Hoogspanningsnet

Een hoogspanningsnet is een netwerk van elektrische geleiders waarmee elektrische energie onder hoge spanning wordt getransporteerd vanaf elektriciteitscentrales en tussen distributienetwerken. Het transport verloopt doorgaans bovengronds door middel van geleiders opgehangen aan hoogspanningsmasten, maar op bepaalde plaatsen worden ook ondergrondse kabels gebruikt (bijvoorbeeld door natuurgebieden of stedelijke gebieden) en er bestaan ook zeekabels op of in de zeebodem.

Het hoogspanningsnet wordt ook koppelnet of hoogspanningskoppelnet genoemd, omdat het elektriciteitscentrales met elkaar verbindt en het Nederlandse net koppelt aan gelijksoortige netten in buurlanden. Bij de koppeling van netwerken bevinden zich verdeelstations, waar de spanning wordt getransformeerd naar een lagere waarde.

Doorgaans duidt men met hoogspanningsnet een netwerk aan dat gebruikmaakt van spanningen van ten minste enkele tientallen kilovolt (110-380 kilovolt in Nederland, 70-380 kilovolt in België). De onderliggende netwerken met lagere spanningen vanaf 1000 volt (1 kV) noemt men dan het middenspanningsnet. Onder 1000 volt is er sprake van het laagspanningsnet of lichtnet. In onderstations wordt de spanning getransformeerd naar een lagere waarde. Dit gebeurt door transformatoren. De spanning wordt aangegeven in kilovolt (kV).

Voordeel hoogspanning[bewerken | brontekst bewerken]

Het voordeel van energietransport onder hoogspanning is een hogere transportcapaciteit en een lager transportverlies. Bij het transport van eenzelfde vermogen is bij een 10 keer zo hoge spanning de stroomsterkte een tiende, waardoor de geleiders dunner kunnen zijn of waardoor bij gelijke dikte van de geleider de verliezen in het net een honderdste zijn. De verliezen in een geleider als gevolg van de opwekking van warmte zijn namelijk afhankelijk van de weerstand van de geleider (R) en de stroomsterkte (I). Zij zijn dus niet rechtstreeks afhankelijk van de spanning. De weerstand van een kabel is vervolgens weer afhankelijk van zijn lengte, zijn diameter en uiteraard van het materiaal. Als er stroom door een geleider loopt, wordt er warmte gegenereerd en ontstaat er een potentiaalverschil: de spanning ten opzichte van aarde aan het begin van de geleider is hoger dan die aan het einde. Volgens de Wet van Joule is de hoeveelheid energie (W) afhankelijk van de stroomsterkte (I), de weerstand van de geleider (R) en de tijd (t):

W=I^{2}.R.t

Uit bovenstaande formule blijkt de enorme invloed van de stroomsterkte, dus het is van belang deze waarde zo laag mogelijk te krijgen. Om dezelfde hoeveelheid energie per tijdseenheid te transporteren kan men de stroomsterkte laten afnemen door de spanning omhoog te brengen. Het vermogen is namelijk het product van de spanning en de stroomsterkte.

Omdat wisselstroom de eigenschap heeft dat de spanning eenvoudig is om te zetten ofwel te transformeren, is er na de uitvinding van de elektriciteit snel gekozen voor netwerken op basis van wisselspanning, om transport tussen de elektriciteitscentrale en de eindgebruiker zo efficiënt mogelijk te maken.

Voor transmissie van grote vermogens over lange afstanden is na de opkomst van vermogenelektronica gelijkspanning (hoogspanningsgelijkstroom) weer belangrijk geworden. Doordat bij gelijkspanning het skineffect niet optreedt, is er minder transportverlies.

Historie[bewerken | brontekst bewerken]

Het eerste transport van driefasen wisselstroom met hoogspanning vond plaats tijdens de Internationale Elektrotechnische Tentoonstelling van 1891 in Frankfurt am Main. Een 25 kV bovengronds aangelegde hoogspanningslijn van 175 kilometer verbond Lauffen am Neckar met het tentoonstellingsterrein in Frankfurt.

Opbouw van het net[bewerken | brontekst bewerken]

Hoogspanningsnetten in Nederland en België verschillen van elkaar. Nederland en België maken deel uit van het internationale net Entso-e.^[1]

Nederland[bewerken | brontekst bewerken]

De eerste koppeling tussen twee elektriciteitscentrales in Nederland was tussen Rotterdam en Den Haag. Dit gebeurde door middel van een ondergrondse oliegevulde hoogspanningskabel (oliedrukkabels). Om de oliedruk op peil te houden en te bewaken, bevonden zich op verschillende punten gebouwtjes met meetapparatuur en expansievaten. Langs de A13 staan nog twee van die gebouwtjes, die de status van industrieel erfgoed hebben. De olie zorgt, samen met papierwikkelingen om de geleiders, voor de isolatie.

Het hoogspanningsnet in Nederland is opgebouwd uit:

Het landelijk koppelnet van 380 kV (220 kV in Noord-Oost Nederland): dit netwerk verbindt alle grote elektriciteitscentrales in Nederland met elkaar en met het buitenland.
Het 150 kV-net (110 kV in Noord-Oost Nederland)
Het 50 kV-net^[bron?]

