Waarom Gelijkspanning?

Momenteel is het vanzelfsprekend dat de levering van elektriciteit normaal en vlekkeloos verloopt. Het is echter de vraag of dit in de nabije toekomst vanzelfsprekend zal blijven. Schaarste van fossiele brandstoffen en toenemende milieuproblemen zijn bekende redenen hiervoor. Minder bekend, maar essentieel, is dat ons huidige elektriciteitsnet totaal verouderd is en niet voldoet aan de moderne technologische tijd van nu. Hoewel oplossingen voor de hand liggen, is er veel weerstand vanuit de conservatieve energiemarkt en remt verouderde regelgeving innovatieve initiatieven.

Systeem

Het huidige systeem van energieopwekking en -transport in Nederland staat aan de vooravond van revolutionaire veranderingen. Enerzijds, raakt het systeem binnen afzienbare tijd overbelast. Anderzijds, is het technisch al mogelijk om wijken volledig zelfvoorzienend te maken. Om de problematiek inzichtelijk te maken wordt hierbij in eerste instantie het huidige distributiesysteem beschreven.

Er zijn grofweg een viertal zaken te benoemen die inwerken op ons huidige elektriciteitsnetwerk:

Huidige problemen: Kosten
Gebruikers: Meer!
Duurzame bronnen & dalende machtspositie
Internationaal transport: HVDC

Huidige problemen: kosten

Drie factoren zijn van belang bij het in kaart brengen van de huidige problemen: onbalans, netkwaliteit en CO2-uitstoot. Ondanks de complexiteit van deze elementen, toch een korte schets. Momenteel is het grootste probleem voor ons energienetwerk de zogenaamde onbalans tussen opwekking en verbruik. Het is met ons huidig elektriciteitsnet zeer moeilijk om te regelen dat er op hetzelfde moment evenveel energie geleverd wordt als men verbruikt. Hierdoor ontstaat onbalans. De kwaliteit van de huidige infrastructuur is niet meer van deze tijd. Deze infrastructuur dateert nog uit de tijd dat er slechts gloeilampen, straalkacheltjes, wasmachines en tv’s bediend moesten worden. Door de toenemende ‘verelektronisering’ van de maatschappij - ieder huishouding heeft steeds meer elektronica in gebruik - werkt het elektriciteitsnet in toenemende mate inefficiënt. Zelfs als wij massaal overschakelen naar het opwekken van duurzame energie, zal er nog steeds beroep moeten worden gedaan op energiecentrales, omdat deze het energietekort bij een gebrek aan zon of wind zullen moeten compenseren.

Gebruikers: steeds meer!

Het energieverbruik zal de komende jaren explosief stijgen. Als wij massaal overstappen op elektrisch rijden, dan kan het huidige systeem dit niet aan. De eigen elektrische auto aan de voordeur opladen is een situatie die in de huidige structuur pertinent niet mogelijk is. Dit zal leiden tot gigantische oplaadproblemen. Daarnaast is het toenemend energieverbruik vanuit de IT sector een serieus probleem aan het worden. Nederland is bij uitstek door zijn geografische positie, zijn goede internetinfrastructuur en zijn politiek stabiel klimaat een interessante locatie voor data centers. De verwachting is dan ook dat het aantal data centers de komende jaren explosief zal toenemen. Onze huidige elektriciteitsinfrastructuur kan deze extra belasting niet aan.

Duurzame bronnen en dalende machtspositie

De komende jaren zijn bepalend in de duurzame energieopwekking. Door grootschalige ontwikkeling van o.a. windparken op zee ontstaat er een enorme druk op het huidige elektriciteitsnet. Het transport van de duurzaam opgewekte energie heeft momenteel een nadelig bijeffect. Er moet gecompenseerd worden door traditionele energiecentrales om energie te kunnen leveren op het moment dat er bijvoorbeeld geen wind of zon is. Dit betekent extra investeren. Energiebedrijven - die dezelfde kosten houden - kiezen niet voor deze extra kosten en remmen duurzame innovatie. Bovendien zijn duurzame energieopwekkers concurrenten die hun monopoliepositie verminderen. Energieleveranciers frustreren om die rede duurzame energie innovatie. Ook de lange afschrijfperiode (30 jaar) van kolencentrales remmen duurzame energie.

