Gelijkspanning (DC) in de gebouwde omgeving

Besparing van energie, ruimte en materialen, verlenging van levensduur van componenten, minder storingen van de elektrotechnische omvormers en eenvoudigere aansturing van apparaten worden gezien als de voordelen van gelijkspanning (DC) in vergelijking met wisselspaninning (AC). De technologie van DC is in de basis al beschikbaar, maar verdere ontwikkeling is nodig op het gebied van levensduurverlenging en langdurige belastbaarheid, betrouwbaarheid, kostenverlaging en kleinere afmetingen van de vermogenselektronica.

In de waarneming van TKI Urban Energy is er onder de ontwikkelaars en potentiële gebruikers van DC-producten en -diensten en ook onder investeerders een behoefte aan (handelings)perspectief om DC innovaties een plek te geven in de elektriciteitsvoorziening van de toekomst. Als het gaat om het onderzoek naar en de ontwikkeling van toepassingen voor DC in de gebouwde omgeving en het distributieniveau van de elektriciteitsnetten, lijkt Nederland één van de voorlopers te zijn. Er zijn inmiddels DC proeftuinen in de glastuinbouw, in gebouwen en woningen, openbare verlichting en in combinaties van DC met zon-PV, warmtepompen en elektrisch vervoer, maar de markt voor DC blijft momenteel klein. Innovaties op het gebied van DC kunnen toepassing vinden naast AC, vanwege de voordelen van DC in vergelijking met AC.

Op het niveau van hoogspanningsverbindingen voor transport van elektriciteit over grote afstanden is er al langer sprake van commerciële toepassing van DC. Voorbeeld is de NorNed kabel (2008), de onderzeese DC verbinding tussen Noorwegen en Nederland over 580 km. Maar voordat DC met enige schaalgrootte een plek kan krijgen in de gebouwde omgeving is het belangrijk om onzekerheden weg te nemen. Daarom zijn kennisdeling, pilotprojecten en testfaciliteiten nodig om verdienmodellen te valideren.

Roadmap

Op verzoek van TKI Urban Energy heeft Berenschot een roadmap opgesteld voor DC in de gebouwde omgeving. De doelstelling van deze roadmap is om inzicht te verschaffen in het huidige en toekomstige potentieel voor DC in Nederland en daarnaast in welke innovaties daartoe moet worden ingezet. Ook is inzicht gewenst in de internationale ontwikkelingen waar Nederland een bijdrage aan kan leveren.

Met de circa 20 partijen die betrokken zijn geweest bij het opstellen van de roadmap zijn zeven interessante toepassingsgebieden geïdentificeerd en onder de loep genomen. Van deze zeven zijn er twee die op de korte termijn grote kansen voor DC laten zien:  openbare verlichting (1) en glastuinbouw (2). Gelijkspanning voor datacenters (3) en het snelladen van elektrische voertuigen in de stad (4) is naar verwachting “market-ready” vanaf 2023met een grootschalige toepassing vanaf 2025-2030.

DC voor de utiliteitsbouw (5), woningen (6) en in een lokaal DC-net naar bedrijven en woningen (7) is naar verwachting “market-ready” tussen 2025 en 2030. Grootschalige commerciële toepassing daarvan ligt echter verder weg in de toekomst na 2035. Dat komt doordat de voordelen van DC voor deze toepassingen pas zichtbaar worden bij grotere combinaties van DC met zon-PV, elektriciteitsopslag, elektrische warmtepompen en elektrisch vervoer.

Naast de zeven toepassingsgebieden wordt voorzien dat Nederland zijn internationale voortrekkersrol op DC onderzoek en kennis kan uitbouwen. Daarin zijn de volgende activiteiten het meest belangrijk: het extra aandacht geven aan de twee meest kansrijke toepassingsgebieden (openbare verlichting en glastuinbouw), actieve kennisdeling, (publieke) aanbestedingen en het stimuleren van grotere pilots. Daarnaast is het nuttig om te experimenteren met net-, meet- en tarievencodes tijdens pilots. Op technische universiteiten en hogescholen is veel kennis beschikbaar (publicaties en patenten), maar deze lijkt versnipperd. De partijen die hebben bijgedragen in de roadmap bevelen aan om met deze kennis praktijkopleidingen vorm te geven op het gebied van vermogenselektronica, zodat goed opgeleide installateurs straks DC installaties aanleggen en onderhouden.