Historisch gezien waren de 110 kV- en 150 kV-netten de hoofdaders van de toen nog provinciale elektriciteitsmaatschappijen. De lagere spanningen werden gebruikt voor regionale distributie of verzorging van gebieden met weinig vraag. Het koppelnet was bedoeld om een betere verdeling te kunnen maken tussen productiecapaciteit en vraag. Met de privatisering en herstructurering van de elektriciteitsmarkt is deze functie nog belangrijker geworden.

Er zijn gebieden in Nederland waar de spanning van 150 kV of 110 kV rechtstreeks wordt omgezet naar 20 kV of 10 kV.

Het koppelnet is vrijwel geheel bovengronds. In Zuid-Holland wordt als experiment 20 km ondergrondse hoogspanningskabel van 380 kV aangelegd. Volgens onderzoekers van de TU Delft is het mogelijk die lengte aan leidingen ondergronds te brengen zonder de leveringszekerheid in gevaar te brengen.^[2]

De 150 kV- en 110 kV-netten bestaan uit zowel bovengrondse lijnen als ondergrondse kabels. Het 50 kV-net ligt vrijwel geheel ondergronds, hoewel er met name in de Gelderse Vallei, in de zuidelijke delen van Zuid-Holland en in Zeeland nog enkele verbindingen bovengronds zijn.

Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt over de NorNed-kabel verbonden met het hoogspanningsnet van Noorwegen. Dit is vooral van belang voor buffering. Bij tekort op het Nederlands hoogspanningsnet, kan Nederland elektriciteit betrekken van de waterkrachtcentrales in Noorwegen. Bij overschot aan elektriciteit op het Nederlands hoogspanningsnet, kan Nederland het overschot kwijt aan Noorwegen om water weer omhoog te pompen in hun waterkrachtcentrales.

Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt verbonden met het hoogspanningsnet van Duitsland. Zo kan Nederland tekorten of overschotten van vooral windenergie uitwisselen met Duitsland. Anno 2015 wordt gewerkt aan de totstandkoming van een nieuwe 380 kV-verbinding tussen Doetinchem en Wesel. Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt over de BritNed-kabel verbonden met het hoogspanningsnet in Groot-Brittannië. Het Nederlandse hoogspanningsnet is in 2019 via de COBRA-kabel verbonden met het hoogspanningsnet in Denemarken.

Middenspanningsnet[bewerken | brontekst bewerken]

Het 10 kV-net, ook wel het middenspanningsnet genoemd, wordt doorgaans niet onder het hoogspanningsnet gerekend. Dit 10 kV-net voedt de transformatorhuisjes, waar de spanning wordt getransformeerd naar laagspanning (het lichtnet van 230 volt (resp. 400 volt krachtstroom) of 690 volt (industriespanning)).

België[bewerken | brontekst bewerken]

Het hoogspanningsnet in België is opgebouwd uit:

Het landelijk koppelnet van 150 kV tot 380 kV.
Regionale netten van 30 kV, 36 kV & 70 kV.

Het Belgische hoogspanningsnet omvat 8276 km; 5674 km aan bovengrondse of luchtlijnen en 2602 km aan ondergrondse kabels. Het telt meer dan 800 hoogspanningsposten.^[bron?]

Langs de 380 kV-lijnen verlopen de internationale transits en zijn de kerncentrales van Doel en Tihange en de spaarbekkencentrale van Coo aangesloten. Het Belgische hoogspanningsnet is te Monceau-sur-Sambre over een dwarsregeltransformator gekoppeld aan het Franse net te Chooz, eveneens zijn vanuit Avelgem twee andere lijnen, met aansluiting op het Franse net in respectievelijk Avelin en Mastaing in gebruik. Het Belgisch hoogspanningsnet is tussen Zandvliet en Rilland over een dwarsregeltransformator gekoppeld met het Nederlands net. Een tweede (dubbele) connectie ligt tussen Elia Van Eyck op de grens van Maaseik en Kinrooi en het Nederlandse Maasbracht. Met de Nemo Link kabel is het Belgische hoogspanningsnet van ELIA te Zeebrugge via een HVDC hoogspanningslijn verbonden met het Britse hoogspanningsnet van National Grid te Richborough.^[3] Sinds 9 november 2020 is het ELIA project ALEGrO (Aachen Liège Electric Grid Overlay) ingehuldigd, waarbij het Belgisch hoogspanningsnet te Lixhe bij Luik over een 400 kilovolt HVDC hoogspanningslijn verbonden is met het Duitse hoogspanningsnet te Oberzier bij Aachen.^[4] Het binnenlandse 380-kV net omvat 1.452 km hoogspanningslijnen.

De verbindingen van 220 en 150 kV transporteren de elektriciteit naar belangrijke verbruikscentra en waarborgen het binnenlandse verkeer. Ook de Belgische windmolenparken in de Noordzee zijn met 220 kV-lijnen gekoppeld. Een uitzondering in de internationale transits is te Aubange bij het drielandenpunt België–Frankrijk–Luxemburg een koppeling met 220 kV-lijnen zowel met Sanem als met Belval bij Esch-sur-Alzette in het Groothertogdom Luxemburg als met Mont-Saint-Martin in Frankrijk, Het binnenlandse 220-kV net omvat 373 km hoogspanningslijnen.

De verdere verdeling naar de injectiepunten van de netten van de distributiemaatschappijen verloopt grotendeels via verbindingen van 70 en 36 kV. Grote industriële verbruikers zijn rechtstreeks op het hoogspanningsnet aangesloten.^[5]