Volgend jaar start netbeheerder Tennet met aanleg van de 380 kV-verbinding tussen Beverwijk en Wateringen. Eerst begint de aanleg van de 22 km lange Zuidring, de zuidelijke tak van deze verbinding tussen Wateringen en Zoetermeer. Deze moet in 2010 gereed zijn. De 65 km lange Noordring, de noordelijke tak van Beverwijk naar Zoetermeer, moet in 2011 worden opgeleverd.

Omwonenden dringen op diverse plaatsen aan op ondergrondse aanleg van deze verbinding. Tennet wil de verbinding echter zoveel mogelijk als bovengrondse lijn uitvoeren, en alleen dáár ondergrondse kabel leggen waar het niet anders kan. Zo’n kabel is vier tot acht keer duurder dan een bovengrondse lijn.

De minister van Economische Zaken heeft inmiddels op voorstel van Tennet besloten om van zowel de Noord- als Zuidring elk tien kilometer als ondergrondse kabel aan te leggen. Van de Zuidring zal de tien kilometer van Pijnacker tot de meest zuidwestelijke punt van de verbinding ten zuiden van Delft onder de grond gaan. In de Noordring is dat de 3,5 km lange passage onder het Noordzeeknanaal door. En ook bij Hoofddorp en/of Leiden kunnen nog stukken ondergronds komen.

De actiegroep ‘Delft zegt nee tegen bovengronds 380 kV’ wil – een deel van – de resterende 6 km verbinding ten westen van Delft vanwege landschappelijke, milieukundige en visuele argumenten ook onder de grond. Maar Tennet is daar tegen. Het stelt dat niet meer dan een kwart van de totaal 87 km lange verbinding onder de grond kan, omdat anders mogelijk ‘instabiliteiten’ in het net ontstaan.

Een bovengrondse hoogspanningslijn en een ondergrondse hoogspanningskabel vertonen verschillend elektrisch gedrag, aldus prof.dr.ir. Jan Blom, nog tot 1 augustus hoogleraar elektrische energietechniek aan de TU Eindhoven. Bij lage belasting zijn beide capacitief (als een condensator). Bij hoge belasting blíjft de lijn dat ook, maar een kabel wordt dan reactief: hij gedraagt zich als een spoel. Dit vindt zijn oorzaak in het verschil in constructie van lijnen en kabels. Bij kabels liggen de aders zeer dicht bij elkaar (soms op enkele centimeters), wat de condensatorwerking bevordert. Bij hoogspanningslijnen aan hoge masten kan die afstand wel tien meter zijn. Bovendien worden deze laatste veel beter gekoeld. Ook koeling beïnvloedt capacitief cq. reactief gedrag.

Lees verder onder de foto

De 150 kV-lijn tussen de wijken Overbos en Floriande in Hoofddorp. Er is al maanden geruzie over de aanleg van een 380 kV-lijn (onderdeel van de Noordring tussen Beverwijk en Zoetermeer) langs dit traject. Veel bewoners zijn tegen, vanwege de ligging pal naast woonhuizen, een gezondheidscentrum en een basisschool (beeld: Erwin Boutsma).

Door capacitief en reactief gedrag ontstaat blindvermogen. Dat willen elektriciteitsbedrijven graag vermijden. Het legt beslag op de transportcapaciteit van de elektriciteitsnetten, maar levert geen bijdrage aan het elektrisch vermogen dat stroomverbruikers benutten.

Blindvermogen ontstaat in wisselstroomnetten met een niet geheel ohmse werking. Stroom en spanning zijn dan niet in fase met elkaar. Condensatoren en spoelen veroorzaken capacitieve cq. reactieve belastingen die leiden tot het ontstaan van blindvermogen, echter beide van tegengestelde orde. Spoelen kunnen capacitief blindvermogen compenseren, en omgekeerd.

Blindvermogen kan dus worden beperkt door in kabels condensatoren te introduceren, en in lijnen spoelen. Combinaties van spoelen en condensatoren vormen echter resonantiekringen. In dergelijke kringen kunnen aanzienlijke spanningsopslingeringen ontstaan – tot wel het tienvoudige van de uitgangsspanning. Bovendien kunnen frequenties optreden van 150 – 300 Hz, die in de buurt van hogere harmonischen komen. Ook dat kan vervelende gevolgen hebben, aldus Blom. ‘Hoe meer spoelen, hoe meer kans op resonanties.’

Spanningsopslingeringen en hogere frequenties kunnen zich voortplanten in de rest van het hoogspanningsnetwerk, wat tot instabiliteit kan leiden. Er is Tennet daarom veel aan gelegen om spanning (380.000 volt op de nieuwe Randstadverbinding, 230/400 volt bij de gebruiker) en frequentie (50 Hz) stabiel te houden.

Dergelijke potentiële instabiliteitsverschijnselen kunnen zich ook voordoen voor in 110 en 150 kV-kabels, waarvan er in Nederland zesduizend kilometer aanwezig is. Maar hier zijn ze onder controle. ‘Hoe hoger de spanning, hoe lastiger het is blindvermogen te bestrijden’, aldus Blom.

Die maatstaf van ‘niet meer dan een kwart onder de grond’ is door Tennet zelf vastgesteld. ‘Een dergelijke lengte is bij een verbinding van deze spanning en vermogensoverdracht nog nooit eerder in de wereld vertoond’, zegt Tennet-woordvoerder Jelle Wils.
Maar die grens van een kwart lijkt niet keihard. Prof. Blom beschouwt het als een kwestie van best practice, maar wetenschappelijk is het niet exact te onderbouwen.

Onderzoek van het elektrotechnisch concern Suez-Tractebel naar deze kwestie, in opdracht van EZ, wijst uit dat een kwart van de verbinding zonder risico onder de grond kan. Alle ongewenste verschijnselen zijn goed in de hand te houden en/of te compenseren, met geen of beperkte andere vervelende gevolgen. Tussen de regels door valt te lezen dat Suez-Tractebel zich afvraagt waar Tennet zich druk over maakt. