Spanning op het stroomnet: hoe sluiten we de zonneparken aan?

Elektriciteit Nederland wil meer stroom van zon en wind. Maar hoe bereid je het elektriciteitsnetwerk daarop voor? Op pad langs de kabels van netbeheerder Liander.
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen. Foto Olivier Middendorp

Het is mistig deze woensdagochtend. Terwijl we veiligheidskleding aantrekken, horen we de zachte knetters van elektriciteit in vochtige lucht. We zijn bij onderstation Vijfhuizen, waar netbeheerder Liander bezig is het elektriciteitsnetwerk uit te breiden. Het elektriciteitsnet is hier hoorbaar, zichtbaar en, als we niet oppassen en buiten de lijntjes lopen, voelbaar.

Nederland is nog maar net begonnen aan een grote energietransitie, en nu al verschijnen berichten dat het elektriciteitsnet ‘vol’ is. Zowel aanbieders (vooral nieuwe zonneparken) als afnemers (datacentra, tuinders, grote distributiecentra) kunnen in delen van het land niet meer worden aangesloten. Maar wat betekent het dat het net vol is? Hoe ziet dat eruit? Liander, dat in Friesland, Flevoland, Gelderland, Noord-Holland en een deel van Zuid-Holland het elektriciteitsnet beheert, neemt ons mee naar een van de knelpunten.

Onderstation Vijfhuizen is de eerste stop. Het ligt pal naast een terrein van Tennet, netbeheerder van het hoogspanningsnet in Nederland. Vanuit de verte leiden grote palen de hoogspanningslijnen – 380.000 volt – naar de transformatoren van Tennet. Via ondergrondse kabels loopt de stroom van het Tennet-terrein naar Liander. Hier wordt de stroom verder getransformeerd – naar 50.000, 20.000 en 10.000 volt – en vertrekken ondergrondse kabels naar elektriciteitsverdeelstations verderop. Onder meer naar verdeelstation Schalkwijk, onze tweede stop, van waaruit het zuidelijk deel van Haarlem stroom krijgt. We zullen de stroom volgen tot een transformatorhuisje in de straat Prattenburg, waar het wordt omgezet in laagspanning – 230 volt – die in de huizen in de straat uit het stopcontact komt.

Ons elektriciteitsnetwerk is al een eeuw oud

Ruim honderd jaar geleden werden de eerste lokale elektriciteitsnetten ontworpen. Stroom was toen eenrichtingsverkeer. Grote kolen- en (later) gascentrales wekten elektriciteit op dat het hoogspanningsnet op ging. In verdeelstations werd het omgezet in lagere spanning en vertakte het via steeds fijnmaziger kabels om uiteindelijk in transformatorhuisjes in de wijk omgevormd te worden tot de laagspanning die bij huizen en bedrijven binnenkwam. Grote afnemers werden direct aangesloten op de middenspanning, een handvol heel grote afnemers – denk: Tata Steel – op de hoogspanning.

Maar nu is er het klimaatprobleem en moet de CO2-uitstoot drastig omlaag. Minder stroom uit kolen- en gascentrales, meer stroom van wind en zon.

Die groei sluit niet goed aan op het zo lang geleden ontworpen elektriciteitsnet. Vooral de kleine en middelgrote zonneparken vormen een probleem. Hun stroom hoeft niet het hoogspanningsnet op, ze worden aangesloten op de 20.000- en 10.000-voltkabels van Liander en collega-netbeheerders. Dat is technisch goed mogelijk, ‘inkomende’ en ‘uitgaande’ stroom kan met dezelfde kabels vervoerd worden. „Het elektriciteitsnet is te vergelijken met een wegennet. Op een ringweg gaat er van alles op en ook weer af”, zegt Pim Freij, manager netwerkarchitectuur bij Liander. „De grootste hoogspanningskabel van Tennet is een zesbaanssnelweg. Alleen de allergrootste opweklocaties leveren daaraan. De stroom van veruit de meeste opweklocaties gaat de tweebaanssnelwegen of de provinciale wegen op.” Maar de capaciteit op die provinciale kabels was nooit bedacht op invoer van alle kanten: het raakt vol.

Meer energie uit duurzame bronnen

In Noord-Nederland is die druk het grootst. Zonneparken komen waar ruimte en goedkope grond is. „Dat zijn plekken waar het elektriciteitsnet van oudsher vrij ‘dun’ is”, zegt Freij. „Het was heel normaal om daar kabels te hebben waar zo’n 1,5 megawatt vermogen doorheen kon, dat is genoeg voor een dorp met 1.000 woningen. Maar nu worden daar zonneparken van elk 10, 20 of 30 megawatt neergezet”, zegt Freij. De kabels hiervoor zijn ook letterlijk dikker, waren ze eerder zo’n 3 centimeter in doorsnede, nu is dat 6 centimeter.

Daarnaast is de gereserveerde netcapaciteit voor zonneparken gebaseerd op de stroom die op de zonnigste dagen geleverd wordt. „Zo zonnig dat die volledige capaciteit benut wordt is het maar een paar dagen per jaar. Maar wij zijn verplicht om zo’n grote aansluiting te bieden waardoor er voor anderen nog minder plek overblijft.”

Dan de afnemende kant, waar ook meer capaciteit gevraagd wordt, en waar nieuwe aansluitingen ook een plekje willen op de middenspanning. Als die afnemers fysiek dicht bij de opwekkers zouden liggen zou het probleem minder groot zijn omdat er minder afstand overbrugd hoeft te worden, maar dit speelt juist ook in veel andere delen van het land, waaronder hier rond Haarlem.

In het oog springende ontwikkelingen zijn de opkomst van datacentra. „Een datacentrum vraagt gemiddeld net zo veel stroom als 60.000 woningen. Ze kunnen op een doorsnee industrieterrein gebouwd worden en trekken dan ineens een groot deel van de beschikbare capaciteit van een verdeelstation weg”, zegt Freij.

Andere grote stroomvragers zijn distributiecentra, tuinbouwbedrijven die eerder gas gebruikten voor het verwarmen van hun kassen en nu overschakelen op elektriciteit, nieuwbouwwijken zonder gasaansluiting – in 2030 moeten er 1,5 miljoen van zulke woningen zijn – en elektrische auto’s, die veelal op het einde van de werkdag opgeladen worden – er zijn in 2030 1,7 miljoen laadpalen nodig.

Dat er een energietransitie aankomt is geen nieuws. Hadden netbeheerders dit niet kunnen zien aankomen? „Natuurlijk zagen we wel dat de vraag toe zou nemen. We zijn ook al lang bezig. Maar de ontwikkelingen gaan veel sneller dan wij ons net kunnen uitbreiden”, zegt Peter Hofland, woordvoerder van Liander. „Als er een groot verdeelstation bij moet komen dan zijn we gemiddeld vijf plus twee jaar verder. Vijf jaar zijn we bezig met grondaankoop, bestemmingsplannen, vergunningen en omwonenden. Twee jaar zijn we bezig met bouwen. Een zonnepark of datacentrum staat er in een of twee jaar. We proberen wel te voorspellen waar vraag gaat ontstaan. Maar we kunnen niet naar elk weiland of industrieterrein alvast kabels leggen omdat er misschien een grote aansluiting nodig is.”

Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen

Een deel van de problemen is nog praktischer: „Er zijn te weinig technici en materialen”, zegt Freij. „Wat bij ons in Nederland gebeurt, gebeurt wereldwijd. De fabrieken die vermogenstransformatoren maken, hebben het loeidruk.”

Capaciteit stroomnet moet verdubbelen

Volgens Netbeheer Nederland, de branchevereniging van netbeheerders, moet de capaciteit van het elektriciteitsnet de komende tien jaar verdubbelen. Dat betekent tienduizenden kilometers nieuwe of verzwaarde kabels, en honderden nieuwe en verbouwde verdeelstations, het speelt op alle spanningsniveaus. Liander beheert nu bijna 40.000 kilometer middenspanningskabel (10.000 en 20.000 volt) en ze denken 16.000 tot 24.000 kilometer nieuwe of verzwaarde middenspanningskabels nodig te hebben. Ze hebben nu 45.000 verdeelstations, er moeten er naar schatting 4.000 tot 12.000 bijkomen.