Innovatie projecten

Binnen het projecten portfolio van TKI Urban Energy houden de volgende projecten zich bezig met innovaties op het gebied van DC:

Een overzicht van alle projecten kan gevonden worden via de projectenapplicatie van de Topsector Energie.

Bijeenkomsten over DC

Met de Stichting Gelijkspanning Nederland, KIEN Innovatiemeesters en CityTec heeft TKI Urban Energy het gelijkspanningscongres “DC Groot Gelijk” op 15 juni 2018 in Nieuwegein georganiseerd. De verschillende presentaties van de sprekers deze dag zijn hier te vinden. Daar is de roadmap gepresenteerd en hebben talloze partijen nagedacht over vervolgstappen. Zie de presentatie op 15 juni  over de roadmap.

Op 4 april 2019 vond het ‘European DC Forum 2019’ plaats. Stichting Gelijkspanning Nederland organiseerde deze bijeenkomst samen met de Technische Universiteit Eindhoven en het Vlaamse innovatienetwerk Flux50. TKI Urban Energy sponsorde dit evenement. Niet alleen de techniek stond centraal bij de bijeenkomst. Er was tevens aandacht voor marktontwikkeling, wet- en regelgeving en de eindgebruiker. De verschillende presentaties van deze bijeenkomst zijn online terug te vinden op de website van Stichting Gelijkspanning Nederland.

Pepijn van Willigenburg, voorzitter van Stichting Gelijkspanning, kijkt met tevredenheid terug naar deze evenementen. “De gelijkspanningswereld is sterk in ontwikkeling en zal er volgend jaar weer anders uit zien dan nu. Voor ons ligt er een uitdaging om bijeenkomsten te blijven organiseren met technische inhoudelijke diepgang met onze volgers van het eerste uur en tegelijkertijd nieuwe mensen aan te trekken. De energietransitie zullen we met z’n allen moeten gaan doen en daarbij het belang van DC niet vergeten”.

Ontwikkelingen op het gebied van DC

Naar aanleiding van deze bijeenkomsten vat Pepijn van Willigenburg een aantal ontwikkelingen in op het gebied van DC samen:

“Ik merk dat er vanuit de sociale woningbouw veel belangstelling is voor gelijkspanning, omdat deze organisaties meegaan in het aardgasvrij maken van hun woningenvoorraad. Hierbij speelt het kunnen voorkomen van netverzwaring een belangrijke rol. Wel ligt er nog een uitdaging om kennis over te dragen aan bijvoorbeeld gemeentes en woningbouwcorporaties. Stichting Gelijkspanning Nederland heeft hiertoe een ‘werkgroep onderwijs’ gestart, waar ongeveer twintig professionals uit onderwijs en bedrijfsleven in actief zijn, om kennis te ontwikkelen op dit terrein.

Zoals ook aangestipt door de DC-roadmap, wordt DC in de glastuinbouw als kansrijk gezien. De projecten DC=Decent en DOE-DC zijn voorbeelden waarin een proeftuin voor gelijkspanning in de glastuinbouw is gerealiseerd. Daarnaast zijn er ontwikkelingen te zien waarin DC in straatverlichting aan het doorzetten is, een voorbeeld hiervan is het project DC OVL XXL.

Een andere noemenswaardige ontwikkeling is het experiment met DC in een publiek net. ACM heeft Liander toegestaan om in het OMALA project een DC net aan te leggen en gecertificeerde DC meters toe te passen bij vliegveld Lelystad. Voor veel grootschalige PV opwekking, zoals in het DOE-DC project, maar ook bij de Floriade en diverse gemeenten, ontstaat de wens om aan DC-zijde van het net te meten. Cees Advocaten uit Delft en Den Haag heeft over dit onderwerp een lezing gehouden op het congres. Door wet- en regelgeving is het op dit moment niet mogelijk voor partijen zoals de Floriade om aan de DC-zijde van het net te meten. Het omgaan met wettelijke (on)mogelijkheden is ook een belangrijk punt van aandacht voor andere innovatieprojecten. Verandering van wettelijke kaders kan de uitrol van DC-technologie versnellen.  

Verder worden er hybride oplossingen voorzien als (tussen)stap in de energietransitie: AC en DC samen of de mogelijkheid van DC en waterstof. Deze laatste verbinding wordt in de markt als relevant gezien. Het project ‘Systeemontwerp Power to X’ gebruikt de duurzaam opgewerkte DC voor de omzetting naar waterstof.”