'We kozen AC, maar nu is DC logischer'

Henry Lootens is een fanatieke tweaker die niet op zijn mondje is gevallen. Misschien ook wel terecht, want hij heeft heel veel kennis van power electronics, smart grids en elektrotechniek. Sinds zijn studiejaren vroeg hij zich af waarom ons elektriciteitsnet al sinds jaar en dag op wisselspanning (AC) is ingericht, terwijl de meeste elektronica op gelijkspanning (DC) werkt en elektriciteit zich daarmee nu, in tegenstelling tot vroeger, ook veel beter laat transporteren over grote afstanden. Wij spraken hem uitgebreid over de mogelijkheden van gelijkspanning voor het energienet van de toekomst.

Allereerst, je bent al een enige tijd actief op Tweakers. Waarom registreerde je je ooit?

“Ik was vroeger actiever dan nu, maar het leuke van het forum vind ik dat er over vrijwel alle onderwerpen altijd iemand is met wie je kunt praten. Mijn vader begon al vrij vroeg met zonnepanelen, zo’n 20 jaar terug, en dus was ik vrij actief in de draadjes over dat onderwerp. Ik vloog toen overigens de moderators weleens in de haren, want ik laat het vaak duidelijk weten als ik het ergens niet mee eens ben. Tegenwoordig roer ik mij weleens in andere actuele topics, zoals over dynamische tarieven of thuisaccu’s.”

Je hebt een passie voor alles wat te maken heeft met gelijkstroom. Hoe is dat ontstaan?

“Ik heb eerst hbo elektrotechniek gestudeerd in Arnhem en daarna aan de Technische Universiteit van Eindhoven. Tijdens het tweede jaar van mijn studie had ik nog geen stage, maar een docent had een idee: meedoen aan de Frisian Solar Challenge, een zonnebootrace. Toen kwam ik terecht in de wereld van gelijkstroom, een wereld zonder 50Hz-afhankelijkheid. Ik leerde dat dit heel veel voordelen bood en vroeg me af waarom ik daar tijdens mijn studie niet meer over had gehoord.”

Kun je kort uitleggen waarom ons elektriciteitssysteem vrijwel volledig op wisselspanning is gebaseerd in plaats van op gelijkspanning?

“Daarvoor moeten we teruggaan naar 1880, toen de basis voor het elektriciteitssysteem werd gelegd tijdens de war of the currents. In die tijd liet DC zich niet transformeren naar verschillende spanningen en AC wel, met behulp van transformators. Daardoor was AC veel makkelijker te transporteren. Dat opvoeren van de spanning is belangrijk, omdat voor het transport veel hogere spanningen worden gebruikt dan voor het gebruik in woningen en bedrijven. In die tijd bestond er nog geen vermogenselektronica, power electronics, waarmee dat ook met DC mogelijk is. Op dat onderwerp ben ik afgestudeerd."

"Vermogenselektronica verscheen al in 1947, maar toen hadden we dus al een op AC gebaseerd net. Bovendien waren er nog vrij weinig DC-gebruikers. We hebben nu zonneparken, windmolens en elektrische auto’s, en we leveren energie terug. Het gebruik van ons energiesysteem is dus drastisch veranderd en we gaan van een vraaggestuurd naar een aanbodgestuurd systeem. Het is dus tijd om met de kennis van nu ons energiesysteem onder de loep te nemen en te kijken waar DC logischer is.”

Nickname LooyenssHerkomst nicknameDuitse lerares versprak zich twee keer met mijn achternaam; is voor altijd blijven plakkenHobby'sHoutbewerken en natuurlijk technologie testenGeboortedatum13-01-1990Op Tweakers sinds16 oktober 2011Favoriete Tweakers-onderdelenNieuws en het forumStudieElektrotechniek, afstudeerrichting vermogenselektronicaBeroepZelfstandige, vooral in productontwikkelingSmartphoneIPhone 14Computer10900K met 4090GameconsoleNintendo Switch en PS5TabletIPad (Netflix-machine noemen we die thuis)DomoticaHome AssistantWebsitewww.gelijkspanning.org

Gebeurt dat ook?

“Heel beperkt nog. Netbeheerders doen al 140 jaar AC en veel mensen in de sector zijn op leeftijd en hebben weinig motivatie om het systeem dat ze al hun hele leven kennen, op de schop te nemen. Als we de energietransitie willen laten slagen, kunnen we echter niet om DC heen. Transformatorhuisjes zien er nog net zo uit als 40 jaar geleden en simpelweg trafo’s bijplaatsen om het net te verzwaren, is niet logisch. We moeten verder kijken dan onze neus lang is, want we draaien door op een oud systeem.”

Wat zijn dan zoal de voordelen van DC?