Bij het onderstation Vijfhuizen is de capaciteitsuitbreiding in volle gang. Als we het terrein verder oplopen zien we de ventilatoren van drie grote transformatoren, de rest wordt aan het oog onttrokken door een ombouw van gewapend beton. Je hoort de transformatoren brommen. Ze ontvangen de hoogspanning van het naastgelegen Tennet-terrein en transformeren die via grote magnetisch gekoppelde spoelen naar 50.000 en 10.000 volt. „De dikte van de geleider zegt hoeveel stroom er doorheen kan. De spanning bepaalt vervolgens wat het vermogen is. Je ziet, heel dunne lijntjes komen binnen, maar wel heel hoge spanning”, zegt Freij. „De kabels die bij ons met 10.000 volt weggaan zijn best wel dik in vergelijking met deze hier.”

De stroom komt daarna via kabels boven ons hoofd de schakeltuin in. Een stoppenkast zoals in huis, maar deze bestaat uit rijen betonnen palen en kabels – rood, blauw en geel, de drie fasen die krachtstroom ook kent – hoog in de lucht. Het zijn deze kabels die we bij aankomst hoorden knetteren. Ze hangen vrij – de lucht geeft voldoende isolatie.

Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen

„50.000 volt is ook nog steeds een soort van hoogspanning waarmee we veel vermogen, veel capaciteit, met weinig kabel naar andere stations brengen”, zegt Freij. „10.000 volt is waarmee we naar de transformatorhuisjes in de straat gaan, middenspanning.” Alles in dit onderstation is dubbel uitgevoerd. Dat is verplicht en bedoeld om storingen op te vangen en onderhoud mogelijk te maken. Volgens de bordjes aan het begin van de rijen gaat de stroom vanuit hier onder meer naar Overveen, Haarlem-West en Schalkwijk.

Nieuw op het terrein in Vijfhuizen zijn twee transformatoren die naar 20.000 volt transformeren. Die staan in een tijdelijke opstelling op een betonnen plateau maar verder in de buitenlucht. „Dat is veilig, als er maar voldoende afstand is”, zegt Freij. In containers – ook tijdelijk – staat de schakelkast. „Hier hadden we al ruimte en een vergunning, daarom konden we deze transformatoren hier binnen een jaar neerzetten.” Freij wuift richting een bomenrij aan de rand van het terrein. „Zo kunnen we het datacentrum hierachter toch al aansluiten. Van het vermogen van deze installatie gaat 75 procent daarheen.” De definitieve 20.000-voltinstallatie komt op een stuk van het terrein te staan waar nu graafmachines bezig zijn met de ontmanteling van een oude installatie van Tennet – eerder deelden ze dit terrein. „We leggen steeds vaker 20.000 volt aan. Dat is een betere spanning om grote klanten aan te sluiten, zoals datacentra en zonneparken, dan 10.000 volt.”

Lees ook: Windmolenparken? Dan veel liever zonnepanelen

Water, riool, gas en glasvezel

Ook onderstation Schalkwijk wordt verbouwd. De 50.000 volt die in Vijfhuizen vertrekt komt hier weer boven de grond. Het wordt nu nog getransformeerd naar 6.000 volt dat vervolgens de straten in gaat. De nieuwe transformatoren gaan naar 10.000 volt. Station Schalkwijk staat op een veel kleiner terrein dan dat in Vijfhuizen. Als er meer spanning bij komt kijken, heb je grotere gebouwen nodig om genoeg afstand tussen de transformatoren en schakelaars te houden. Uitbreiden of verzwaren is dus niet zomaar gedaan. En al zou het passen, dan is er soms onder de grond geen ruimte voor nieuwe kabels naast de waterleiding, riolering, glasvezel en gasleidingen die er al liggen.

De nieuwe transformatoren zijn nog niet in gebruik dus we kunnen dichtbij komen. De kabels die er straks in gaan, zijn een centimeter of 6 in doorsnede. „De straten hoeven gelukkig niet meer allemaal open”, zegt Freij. „Overal waar de grond de afgelopen jaren toch al open ging hebben we al 10.000-voltkabels neergelegd.”

Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen

Felgekleurde lijnen

Onze laatste stop van de dag is het bedrijfsvoeringscentrum in Haarlem-Oost, van waaruit het volledige elektriciteitsnet van Liander wordt bewaakt en aangestuurd. Als het op het net vastloopt zien ze dat hier. Op een groot scherm aan de muur van een vergaderzaal zien we tegen een zwarte achtergrond felgekleurde lijnen lopen, een schematische kaart van een groot deel van Nederland. Paars en rood zijn de hoogspanningslijnen van Tennet, geel en blauw zijn van Liander. Als we inzoomen zien we de stations waar we eerder vandaag waren in schematische weergave.

„Vanuit hier kunnen we alle transformatoren aan- en uitzetten. Je zit nu in het station te kijken”, zegt Peter Wiebes, senior bedrijfsvoerder bij Liander. Op de kabels in de straat Prattenburg wordt nu zo’n 23 procent van de beschikbare capaciteit gebruikt, vertellen verspringende getallen op de kaart. „Als een kabel honderd procent belast wordt of als er kabelschade is dan klinkt in de ruimte hierboven het geluid van een gong. Wij kijken dan hoe we kunnen omschakelen”, zegt Wiebes. Op zonnige dagen zien ze op dit wijkniveau ook weleens capaciteitsproblemen, doordat zonnepanelen op daken te veel terugleveren. „Het gebeurt maar heel weinig, maar het kan zo zijn dat je zonnepanelen dan even niet kunnen terugleveren.”

De capaciteitsproblemen zorgen er niet voor dat ze hier vaker een gong horen. De meetsystemen in het net zijn de afgelopen jaren snel slimmer geworden dus ze kunnen beter vooruitzien. „Eerder zagen wij bijvoorbeeld alleen dat aan het begin van een streng stroom liep”, zegt Wiebes. „Nu zijn er veel meer meetpunten toegevoegd en zien we ook in welke richting het loopt, of het inkomende of uitgaande stroom is.”

Naast heel veel bouwen en graven proberen de netbeheerders ook slimmigheden toe te passen om de capaciteit nuttiger te besteden. „Neem de dubbele uitvoering van heel veel delen van het elektriciteitsnet”, zegt Hofland. „Die ‘vluchtstrook’ is noodzakelijk bij storingen en onderhoud maar wordt in de praktijk amper gebruikt. We wachten nu op toestemming van de overheid om die te gebruiken voor het transport van duurzame stroom. In het geval van een storing schakel je die duurzame opwek tijdelijk af.”

Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen.
Foto Olivier Middendorp
Elektriciteitsverdeelstation Vijfhuizen

Ook maken ze afspraken met grote klanten die tegen een vergoeding op andere momenten dan gebruikelijk stroom afnemen. In de Betuwe heeft Liander afspraken met tuinders. „Dan spreken we af dat de lampen niet tussen 6 en 8 ’s avonds aangaan, maar in de nacht wanneer er verder weinig wordt gebruikt”, zegt Hofland. In Nijmegen-Noord schakelt een distributiecentrum van de Lidl – met grote vriezers – af op piekmomenten.

Bij nieuwe opweklocaties wordt gekeken of ‘cable pooling’ een optie is. „Doorgaans, als de zon schijnt dan waait het niet zo hard, als het hard waait dan schijnt de zon minder”, zegt Hofland. „Als je die twee bij elkaar zet gebruik je de kabel efficiënter en voorkom je dure investeringen.” En vorige week is een convenant gesloten tussen Netbeheer Nederland en branchevereniging Holland Solar om nieuwe zonneparken een aansluiting op het net te geven voor 70 procent van hun volle vermogen. Alleen op heel zonnige dagen komen zonneparken boven die 70 procent uit. Ze gooien een paar procent van de jaaropbrengst weg, maar door een kleinere – en goedkopere – aansluiting te nemen is er meer ruimte voor andere zonneparken, wat het totaal aan duurzame opwek vergroot.

Op zijn eigen dak doet Freij het alvast zoals de zonneparken het straks ook gaan doen, „Mijn zonnepanelen thuis kunnen maximaal 6,3 kilowatt produceren. Maar ik heb een omvormer van 5 kilowatt, die was veel goedkoper. Mijn aansluiting is dus 20 procent kleiner, maar echt, ik gooi op jaarbasis maar 2 procent zonne-energie weg.”

Lees ook: Geen plek voor de zonnepanelen van voetbalclub Nieuw Buinen

Animaties: Emmelien Stavast.
Foto’s: Olivier Middendorp