Netten openbare verlichting slim benutten

1. Niveaus van slimme benutting van OVL-netten.

Slimme benutting

Adviesbureau ROCC onderzocht in opdracht van RVO en op verzoek van TKI Urban Energy wat de potentie is van OVL-netten voor andere toepassingen dan alleen openbare verlichting. Rick van Koppen, werkzaam bij ROCC: ‘In het rapport is in eerste instantie gekeken naar slimme benutting in het algemeen: welke systemen bieden potentie op welk niveau. Omdat OVL-combinetten feitelijk al een vorm van parallelle benutting van reguliere LS-kabels zijn, zijn deze netten niet meegenomen in deze beschouwing. Ditzelfde geldt voor gelijkspanningsnetten van netbeheersers, omdat regionale netbeheerders hebben aangegeven deze netten niet te gaan aanleggen in de nabije toekomst. Gelijkspanningsnetten van andere gebruikers – zoals gemeenten of bedrijven – zijn wel meegenomen.’

Naast de algemene beschouwing is vervolgens gedetailleerder gekeken naar de concrete mogelijkheden met betrekking tot het verminderen van de netcongestie en de voordelen van de toepassing van gelijkspanning.
Het rapport beschouwt vier niveaus voor slimme benutting (figuur 1):
1. OVL-gerelateerde systemen,
2. niet OVL-gerelateerde systemen met een klein vermogen,
3. systemen met een hoog vermogen,
4. energieleverende systemen.
De huidige situatie is dat meer dan de helft van de gemeenten die deelnamen aan de OVL-monitor 2024, de netten vooral inzetten op niveau 2 en deels op niveau 1 en 3. Het koppelen van laadpalen is bij 5 procent van deze gemeenten aan de orde (figuur 2).

Mogelijkheden inzet OVL-netten om net-congestie te verkleinen, zijn beperkt

Beperkingen

Ondanks de extra mogelijkheden van het toevoegen van apparaten of systemen, zijn er ook vier beperkende factoren te detecteren op respectievelijk juridisch, technisch, financieel en organisatorisch vlak. Juridisch is het bijvoorbeeld niet toegestaan om derden aan te sluiten op het OVL-net; alleen de eigenaar van het net mag zijn eigen apparaten aansluiten. Gemeenten mogen daarnaast geen commerciële partijen toelaten.
Technisch gezien liggen er vooral beperkingen in de dimensionering van de voeding van OVL. Deze is afgestemd op uitsluitend verlichting. De bekabeling is dan ook niet zonder meer (veel) zwaarder te belasten door extra apparaten toe te voegen. Extra energiegebruikers verhogen daarnaast de complexiteit van het OVL-net. Sommige gemeentes vermijden de integratie dan ook liever om storingen van deze primaire voorziening te voorkomen.

2. Aantal gemeenten dat apparaten heeft gekoppeld aan OVL-installatie (bron: OVL-monitor 2024).

Organisatorische beperkingen liggen enerzijds bij het organiseren van het onderhoud en anderzijds bij de noodzakelijke samenwerking tussen verschillende afdelingen bij bijvoorbeeld het aansluiten van laadpalen. Van Koppen: ‘Onderhoud plegen gebeurt in principe alleen aan installaties die spanningsloos zijn. OVL-netten die 24/7 onder spanning staan – en dat zijn juist de netten die geschikt zijn voor de aansluiting van extra apparaten – zijn echter niet altijd zomaar af te schakelen. Veilig werken betekent derhalve een goede afstemming tussen de eigenaar van het net en het onderhoudsbedrijf.’
Tot slot zijn er financiële aspecten die kunnen tegenwerken. Om iedereen voor zijn eigen stroom te laten betalen, is het bijvoorbeeld noodzakelijk alle gebruikers te bemeteren. Verder gelden er op dit moment specifieke tarieven voor OVL-aansluitingen op het OVL-net van de netbeheerder. Wanneer deze netten naar niet-geschakeld gaan om slim te kunnen benutten, bestaat de kans dat de (lagere) tarieven voor OVL-aansluitingen niet meer gelden.
Van Koppen: ‘De algemene conclusie luidt dat met name niveau 1 en 2 in aanmerking komen voor slimme benutting. Vooral omdat het hier gaat om apparaten met over het algemeen lage vermogens, die bovendien de complexiteit van het OVL-net niet direct verhogen. Ga je met hogere vermogens aan de gang, dan gaat dit wel vaak ten koste van de relatief lage complexiteit van het OVL-net. Dit leidt mogelijk tot meer storingen.’