“We werken al heel veel met DC-producten. Zonnepanelen, lampen, computers, smartphones, het USB-systeem, elektrische voertuigen en accu’s werken allemaal standaard op DC. Als alles op DC zou werken, kan er meer vermogen door dezelfde kabel, wat dunnere kabels betekent en dus minder koper. Het zou veel componenten en grondstoffen schelen, en bovendien de levensduur van elektronica verlengen en het ontwerp ervan versimpelen. Energie-efficiëntie wordt ook vaak als reden genoemd, want je hoeft dan immers geen stroom om te zetten van AC naar DC en andersom. Zonnepanelen zouden dan bijvoorbeeld rechtstreeks met een elektrische auto of thuisaccu kunnen ‘praten’. Dat zou winst zijn, maar vergeet niet dat er dan nog steeds DC-naar-DC-omvormers nodig zijn, want een EV werkt op een andere spanning dan zonnepanelen of een thuisaccu. De omzetverliezen zijn dus niet het belangrijkste argument.”

Wat zouden de nadelen zijn van een volledig op DC gebaseerd huis?

“Allereerst de 140 jaar kennisachterstand. We sluiten nu apparatuur met gelijkspanning aan alsof het wisselspanning is, maar weten te weinig over werken met DC. Aardlekschakelaars zijn ontworpen met AC in gedachte en moeten compleet op de schop. In een DC-systeem is er geen nuldoorgang, dus geen zekeringen die het circuit veilig kunnen onderbreken bij overbelasting of kortsluiting, wat kan leiden tot brandgevaar. Daarvoor zijn dus DC-stroomonderbrekers nodig. Die bestaan wel, maar worden nu vooral in industriële toepassingen gebruikt, zoals zonne-energie-installaties. Er zijn nieuwe standaarden nodig, zowel voor de veiligheid als voor de interoperabiliteit tussen apparaten. We leren dat we 230V uit de muur krijgen en hebben nooit achterom gekeken. Ik zeg niet dat alles DC moet worden, maar er is wel veel meer aandacht voor nodig, ook op scholen.”

Wat is het probleem dan met het AC-stroomnet?

“Het AC-net heeft ons met enkele klassieke problemen opgezadeld. Zo werkt het op 50Hz en als die frequentie verandert, zoals bijvoorbeeld in 2018 in Kosovo gebeurde, kan dat gevolgen hebben. Door een daling van de netfrequentie gingen klokken die daarmee werden gesynchroniseerd, langzamer lopen. Een ander probleem is het uitvallen van zonnepanelen als de netspanning boven een bepaalde drempel komt, zoals 253V. Op zonnige dagen kunnen omvormers zichzelf uitschakelen in woonwijken met veel zonnepanelen, door overcapaciteit. Bij DC wordt de stroom simpelweg lager als de spanning toeneemt. Je hebt dan zelf alleen last van de overcapaciteit, die je zoveel mogelijk moet benutten, maar de rest van de straat niet. In India is een woonwijk op basis van DC gebouwd, wat laat zien dat het ook anders kan.”

Een ander voordeel is de ontwikkeling van hvdc-kabels, waardoor stroom zich op lange afstanden nu beter laat transporteren dan via AC. Hoe zit dat?

“Bij hvdc-kabels is er minder energieverlies op zeer grote afstanden; alleen weerstand zorgt nog voor verlies. Bij wisselstroom leiden zowel de weerstand als de reactantie, door de verandering van stroom en spanning in de tijd, tot energieverlies. Hvdc-systemen maken gebruik van vermogenselektronica om de spanning op te voeren en te verlagen, waardoor ze een alternatief zijn voor de transformators die worden gebruikt in AC-systemen.”

Welke knelpunten in de energietransitie zou gelijkstroom kunnen oplossen? Netcongestie bijvoorbeeld?

“Jazeker, er zou dan veel meer inzicht en controle zijn. Netcongestie is nu vooral een gemodelleerde Excelsheet, géén meting. Op papier is het net vol, maar dat komt vooral doordat de netaansluitingen van bedrijven bij elkaar worden opgeteld, terwijl bedrijven die capaciteit in de praktijk meestal niet volledig benutten. Met meer DC-gebruik zouden we veel meer ruimte overhebben. Het klinkt gek, maar ik ben blij met netcongestie, want daardoor wordt het probleem eindelijk serieus genomen. Er moet helaas vaak eerst iets ernstig misgaan voordat een grote verandering wordt ingezet. Het gaat te goed in de sector; er is meer werk dan personeel, dus niemand zit te wachten op het op de schop gooien van het systeem. Ik sprak onlangs een techneut en die gaf me gelijk, maar hij moest nog vier jaar werken dus hij had er geen zin in om mee te denken over de oplossing. Nu kom ik in gesprek op plekken waar hvdc inmiddels serieus wordt genomen, waar dat eerst niet zo was. Maar er is meer nod Source: Tweakers.net