Windenergie
Om de energietransitie mogelijk te maken moet duurzame energie tegen een acceptabele prijs in grote hoeveelheden beschikbaar zijn. Offshore-windenergie kan hierin een belangrijke rol spelen – maar dan moeten er eerst een aantal hindernissen worden genomen.
Wind is een bron van energie die nooit opraakt, en windturbines produceren geen CO2. Windturbines op land kunnen echter niet onbeperkt worden gebouwd en opgeschaald. De turbines passen bijvoorbeeld niet in elk landschap. Uitwijken naar zee, waar windsnelheden doorgaans ook nog eens hoger zijn dan op het land, biedt dan uitkomst. Er zijn op zee minder turbines nodig om dezelfde hoeveelheid energie te produceren en kleine stijgingen in de windsnelheid kunnen een grotere
energieproductie opleveren. Windsnelheden en -richtingen op zee zijn consistenter, en offshore turbines kunnen ook hoger worden gebouwd, wat betekent dat ze meer elektriciteit kunnen produceren.
De totale geïnstalleerde capaciteit van offshore windenergie in Nederland bedraagt momenteel ongeveer 2,5 GW. Tussen 2023 tot 2030 zou daar jaarlijks 1000 megawatt (MW) bij moeten komen. Het is de bedoeling dat de windparken tegen 2030 11 GW elektriciteit produceren. Offshore-windenergie-installaties worden via onderzeese kabels verbonden met aansluitpunten op het vasteland, vanaf daar weer met het net, en uiteindelijk met eindgebruikers. Slimme batterijen kunnen daarbij helpen met het ‘matchen’ van vraag en aanbod.”
“Deskundigen waarschuwen echter dat het aansluiten van grote hoeveelheden offshore-windenergie en opslagsystemen op – veelal verouderde – netwerken een enorme uitdaging met zich mee brengt. De groei van offshore-windenergie vraagt dan ook om uitbreiding en modernisering van het elektriciteitsnet.
Windturbines worden aangesloten via omvormers (vermogenselektronica) en lange onderzeese kabels, wat kan leiden tot ongewenste harmonische spanningen. Nieuwe technologieën en de vermogenselektronica zijn vaak ook nog eens gevoeliger voor storingen in spanning. Bij het inbedrijfstellen van windturbines dienen spanningsfluctuaties in het distributienet binnen de perken te worden gehouden. De Europese spanningsnorm EN 50160 schrift maximaal ±10 % gedurende 10 minuten gemiddelde spanningen bij verbruikers voor. Dit moet ervoor zorgen dat apparaten niet beschadigd raken of slecht gaan functioneren. IEC 61400-21 – de internationale norm voor meting en beoordeling van de stroomkwaliteit van op het net aangesloten windturbines – beveelt aan om load-flow studies uit te voeren om de invloed van windturbines op de steady-state spanningen te beoordelen. Ook definieert IEC 61400-21 vermogenskwaliteitskenmerken voor windturbines en stelt methoden voor om de impact van windturbines op de vermogenskwaliteit van het net te beoordelen. Zo worden bijvoorbeeld een flickercoëfficiënt en bijbehorende meetprocedure gedefinieerd, en worden methoden gespecificeerd om de verwachte flickeremissie van een of meer windturbines te berekenen, op basis van hun flickercoëfficiënten.”
“Om de spanningskwaliteit te waarborgen stellen netbeheerders hoge eisen aan windparken op zee. Ook worden netcodes steeds strenger. De eisen voor laag- / onderspanning en harmonischen worden steeds strenger, waardoor het voor windturbines moeilijker wordt om eraan te voldoen. Doorlopend monitoren en analyseren van Power Quality-kenmerken kan hierin een belangrijke rol spelen.”
“Het wijdverbreide gebruik van Offshore wind maakt Power Quality steeds belangrijker. Naarmate de markt voor windenergie groeit, wordt het steeds belangrijker om de prestaties van windturbines en -parken op het gebied van stroomkwaliteit te verifiëren en te optimaliseren. Door de ontwikkeling van grote windmolenparken is in de afgelopen tien jaar meer aandacht gekomen voor Power Quality in verband met beheer en stabiliteit van elektriciteitsnetwerken. Toch blijft dit vaak onderbelicht. En dat is jammer, want zonder aandacht voor Power Quality zou het aandeel van offshore wind in de energietransitie nog wel eens onnodig beperkt kunnen worden.”
“Netbeheerders en installatieverantwoordelijken worden geconfronteerd met tal van uitdagingen die verband houden met het onvoorspelbare karakter van duurzame energie. Het schakelen van windturbines en grote fluctuaties in opwekking en afname van energie kan tot aanzienlijke spanningsschommelingen leiden. HyTEPS biedt modellering, simulatie en analyse voor windparken om te controleren of er aan alle relevante netnormen wordt voldaan, bijvoorbeeld om goedkeuring van de transmissienetwerkbeheerder te verkrijgen. Hierdoor worden problemen binnen elektrische installaties voorkomen, risico’s gereduceerd, de efficiëntie verbeterd en de veiligheid gewaarborgd. Zo hebben we bijvoorbeeld duizenden individuele harmonische load flow studies uitgevoerd voor elke harmonische orde (inclusief interharmonischen) van een 200 MW windpark. Of het nu gaat om spanningskwaliteit in de distributiesystemen of het oplossen van uitdagingen rond de stabiliteit van het elektriciteitssysteem, HyTEPS heeft een antwoord.
