand loopt omdat je een razendsnelle toename krijgt van componenten die op elkaar reageren.

Netbeheerders weten dit uiteraard maar al te best, en daarom zijn ze niet scheutig met transportvermogens vrijgeven. Mensen zijn geneigd te simpel te denken dat de transportcapaciteit gewoon kan worden volgeboekt. Dat levert de netbeheerders waarschijnlijk een ton aan mailtjes op van mensen die vragen waarom zonnepark X of klant Y niet past, 'want ik zie toch dat de capaciteitskaart zegt dat er ongebruikte ruimte is?'

Vandaar ook dat op de mainsite bij de netschema's ook het zinnetje staat: Een netschema is specialistisch. Er is een zeker kennisniveau nodig om het te begrijpen. Die is nodig omdat een schema de weliswaar de fysieke situatie toont, maar geen operationele situatie.

[r_hellenbrand]

Hallo Hans,

Dank voor het antwoord!
De getallen in het netschema, zijn dat de maximale vermogens dat door de betreffende verbinding/ kabel kan lopen?

In de zomer zal je vooral terug levering zien en in de winter vooral afname, vraag me gewoon af wat fysisch maximaal mogelijk is.
En Beersdal krijgt die van maar een zijde voeding of van 2 kanten?
Staan de schakelaars dus aan een kant open?

[Hans]

De getallen in het netschema, zijn dat de maximale vermogens dat door de betreffende verbinding/ kabel kan lopen?

De getallen in de netschema's zijn de fysieke nominale capaciteiten. Dus de waardes die permanent vol te houden zijn, ongeacht het weer. Wanneer er een waarde tussen haakjes achter staat (alleen in het koppelnetschema) is de fysieke capaciteit van het circuit of de component eigenlijk technisch de waarde tussen de haakjes, maar omdat ergens anders een beperkende factor invloed heeft is de operationele capaciteit lager.

Het gaat dus niet om dynamic rating of om een zomer- en winterwaarde, hoewel het schema dat misschien wel suggereert. Puntje voor ons om te overwegen als we het schema een herziening geven.

Kijk eens naar Doetinchem - Wesel 380 kV. Daar staat 1500 (2635). In dit geval betekent dat dat er circuits zijn ingehangen die technisch permanent 4 kA (2635 MVA) aankunnen, maar die door limitatie van een andere component zoals bijvoorbeeld een rail of trafovermogen operationeel wordt beperkt tot 1500 MVA.

Treebeek 150/10 kV is een zogeheten steeklijn of uitloper. Daarin is de situatie overzichtelijker, want er is geen sprake van vermazing. Het station en alles erachter is netto afnemer of netto leverancier en de hoogspanningslijn is niets anders dan een uit zijn krachten gegroeid verlengsnoer. Bij uitzondering kan je voor dit soort situaties dus toch alsnog 'simpel' kijken hoeveel vrije transportruimte je vol kan plempen voordat de lijn N-1 veilig is opgevuld (50% van de circuitcapaciteit, ofwel 100% van één circuit). Beersdal - Treebeek is tweemaal 140 MVA en dat geeft 280 MVA regelruimte: je kan bij N-1 veilig netbedrijf maximaal 140 MVA importeren, je kan maximaal 140 MVA exporteren, en alles ertussenin.

[r_hellenbrand]

Hallo Hans,

Dank voor de uitleg is duidelijk, bij koud weer zou theoretisch meer capaciteit beschikbaar zijn.

HS Treebeek, begrijp de 10kV rail zit daar vol, is dat de beperkende factor 66MW of zijn dat de trafo’s?

Station Beersdal krijgt die de voeding van 2 kanten of staan de schakelaars aan een kant open om een loop te voorkomen?

[ds23man]

Er zullen geen schakelaars open staan omdat de 150KV een ringleiding is. Wat betreft Treebeek is het de vraag wat de beperking is, als het de trafo's zijn zal de MS verdeling erachter ook daar op geconfigureerd zijn. Je kan dat verzwaren door er twee extra trafo's bij te plaatsen maar dan zal de MS en HS schakelinstallatie ook aangepast moeten worden. Dan is de volgende vraag wat kan de MS bekabeling aan qua vermogen, kan zijn dat je veel kabels extra moet leggen of verzwaren. Vaak is het in de praktijk makkelijker om nieuwe HS/MS op andere plekken aan te leggen.

[r_hellenbrand]

Ok, dank voor de uitleg.

Misschien domme vraag, (werk op het moment met 400MHz waar je heel veel met looptijden speelt) ook al is de golflengte bij 50Hz erg lang, heb je in die ringleiding niet te maken met fase verschuivingen waardoor er hoge stromen kunnen ontstaan?

Probleem is dat station Treebeek midden in een woonwijkje ligt, daar zou geen plaats meer zijn om uit te breiden.
Plan is dat Brunssum in 2035 een nieuw station krijgt, vermoed op de oostflank, waardoor dit station ook deel van Landgraaf kan gaan verzorgen.

Verhaal is dat door nieuw 380kV station (2032 klaar?) Graetheide ook netcongestie hier bij ons opgelost is, maar zie echter nergens dat ze ook de aanvoer naar ons gaan verzwaren.
Vandaar de vraag naar de transport capaciteit,...

Simpel rekensommetje 1,5kW gelijktijdig vermogen nu vermenigvuldigd met aantal aansluitingen, dan tref ik bijna exact het vermogen dat Treebeek nu kan leveren.
En we gaan binnen 10-15 jaar (dat moet in ook nog naar zien) naar 6kW gelijktijdig vermogen, dan zal de trafo ook om die factor verzwaard moeten worden.
Maar dat is niet alleen bij ons het geval, heel Nederland krijgt 6kW gelijktijdig vermogen.

