Schiphol, de energietransitie, en de toekomst van de luchtvaart

Luchthavens hebben het momenteel drukker dan ooit. Het uitvallen van een transportband, communicatiesysteem, security lane, taxibaan, zonnepanelen of andere essentiële infrastructuur zou niet alleen veel ongemak opleveren voor honderdduizenden vakantiegangers, zakelijke reizigers, en luchtvaartmedewerkers, maar kan tot levensgevaarlijk situaties leiden. Mijn functie is tweeledig: ik ben installatieverantwoordelijke op Schiphol en daarnaast manager van een team van installatieverantwoordelijken die aansluiten bij verschillende projecten.

Luchthavens kennen een ‘landzijde’ en ‘luchtzijde’. De landzijde is het deel dat toegankelijk is voor reizigers en bezoekers, met installaties zoals bagagebanden, security-poortjes, parkeerinstallaties en horeca. De luchtzijde omvat alle gebieden waar alleen luchthavenpersoneel en vertrekkende, aankomende, en overstappende reizigers komen. Denk aan pieren of taxfree-winkels. Aan beide zijden vinden we laagspannings- en hoogspanningsinstallaties. Ik hou me voor een groot deel bezig met elektrische veiligheid in deze installaties.

De gelijktijdigheidsfactor

Elektrificatie is een heel belangrijk thema op Schiphol. Zo worden vliegtuigopstelplaatsen uitgerust met installaties voor walstroom (400 Hz) en wordt de afhankelijkheid van kerosine-aangedreven hulpmotoren en dieselaggregaten verminderd. Daarnaast vervangen Ground Power Units (GPU’s) op elektriciteit eerdere dieselvarianten en brandstofaggregaten worden vervangen door nieuwe elektrische versies (e-GPU’s). 

Elektrische installaties op luchthavens hebben dezelfde uitdagingen als installaties in de rest van Nederland: de limieten komen snel in zicht. Bij het ontwerpen en dimensioneren van een elektrische installatie is het belangrijk rekening te houden met ‘gelijktijdigheid’: het fenomeen waarbij meerdere elektrische apparaten of systemen binnen dezelfde installatie tegelijkertijd worden gebruikt. Door hier rekening mee te houden zorgen we ervoor dat het elektrische systeem in staat is om de maximale verwachte belasting te hanteren zonder overbelast te raken. Bij het berekenen van de gelijktijdigheidsfactor wordt rekening gehouden met het feit dat niet alle apparaten altijd tegelijkertijd op hun maximale capaciteit zullen werken.

Echter: waar we in het verleden een gelijktijdigheid zagen van bijvoorbeeld 50 procent, gaan we momenteel richting 80 of 90 procent gelijktijdigheid. De installaties intensiever belast, en als dat niet doorlopend in de gaten wordt gehouden en beheerd kan het tot incidenten leiden. Eén manier om daar slim mee om te gaan, is nagaan of de elektrische installatie overal ook écht de maximale capaciteit levert. Als het rendement 50 of 60 procent is, terwijl de norm aangeeft dat het richting 90 zou moeten zijn dan heb je een behoorlijk groot verlies. Volgens Europese normen zou dit zelfs richting 92 procent moeten gaan. Samen met HyTEPS brengen we de rendementen in kaart en kijken we waar er nog iets te winnen is qua capaciteit. Daarbij kijken we ook heel goed naar het vermijden van blindvermogen. 

Wet van Ohm

Omdat installaties veel intensiever worden gebruikt, en soms op onderdelen al wat ouder zijn, bestaat er altijd een risico dat er iets uitvalt op doorbrandt op een bepaalde locatie. We moeten nu ook steeds vaker aan mensen uitleggen waarom iets niet kan, of waarom het niet werkt. Dat kan best uitdagend zijn, elektriciteit blijft toch gecompliceerde materie, ook als je al veel voorkennis hebt. Daarom is het goed om gebruikers en verbruikers een beetje aan de hand te nemen en uit te leggen hoe het zit om een soort gedragsverandering in gang te zetten. Vroeger stak je gewoon de stekker in het stopcontact en alles werkte gewoon. Maar nu moeten we overbrengen dat de beschikbaarheid en kwaliteit van elektriciteit niet per sé vaststaat en van heel veel factoren afhankelijk is. Dan sta je ineens uit te leggen wat netvervuiling is en hoe de wet van Ohm werkt. Dus we hebben tegenwoordig ook nog eens een keertje een soort informatiemissie!

Op tijd betrekken

Vroeger was de Installatieverantwoordelijke met name verantwoordelijk voor de elektrische veiligheid. Maar we hebben steeds meer verantwoordelijkheden gekregen, waaronder het zorgen voor een betrouwbaar, efficiënt energiesysteem. We moeten de operationele continuïteit garanderen maar ook de veiligheid, en dat kan wel eens tot een dilemma leiden. Ook al spelen er heel veel verschillende belangen en argumenten mee, veiligheid moet in alle gevallen leidend blijven.

Voor de installatieverantwoordelijke is het belangrijk om meteen in projecten te worden meegenomen. Zo kunnen de installatie echt goed opzetten en beheren. Soms betrekken mensen de installatieverantwoordelijk pas wanneer een installatie bijna operationeel is. Er wordt pas op dat moment goed gebruik gemaakt van onze kennis en kunde. Als dat nou eerder gebeurt, kunnen we heel veel problemen vóór zijn. Als er bijvoorbeeld een beveiligingssysteem met complexe vermogenselektronica ergens op Schiphol wordt geïnstalleerd dan kunnen er ergens anders op het net harmonische ontstaan – ook als alle gebruikte apparaten aan de geldende normen voldoen. Dat heeft natuurlijk weer een negatief effect op het rendement.  

Cumulatieve effecten

Schiphol is een hele grote luchthaven en bij ons gebeurt alles meteen in het groot. Er wordt niet één laadpaal op een parkeerplek neergezet bijvoorbeeld, het zijn er meteen tientallen of honderden. Zo’n laadpaal is misschien voorzien van alle CE-markeringen – maar levert uiteindelijk toch een klein stukje vervuiling op. Het gaat maar om een heel klein beetje, maar als je dat allemaal bij elkaar optelt heb je toch een flink probleem op het net.

Zodra iemand plannen heeft om elektrische apparatuur in te zetten, kijkt ons team dus mee. We bestuderen het net op de specifieke plek waar ze iets willen aansluiten, en na installatie verrichten we metingen om de kwaliteit van het net te achterhalen. Dan weten we vooraf of het bijvoorbeeld slim is om actieve filters te plaatsen. Zo blijven we compliant met alle normen en wetgeving.

Vraag in kaart

We hebben het huidige en verwachte energieverbruik op Schiphol in kaart gebracht. Dat blijkt zó ontzettend groot dat we een 150 kV-station gaan bouwen. Dat betekent een verdubbeling of verdrievoudiging van de energiecapaciteit. En die energie moet ook nog eens gedistribueerd worden over het hele terrein. Ons energienet moet daarvoor aangepast en verzwaard worden.

Op dit moment hebben we in Nederland helaas niet de beschikking over voldoende energie voor iedereen.  In de toekomst zouden de risico’s zelfs nog groter kunnen worden, zeker omdat we naar meer natuurlijke energiebronnen gaan, met fluctuerende opbrengst.

Vraag en aanbod in balans

Het op een dynamische manier met elkaar in overeenstemming brengen van vraag en aanbod zal steeds belangrijker worden. Daarom denk ik dat er steeds meer vraag naar energiemanagementsystemen zal zijn, ook op Schiphol. Zo kunnen we bepalen wie op welk moment tijdelijk iets meer of minder energie krijgt. Dat wordt op dit moment nog te weinig gedaan.

We gebruiken nu zo’n 80 MW op Schiphol en zullen over een jaar of tien wellicht doorgroeien naar 160 MW. In 2050 of 2060 zouden we zelfs op 500 MW uit kunnen komen. Ook als de netten over een aantal jaren verzwaard zouden zijn, dan blijft capaciteit dus een actueel vraagstuk. Zeker als we bijvoorbeeld een vervijfvoudiging zien van wat we op dit moment gebruiken.