Transport & Internationaal Transport: HVDC

Het huidige Nederlandse elektriciteitsnet is gekoppeld aan een internationaal net. Op het moment dat Nederland een elektriciteitsoverschot heeft, wordt dat naar Noorwegen getransporteerd om daar extra capaciteit te leveren. Uiteraard gebeurt dit ook vice-versa wanneer wij tijdelijk een capaciteitstekort hebben. Het transport over grote afstanden gebeurt via gelijkspanning (DC). Het omzetten van deze getransporteerde energie (gelijkspanning) is onnodig duur en complex met onze huidige wisselspanninginfrastructuur.

Duurzame wijken

De komende jaren zullen er tal van nieuwe energieneutrale wijken in Nederland worden gebouwd. Dit houdt in dat er net zoveel energie opgewerkt wordt, als dat er verbruikt wordt. In theorie een uitstekend principe. In praktijk blijkt de implementatie hiervan moeilijk van de grond te komen. Er worden tegenwoordig veel plannen gemaakt voor de ontwikkeling van duurzame wijken. Dit zijn nieuwbouwprojecten die min of meer zelf aan de energiebehoefte voor verwarming (en koeling) voldoen. Deze lokale initiatieven zijn succesvol, kostenefficiënt en milieutechnisch verantwoord. Dit principe, dat zich met name toespitst op verwarming & koeling van de wijk, kan ook gebruikt worden voor de voorziening van elektriciteit. Doormiddel van zonne- en windenergie is het mogelijk om een kleinschalig energiebedrijf op te starten. Het implementeren van een elektriciteitsvariant is een grote uitdaging. De huidige infrastructuur is niet efficiënt voor lokale netwerken. De geschiedenis blijkt zich te herhalen: een 2de War of Currents heeft momenteel plaats. Onderstaand schema vergelijkt de verliezen die ontstaan bij wisselspanning vs. gelijkspanning.

Edison was een voorstander van gelijkspanning en zag eind 1800 al de voordelen van efficiënt energietransport. Omdat omzetting toen een probleem was, werd gekozen voor het model van Tesla, nl. wisselspanning. Wisselspanning was toen de juiste keuze. Echter, door de intrede van de huidige elektronica - die hoofdzakelijk op gelijkspanning werkt - is deze situatie aanzienlijk veranderd. Ook door het feit dat duurzame energiebronnen hoofdzakelijk gelijkspanning produceren, zijn wij genoodzaakt onze elektriciteitsinfrastructuur te herzien en moeten we nadenken over een gefaseerde overgang naar gelijkspanning.

Om aan te geven hoe efficiënt met energie om te gaan, is de parallel met het internet een mooi voorbeeld. In het begin van internet was het verdienmodel gebaseerd op datatransport gecombineerd met verbruikstijd. Internetkosten werden dan maandelijks gefactureerd op basis van belminuten op de telefoonlijn. Energiebedrijven werken nog steeds in deze structuur. Het succes van internet is mede bepaald door het hanteren van een nieuw verrekeningsmodel, waarbij de nadruk niet langer lag op belminuten, maar eerder op het aanbieden van de infrastructuur (glasvezelkabels). Overheid en energiebedrijven moeten serieus nadenken over dit principe.

Ook zullen we voor het beheren en verhandelen van duurzame energie moeten nadenken over het opnieuw invoeren van lokale gemeenschappelijke energiebedrijven (GEB.2) die in handen zijn van de energieopwekkers o.a. bewoners van een wijk. In dit energiemodel heeft het elektriciteitsnet een lokale structuur en maakt het niet uit of de auto op een parkeerterrein wordt opgeladen of aan de deur. Ook bewoners van flatgebouwen kunnen hun auto opladen met de collectief opgewekte energie d.m.v. een eigen oplaadprofiel. Onderstaand schema legt de werking van het Lokaal Energie Bedrijf uit.

Structuur van een Lokaal Energie Bedrijf (versie 2) – GEB.2

Door de nakende schaarste van fossiele energiebronnen en de daaruit veroorzaakte opmars van duurzame energiebronnen is gelijkspanning een voor de hand liggende oplossing.