Netcongestie verlagen

In detailonderzoek is gekeken naar de mogelijkheden om OVL-netten in te zetten om de problematiek rondom netcongestie te verkleinen. De conclusie is hard maar duidelijk: deze mogelijkheden zijn beperkt. Wanneer de congestie het gevolg is van de beperkte capaciteit op MS/LS-transformatoren of de verdeelstations, dan maakt het niet uit waar verlaging van de belasting in het onderliggende net wordt doorgevoerd. En aangezien bijna alle netten worden gevoed vanuit de transformator- en verdeelstations, is hier dus geen voordeel te behalen.
Er treedt wel een dempende werking op. Wanneer de LS-hoofdkabel tegen zijn maximale capaciteit aan zit en het bovenliggende station niet, is het een optie om extra benodigde belasting aan een solonet te verbinden dat direct is aangesloten op het bovenliggende station in het net. Hiermee wordt de belasting eigenlijk verplaatst en de congestie op de LS-hoofdkabel vermeden. Het aantal situaties waarin de LS-hoofdkabel tegen de maximale capaciteit aanschuurt, is echter beperkt.
Om het slim benutten van OVL-netten toch in te zetten voor het netcongestieprobleem, is het noodzakelijk de specifieke situaties op te sporen en te detecteren die een mogelijk voordeel opleveren. De verwachting is dat alle inspanning om deze situaties boven tafel te krijgen, niet opweegt tegen de verwachte bijdrage aan het verminderen van de netcongestie.

3. Belangrijkste voordelen van gelijkspanning bij OVL-netten.

Gelijkspanning

Overstappen van wissel- naar gelijkspanning heeft volgens het onderzoek daarentegen een behoorlijke potentie binnen OVL-netten. Dit heeft te maken met alle voordelen die bij gelijkspanning horen. De reden dat het nog niet eerder is toegepast, en dat bijna alle OVL-netten zijn gebaseerd op wisselspanning, komt doordat wisselspanning voorheen het beste was te transformeren van hoog naar laag. Hiermee was wisselspanning bij uitstek geschikt om over langere afstanden te transporteren. Met de ontwikkeling van vermogenselektronica is het nu echter ook mogelijk om gelijkspanning effectief om te zetten naar verschillende niveaus.
Gelijkspanning heeft een aantal voordelen (figuur 3). Materiaalbesparing is toe te rekenen aan onder meer een lagere hoeveelheid benodigd koper. Gelijkspanning heeft nu eenmaal minder koper nodig om hetzelfde vermogen over te brengen dan wisselspanning; in de praktijk zijn besparingen van 80 procent geen uitzondering. Daarnaast zijn er minder verdeelkasten nodig, omdat er bij gelijkspanning langere kabels zijn te gebruiken. Naast materiaalbesparing betekent dit ook een lagere belasting van de openbare ruimte.
Qua efficiëntie heeft DC in principe lagere kabelverliezen, maar die besparing is niet significant genoeg om de beslissing voor DC of AC te maken. Wel significant is het eenvoudiger onderhoud en beheer. Het leggen van de kabels in lussen (DC) in plaats van in strengen (AC) maakt het bijvoorbeeld eenvoudiger om delen te isoleren en spanningsloos te maken. De componenten die worden toegepast in een DC-installatie maken het bovendien mogelijk om vermogensschakelaars op afstand opnieuw in te schakelen na het verhelpen van een fout. Hiermee is een OVL-netwerk na onderhoud of een storing sneller weer operationeel zonder handmatige interventie.