Vraag me af of dit met de bestaande HS verbindingen mogelijk is.
Kortom gaat onze regio erachter komen dat verzwaring Graetheide (2032 klaar) niets voor ons gaat betekenen, en zijn we dan pas ergen in 2040-2045 aan de beurt?

[maarten]

Probleem is dat station Treebeek midden in een woonwijkje ligt, daar zou geen plaats meer zijn om uit te breiden.

Er ligt een braak veldje links langs het station dat groter is dan het station zelf. Ik weet natuurlijk niet van wie dat is en ik weet zeker dat de basisschool begint met magneetvelden, maar fysiek is er plek genoeg.

Zou het in Parkstad niet handiger zijn om naar 50 kV over te gaan? Dat kun je allemaal ondergronds en in huisjes doen.
Bij mast 124 bij Schinveld een 150/50kV hoogspanningsstation ter vervanging van Treebeek, Beersdal/Huskensweg en Terwinselen ombouwen naar 150/50kV. Dan kun je een hele ring van 50 kV aanleggen.

[Hans]

Misschien domme vraag, (werk op het moment met 400MHz waar je heel veel met looptijden speelt) ook al is de golflengte bij 50Hz erg lang, heb je in die ringleiding niet te maken met fase verschuivingen waardoor er hoge stromen kunnen ontstaan?

Absoluut geen domme vraag. Al valt het wel een beetje buiten dit onderwerp. Misschien verplaatsen we 'm wel.

De lichtsnelheid lijkt razendsnel, maar in elektrisch opzicht is hij toch traag genoeg om er lange wisselstroomverbindingen stabiliteitseffecten te geven. Bij 50 Hz (effectief 100 golven per seconde) en aannemend dat de loopsnelheid van een elektrisch spanningsfront zo dichtbij de lichtsnelheid ligt dat we die twee even gelijktrekken, heb je te maken met 300.000/100 = 3000 km per golf.

Kiessling et al. (2003) zegt erover dat bij een verbinding korter dan een kilometer of honderd vooral de stroombelastbaarheid een factor is: hoeveel ampères kan je eroverheen knallen voor hij te heet wordt. Gezien de lengtes van de meeste verbindingen in Nederland en België en alle verbindingen tot en met 150 kV in onze hoek van de wereld is dit het regime waar wij ons het meest druk over moeten maken.

Tussen honderd en driehonderd kilometer lengte beginnen andere factoren een rol te spelen. Met het toenemen van de lengte neemt de lijnimpedantie en daarmee de spanningsval toe. Dat gaat dan weer gevolgen krijgen voor hoe de load door het net loopt. Boven grofweg honderd kilometer begint dit spanningsvalprobleem belangrijker te worden dan de stroombelastbaarheid als vraagstuk.

Dat blijft zo tot we boven grofweg driehonderd kilometer verbindingslengte uit komen, lengtes die je in Scandinavië, Rusland en Amerika vrij regulier treft. Stel je een vermaasd net voor met verbindingen van typisch 300 tot 600 kilometer elk. In die verbindingen zie je aan het uiteinde een golf 1/10e tot 1/5e van 3000 km = 1/10e tot 1/5e faseverschuiving ten opzichte van het andere uiteinde van de lijn. Per verbinding, het absolute verschil van circuitlengte, en afhankelijk van hoe ze aan elkaar verknoopt zijn, zijn deze onderlinge verschillen beduidend groter dan bij een vermaasd net met een typische verbindingslengte van bijvoorbeeld vijftig kilometer. Die grote onderlinge verschillen tussen aankomsttijden van de golftoppen veroorzaakt compensatiestromen op de trafostations en in je netwerk zelf. Dan kom je terecht in dingen als blindstroom, waardoor je de capaciteit van je verbindingen gedeeltelijk gaat opvreten met stroom zonder spanning waardoor je minder fysiek benutbare ruimte voor reëel vermogen overhoudt.

In een hoogspanningsnet met zeer lange tussenafstanden of in feite hele grote fysieke mazen in de ringen in het net is het steeds moeilijker om de zaak stabiel te houden zonder dat compensatiestromen je netwerk teveel in beslag nemen. Ook bewaking of topologische netwerkveranderingen door schakelhandelingen zijn er ingewikkelder.

[ds23man]

Probleem is dat station Treebeek midden in een woonwijkje ligt, daar zou geen plaats meer zijn om uit te breiden.

Er ligt een braak veldje links langs het station dat groter is dan het station zelf. Ik weet natuurlijk niet van wie dat is en ik weet zeker dat de basisschool begint met magneetvelden, maar fysiek is er plek genoeg.

Als ik de beelden zo zie is dat station ooit eens aangelegd en heeft de gemeente de omgeving volgebouwd. Fysiek is er ruimte om het station uit te breiden maar ik denk dat de buurt er niet op zit te wachten om langdurig in de troep te zitten voor nieuwe MS kabels.

[r_hellenbrand]

Station stamt oorspronkelijk uit de mijnbouwtijd, dus ja de gemeente heeft dat daar volgebouwd.

Klopt, zie ook dat daar nog plaats zou zijn.
In investeringsplan staat dat er in 2035 een nieuw station gebouwd gaat worden, vermoedelijk in de buurt van mast 130 (MLBK-BSDL-150).
Daar tegenover zijn ze bijna klaar met het afgraven van de steenberg, terrein zou in 2028 vlak opgeleverd moeten worden.

Daar een mega batterij zou ik zeggen!

@ Hans, interessante materie