De meerwaarde van gelijkspanning voor de samenleving is enorm:

Gelijkspanning is een democratisch systeem: de monopoliepositie van de energiemaatschappijen wordt kleiner en directe samenwerking tussen producenten en consumenten wordt mogelijk via een gemeenschappelijk energiebedrijf. Ook krijgt behalve de producent, ook de consument meer inspraak en inzicht in de eigen energiehuishouding.
Gelijkwaardigheidsysteem: zowel mensen met-, als mensen zonder eigen oplaadpunt aan de voordeur, hebben dezelfde mogelijkheden en energiekosten. Zelfs bewoners van flatgebouwen hebben een eigen oplaadpunt en laden op door een eigen oplaadprofiel. Het privéprofiel en het energieverbruikprofiel blijven echter gescheiden. Hierdoor wordt de privacy van de energieverbruiker gewaarborgd.
Gelijkspanning maakt het mogelijk dat energie, en vooral duurzame energie, maximaal benut wordt, omdat de meest efficiënte overdracht plaatsvindt tussen bron en belasting - zonder overbodige handelingen.
Gelijkspanning zorgt ervoor dat de CO2 doelstellingen direct behaald worden, omdat de omschakeling naar gelijkspanning extra energie oplevert door verminderde transport- en omzetverliezen.
Ook door de vermindering van het grondstoffengebruik - o.a. 20% koperreductie - zal gelijkspanning indirect een onmiddellijk verlagend effect hebben op de CO2 uitstoot.
Door het opwekken van eigen energie en de inzage van eigen verbruik, worden verbruikers energiebewuster. De voordelen die terugleveren van opgewekte energie opleveren, zullen een extra stimulans zijn voor de producent/consument om bewuster om te gaan met energie.
Gelijkspanning stimuleert innovatiekennis en verbetert het imago van het technisch onderwijs in de energiemarkt.
Gelijkspanning maakt het mogelijk dat de kostprijs van energie uiteindelijk bepaald zal worden door de infrastructuur en niet meer door het verbruik. Dit is vergelijkbaar met Internet: het verbruik ligt in eigen handen, de infrastructuur ligt bij de overheid.
Gelijkspanning maakt het mogelijk functioneel te investeren in de infrastructuur en niet meer zoals dat op dit moment gebeurt door mega-investeringen in noodoplossingen.
Gelijkspanning vermindert horizonvervuiling, omdat hoogspanningsmasten die het landschap verstoren, bij gelijkspanning overbodig worden. Door het elimineren van deze masten, komt waardevolle grond beschikbaar voor woningbouw en recreatie.
Gelijkspanning heeft minder invloed op de gezondheid.

Aanbevelingen

In het huidige energieklimaat zijn onderstaande punten van belang:

Regelgeving en normen moeten worden opgesteld of herzien.
Vergunningen moeten worden verleend aan groepen gebruikers die zich willen koppelen aan een gezamenlijk net. De overheid moet een wijk, die collectief investeert in duurzame energie, toestemming geven om een eigen energienet te maken en te beheren d.m.v. een lokaal, gemeenschappelijk energie bedrijf (GEB.2).
De overheid zal meer technische mensen uit verschillenden disciplines bij elkaar moeten brengen, die met hun inhoudelijke kennis bestuurders objectief adviseren bij de te nemen beslissingen.
Er moet een innoverende denkwijze ontstaan in de energie- en elektriciteitswereld. Uitdagende oplossingen moeten beter bekeken worden en het subsidietraject voor innovatie moet minder omslachtig worden, en toegankelijker worden voor kleine bedrijven.
Het is van belang dat de overheid eigenaar blijft van alle netwerkinfrastructuren om zo haar controlerende rol uit te kunnen voeren en eventueel misbruik en monopolievorming te vermijden.
Energieverbruik moeten daadwerkelijk verrekend worden en niet indirect via belastingen en andere heffingen (o.a. Europese subsidies & overheidsteun voor energiecentrales). Ook moet de compenserende overheidsmaatregelen voor de energiekosten van grootverbruikers stoppen, omdat dit een oneerlijke competitie is tussen duurzame- en niet duurzame oplossingen. Dit remt en frustreert innovatie.
De overheid moet regelen dat versneld afschrijven van investeringen in duurzame bronnen mogelijk worden en blijven. Dit zal een versnellend effect hebben op de invoering en vervanging van nieuwe duurzame technieken.

Conclusie

Op dit moment gebeurt er veel in de energiemarkt en staan we aan de ochtend van een nieuw tijdperk. Overheid, energiebedrijven, lokale overheden en burgers spelen hierin een belangrijke rol en moeten nadenken over de impact hiervan. We moeten met beleid nadenken over de invoering van een nieuw energiesysteem. We moeten ons afvragen wat het meest effectieve is. We moeten niet alleen de nadruk leggen op het energieverbruik, maar ons ook afvragen hoe we in de toekomst om moeten gaan met opwekking, beheer en verhandeling van duurzame energie. In het huidige technologische tijdperk is een gefaseerde overgang naar gelijkspanning een logische oplossing. Overheid en wetenschappers spelen hierbij een belangrijke innovatieve rol.