Internationale uitdagingen

Luchthavens in andere landen lopen op dit moment tegen exact dezelfde uitdagingen aan. Ook zij willen verregaand elektrificeren. Er wordt zelfs geëxperimenteerd met het elektrificeren van de vliegtuigen. Dat zou ook een hele interessante ontwikkeling zijn. Ik kan me voorstellen dat we in de toekomst elektriciteit gebruiken voor kortere vluchten, en voor langere vluchten gebruik maken van waterstof. Dan zouden we goed na moeten denken of we dat hier op Schiphol gaan produceren en opslaan, of op andere locatie. Dat zal allemaal heel geleidelijk gaan, dus moeten we tegelijkertijd infrastructuur hebben voor toestellen op kerosine, waterstof én elektriciteit.

Technisch personeel en doorlopende scholing

Op dit moment werken er op Schiphol 400 mensen aan de elektrotechnische installaties. Echter, een belangrijke elektrotechnische uitdaging luchtvaart, net als in andere sectoren, is het vinden van genoeg mensen, en ervoor zorgen dat ze altijd up to date zijn met de laatste ontwikkelingen. Dat betekent doorlopend bijscholen dan wel herscholen in nieuwe technieken.  

Als je echter een tekort hebt aan mensen hebt, wordt het bijzonder moeilijk om ze regelmatig uit operatie te halen om ze op te leiden. Aan de ene kant willen we mensen voorbereiden op de toekomst, maar er moet ook daadwerkelijk tijd zijn om ze bij te scholen. De werkzaamheden die we hier uitvoeren zijn niet alleen specifiek voor de luchtvaart, maar ook nog eens behoorlijk complex door de omvang van de installaties en het aantal aangesloten partijen.

Mede daarom zijn wij op Schiphol een eigen opleidingscentrum aan het bouwen. Daar kunnen we nieuwe werknemers efficiënt opleiden en ervaren medewerkers kunnen zich doorlopend ontwikkelen. We willen dat iedereen op de hoogte is van de nieuwste technieken en systemen en zoveel mogelijk gecertificeerde medewerkers. Iedereen kan voor zichzelf proberen de ontwikkelingen bij te houden, maar als we gezamenlijk in de klas zitten, dan leren we ook heel veel van elkaar.

Risico’s in kaart

Waar we 50 jaar geleden bij wijze van spreken stap voor stap een checklist konden afvinken om te weten of alles voldeed aan bepaalde normen, is het inmiddels een veel dynamischer, minder overzichtelijk proces. Door zoveel mogelijk inzichtelijk te maken, kunnen we risico’s in kaart brengen en concrete stappen nemen om deze terug te dringen. Op een gegeven moment willen wij zoveel mogelijk risico-gestuurd werken. Zo helpen we ervoor zorgen dat installaties aan alle normen voldoen, een hoge mate van betrouwbaarheid kennen, en dat de monteurs er veilig aan kunnen werken.

Uitgebreide metingen en analyses maken een belangrijk deel uit van onze risico-inventarisaties. Als we vervolgens aanpassingen willen maken aan installaties, of een potentieel probleem hebben ontdekt, kunnen we dat ook naar het management onderbouwen op basis van betrouwbare, accurate data. De rol van data wordt gewoon steeds belangrijker, maar dan moet je het wel slim analyseren en je bevindingen inzichtelijk maken. Als er hier ergens in het netwerk een probleem wordt gesignaleerd, dan kan de oorzaak misschien compleet ergens anders liggen. Zonder data en inzichten zou je oorzaken en gevolgen veel lastiger aan elkaar kunnen koppelen.

Data helpt ook om activiteiten op het net heel slim af te stemmen met andere gebruikers om je heen, zodat je bijvoorbeeld niet allemaal op dezelfde dag tests gaat uitvoeren. We zullen misschien ook veel meer met batterijen moeten gaan werken. Als er sprake van overcapaciteit is, kunnen we energie opslaan, om op een ander moment te gebruiken. Maar dat is niet de volledige oplossing – je moet meerdere slimme oplossingen met elkaar combineren.