DC Systems helpt bedrijven en huishoudens van netcongestie af
Bedrijven die meer stroom willen, krijgen vaak nul op het rekest. De benodigde capaciteit op het stroomnet ontbreekt. DC Systems uit Aalsmeer komt met een slimme oplossing die deze netcongestie kan verhelpen.
Met donderend geraas stijgt de zoveelste Boeing 747 op van Schiphol. Luttele seconden later gevolgd door een Airbus 321. Ze vliegen recht over het bedrijfspand van DC Systems in Aalsmeer. Onder de rook van het vliegveld ontwikkelt het bedrijf slimme techniek om de netcongestie aan te pakken. „Zeg maar gerust: ín de rook en de herrie van Schiphol. We zijn eraan gewend”, verzekert Wilfred Akerboom, onderzoeksleider bij DC Systems.
In enkele woorden schetst hij de problemen waarmee bedrijven te maken krijgen als ze van het gas af gaan. „Ze moeten massaal hun aansluiting op het elektriciteitsnet verzwaren. Maar het net is daarop niet berekend. Daardoor krijgen ze die zwaardere aansluiting niet, of pas na lange tijd. Hun bedrijfsvoering kan daardoor in de knel komen.”
Meterkast
Het gewone net werkt met wisselspanning (”alternating current”, AC). De oplossing van DC Systems voor de netcongestie is het aanleggen van een gelijkspanningsnet (”direct current”, DC) achter de meterkast. En dat kan bedrijven uit de brand helpen.
„Onze samenleving gaat momenteel niet zo efficiënt om met de energie die we opwekken”, betoogt Akerboom. „Onze stroom komt steeds vaker uit zonnepanelen. Zonnepanelen leveren gelijkspanning. Omvormers maken hiervan voor het net wisselspanning, die voortdurend fluctueert tussen -230 en +230 volt. Maar bijna alle elektrische apparaten, zeg 70 à 80 procent, werken op een of andere manier op gelijkspanning”, vertelt Akerboom.
„Denk aan de laptop, de thuisaccu, de wasmachine of de elektrische auto. Dus daar zit een omvormer tussen die de wisselspanning weer moet omzetten in gelijkspanning. Bij die omzettingen gaat energie verloren door warmteontwikkeling. Je kunt dat voelen aan je omvormer en transformatoren. Die worden warm.”
Dat kan anders en veel efficiënter als de gelijkspanning direct kan worden gebruikt, stelt Akerboom. „Maar de hele wereld denkt al 120 jaar in wisselspanning. Maar de wereld is veranderd. Wisselspanning is soms een goede oplossing. In andere gevallen is gelijkspanning beter. DC Systems moet mensen laten zien waarom.”
Rendementsverbetering
Ook een gelijkspanningsnet ontkomt niet aan een omvormer, omdat zonnepanelen bijvoorbeeld geen constante spanning leveren: die varieert met de hoeveelheid zonneschijn. Het rendement van de omzetting in een gelijkstroomnet is echter een stuk beter. „Uit onze studies blijkt dat 10 tot 15 procent rendementsverbetering haalbaar is. Bovendien kost het op spanning houden van het gelijkstroomnet geen elektrisch vermogen. Dat levert ook weer 10 tot 15 procent extra rendement op.”
Voor de aangesloten apparatuur is 230 volt wisselspanning ongeveer hetzelfde als 350 volt gelijkspanning. Maar het gelijkspanningsnet kan veel meer energie leveren. Dat zit zo: de spanning in een gelijkstroomnet is ongeveer 50 procent hoger dan in een wisselstroomnet. Daardoor levert een gelijkspanningsnet effectief 50 procent meer energie. Daarnaast wordt het gelijkspanningsnet van twee kanten gevoed, waardoor het energieaanbod verdubbelt. „Als we alle getallen bij elkaar optellen, kan een gelijkspanningsnet in de praktijk drie tot vier keer meer energie leveren dan een vergelijkbaar wisselspanningsnet.”
„Een gelijkspanningsnet levert drie tot vier keer meer energie dan een vergelijkbaar wisselspanningsnet” - Wilfred Akerboom, onderzoeksleider DC Systems
„Minder warmteontwikkeling betekent bovendien een langere levensduur voor de elektrische apparatuur”, vervolgt Akerboom. „Een vuistregel is dat elke 10 graden verhoging van de temperatuur van je elektronica een halvering van de levensduur veroorzaakt.”
Veiligheid
Qua veiligheid scoort een gelijkstroomnet ook beter dan de meeste mensen denken. „Kom maar mee, dan kun je het zelf ervaren”, nodigt de onderzoeksleider uit. In het Experience Center op de tweede verdieping is een gelijkstroominstallatie gemaakt. „Maak maar eens kortsluiting.” De hendel wordt overgehaald, en het net slaat uit door een zogeheten ”solid state”-beveiliging. „Zag je die enorme vonken? Nee? Ik ook niet. Dus de opvatting dat gelijkspanning gevaarlijker is dan wisselspanning is per definitie onjuist.”
„Zag je die enorme vonken? Nee? Ik ook niet” - Wilfred Akerboom, onderzoeksleider DC Systems
Nog een voordeel van de solid state-beveiliging is dat het systeem niet berekend hoeft te zijn op grote kortsluitstromen. Dat levert een substantiële besparing op de bekabeling van koper of aluminium. „Minder materiaal voor hetzelfde geleverde vermogen betekent sowieso een lagere milieubelasting.”
Natuurlijk bestaan er obstakels voor de installatie van een gelijkstroomnet. „De bestaande infrastructuur draait op wisselstroom. Maar dat net kunnen we ontlasten door kleine gelijkstroomnetten aan te leggen”, stelt Akerboom. „Mensen moeten ook weten dat deze mogelijkheid bestaat.”
Vertrouwen
Om alle apparatuur in een gelijkstroomnet te laten samenwerken, heeft Current/OS Foundation een aantal regels ontwikkeld. Verschillende apparaten hebben verschillende vermogens nodig om te werken. Wanneer deze apparaten Current/OS-compatibel zijn, kunnen ze eenvoudig met elkaar communiceren. Ze ‘weten’ hoeveel energie er beschikbaar is en hoeveel ze van het net kunnen halen.
DC Systems, onderdeel van het wereldwijd opererende Schneiderconcern, gebruikt de regels van Current/OS ook, weet de onderzoeksleider. „Steeds meer gerenommeerde bedrijven omarmen het en ontwikkelen er apparatuur voor. Hoe meer partijen meedoen, hoe meer vertrouwen er ontstaat. Maar dat gaat niet van de ene op de andere dag; het kost gewoon tijd. Mensen moeten eerst weten dat deze mogelijkheid bestaat.”
Wat hem betreft, zou een gelijkspanningsnet een oplossing zijn om sommige grote verbruikers los te koppelen van het bestaande elektriciteitsnet. Op sommige plekken is dat al het geval met straatverlichting op zonne-energie, aldus Akerboom. „Door de aanleg van kleinschalige gelijkstroomnetten kan de netcongestie vrijwel worden opgelost.”
„Door de aanleg van kleinschalige gelijkstroomnetten kan de netcongestie vrijwel worden opgelost” - Wilfred Akerboom, onderzoeksleider DC Systems
Het Experience Center van DC Systems huist op de tweede etage. Alle verlichting werkt met gelijkstroom. beeld DC Systems
Het Experience Center van DC Systems huist op de tweede etage. De afgeleverde spanning van 700, 350 of 48 volt zijn. Helemaal links de handel voor de demonstratie van de kortsluitstroom. beeld DC Systems
Auto’s kunnen efficiënter laden met gelijkstroom. beeld DC Systems
Fietsen kunnen draadloos opladen via een gelijkspanninginductiesysteem van DC Systems. beeld DC Systems
De straatverlichting langs de duurzaamste weg van Nederland, de N470, werkt met gelijkstroomtechniek van DC Systems. beeld DC Systems
Wilfred Akerboom toont een maquette van een systeem dat volledig kan draaien op gelijkspanning. beeld RD