De behoefte van landen om energieonafhankelijk te worden en de noodzaak om fossiele brandstoffen uit te faseren – veel landen streven naar ‘Net zero’ emissies in 2050 – zijn twee belangrijke redenen voor de energietransitie. Elektrificatie ligt ten grondslag aan deze energietransitie. Het gebruik van elektriciteit als deel van de wereldwijde energieconsumptiemix zal in de komende jaren dan ook naar verwachting snel blijven stijgen. Volgens McKinsey’s Global energy perspective 2022 zal de vraag naar elektriciteit meer dan verdrievoudigen, van zo’n 83 miljoen terajoule (TJ) in 2020 tot meer dan 252 miljoen TJ in 2050.
De vraag naar de apparatuur die elektrificatie mogelijk maakt blijft toenemen: denk bijvoorbeeld aan wind- en zonne-energiesystemen die groene stroom leveren en de uitstoot van koolstofdioxide verlagen, energieopslagsystemen die helpen minder afhankelijk te worden van bestaande energieinfrastructuur, en apparatuur voor het opladen van elektrische voertuigen. Deze oplossingen moeten naadloos worden geïntegreerd met het elektriciteitsnet om overbelasting te voorkomen en stabiele stroomlevering te behouden.
Het ‘Internet of Things’ (IoT), inclusief elektronische sensoren, regelaars, actuatoren en software, is essentieel bij het verzamelen en inzetten van data om onderling verbonden bedrijfsmiddelen en -processen beter te beheren. Ontwikkelingen op het vlak van Kleinschaligere netten (‘Microgrids’) en decentralisatie helpen ook om een meer veerkrachtig en efficiënt elektriciteitsnet te realiseren, onder meer door transmissieverliezen te beperken, lokaal beheer mogelijk te maken en gedistribueerde energiebronnen zoals zonne-energie en geothermische energie effectief te integreren. Een goede Power Quality is onmisbaar bij de integratie van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne- en windenergie, in het elektriciteitsnet. De variabele opbrengst van deze bronnen kan spanningsschommelingen en vermogensonevenwichtigheden veroorzaken. Deze moeten doorlopend worden gemonitord en beheerd om een consistente en betrouwbare stroomvoorziening te garanderen.
Grotere betrouwbaarheid en lagere verliezen
Met de toenemende inzet van hernieuwbare energie wordt energieopslag steeds belangrijker. Nieuwe technologieën, geavanceerde materialen en slimme ontwerpen helpen om vraag en aanbod van energie in evenwicht te brengen, fluctuaties te beperken en de stroomkwaliteit te verbeteren door het net te stabiliseren. Opslag kan een belangrijke rol bij elektrificatie spelen door de operationele mogelijkheden en betrouwbaarheid van het gehele stroom netwerk te verbeteren, en kosten van investeringen in infrastructuur en onderhoud te verlagen.
Bij het gebruik van duurzame energiebronnen is het belangrijk om stil te staan bij het feit dat dat er aanzienlijke verliezen kunnen optreden tijdens de transmissie van elektrische energie tussen het punt van opwekking en het punt van gebruik. Deze verliezen zijn vaak te wijten aan Power Quality-parameters die (soms fors) afwijken van ideale waarden. In principe leidt elke afwijking van de nominale waarden zoals beschreven in EN 50160 (zoals frequentie, spanningsniveau, of harmonische vervorming) tot hogere transmissieverliezen. Naleving van Power Quality-parameters betekent dus dat schone stroom zo schoon mogelijk is.
Meer aandacht voor Power Quality
Nu de wereld opschuift in de richting van elektrificatie en hernieuwbare energiebronnen, ontstaat er ook meer aandacht voor de kwaliteit van spanning en stroom. Onstabiele stroom of stroom van slechte kwaliteit staat de elektrificatie niet alleen in de weg, maar kan ook schadelijke gevolgen hebben voor gevoelige elektronische apparatuur en industriële processen. Het handhaven van stabiele stroom van hoge kwaliteit wordt cruciaal om de betrouwbaarheid en efficiëntie van het elektriciteitsnet te garanderen.
Gelukkig maken nieuwe ontwikkelingen op het vlak van smart grid-technologie steeds nauwkeurigere bewaking, controle en beheer van de stroomkwaliteit mogelijk. Real-time gegevensanalyse en automatisering kunnen helpen om problemen met de stroomkwaliteit snel te identificeren en aan te pakken. Daarnaast draagt technologische vooruitgang op het vlak van vermogenselektronica bij aan betere Power Quality door de efficiëntie van energieomzetting te verbeteren en harmonische vervorming te verminderen.
Door de energietransitie zal steeds er meer nadruk komen te liggen op de veerkracht van het elektriciteitsnet en daarmee gepaard gaand ook Power Quality. Maatregelen om verstoringen van de stroomkwaliteit tegen te spelen een belangrijke rol bij het realiseren van een flexibeler elektriciteitsnet dat minder gevoelig is voor verstoringen. Overheden en regelgevende instanties zien het belang van Power Quality in relatie tot de energietransitie steeds beter in, wat zal leiden tot nieuwe normen en beleid om stroomkwaliteit op peil te houden.
De opkomst en veranderende functionaliteit van vermogenselektronica, nieuwe visies op netbeheer, de integratie van hernieuwbare energiebronnen, microgrids, DC-laagspanningsdistributienetwerken en de grootschalige integratie van elektrische voertuigen vragen om nieuwe beoordelingsmethoden en nieuwe manieren om Power Quality te borgen.