Toepassing DC levert meest op bij aanleg nieuwe OVL-solonetten

Tevens is een verhoogde veiligheid en betrouwbaarheid een belangrijke eigenschap van DC. Zo is DC bij foutstromen – zoals kortsluiting – sneller en eenvoudiger af te schakelen. Ook lekstromen zijn sneller te detecteren in een DC-kabel dan bij AC-systemen. Verder is gelijkspanning eenvoudiger te monitoren en kan de stroom van twee kanten worden aangeleverd wat de betrouwbaarheid van het net vergroot.
Gelijkspanningsspecialist Henry Lootens: ‘Zeker deze laatste voordelen zijn belangrijk om te noemen wanneer gemeentes of andere OVL-netbeheerders twijfelen aan de betrouwbaarheid of veiligheid van een DC-net. Deze twijfel wordt ingegeven door gebrek aan kennis, wat een serieuze factor is die een grootschalige aanpak van de inzet van DC frustreert.’

4. Roadmap DC-OVL ­versnellen.

Technische factoren

Een ander manco is dat de DC-markt nog onvolwassen is. In theorie is de techniek er helemaal klaar voor, maar het ontbreekt in de praktijk aan een grootschalige beschikbaarheid van gecertificeerde onderdelen voor DC-netwerken. Lootens: ‘Een typisch kip-ei verhaal: wanneer er te weinig markt is, zullen leveranciers niet grootschalig inzetten op ontwikkeling en productie. Andersom heeft de markt geen zin om aan de slag te gaan wanneer de componenten niet beschikbaar zijn en er bovendien onvoldoende kennis aanwezig is bij de technische bedrijven – uitzonderingen daargelaten uiteraard.’
‘Daarbij heeft de huidige DC-markt het risico van een vendor lock-in. Kleine bedrijven, startups zelfs, die investeren in DC omdat ze de toekomstige mogelijkheden zien, kunnen eenvoudiger failliet gaan dan grote bedrijven die hun risico gespreid hebben. Er zijn wat dat betreft al zeker praktijkgevallen bekend van gemeenten die DC hard- en software hebben afgenomen van een bedrijf met het oog op een langdurige samenwerking, die inmiddels te horen hebben gekregen dat het bedrijf niet meer bestaat en de ondersteuning nergens anders is te halen.’
Er moet dus eerst worden gezorgd dat het vliegwiel op gang komt en wellicht is de overheid daar wel de aangewezen partij voor. Sommige gemeentes hebben al hun verantwoordelijkheid genomen door in hun beleidsplannen aan te geven dat alle nieuwe netwerken standaard worden uitgevoerd als DC. Andere gemeentes huiveren nog door het genoemde gebrek aan kennis en het feit dat ze de komende jaren te maken krijgen met hoge kosten voor het onderhoud aan andere installaties die daar aan toe zijn.
Lootens: ‘Je moet dan een keuze maken. En zoals bij veel zaken levert ook het investeren in DC pas op langere termijn de voordelen op. Het moet eerst even pijn doen en in hoeverre ben je bereid deze pijn te dragen als AC in je OVL het uitstekend doet?’

Aanbeveling

Op basis van de kennis over de voordelen van DC en de bekende pijnpunten, concludeert het rapport tot slot dat de toepassing van DC het meest oplevert bij de aanleg van nieuwe OVL-solonetten, zowel van gemeentes als van andere eigenaren. Bij deze projecten is de materiaalbesparing op koper het grootst en kan er ook geen sprake zijn van bekabeling die in de loop der jaren in kwaliteit achteruit is gegaan. Dit laatste kan zeker aan de orde zijn wanneer oudere AC-kabels worden toegepast voor een DC-netwerk, wat kan leiden tot lekstromen.
Lootens: ‘Voor gemeentes die het op dit moment financieel kunnen opbrengen, lijkt overstappen – of verdergaan – met DC een goede optie. Netbeheerders zitten op dit moment met het probleem dat zij al een zware kluif hebben aan het verzwaren van ons huidige elektriciteitsnet. Een taak die bij de meeste hoogste prioriteit heeft.’
Het rapport eindigt met een roadmap (figuur 4) die aangeeft welke stappen de verschillende partijen kunnen zetten om de toepassing van DC-OVL te versnellen. Deze zijn grotendeels gericht op het wegnemen van de belemmeringen, zoals een gebrek aan kennis en een onderontwikkelde DC-markt.

Tekst: ing. Marjolein de Wit - Blok
Fotografie: iStock/Focus_on_nature/kievith/Albert Brunsting

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.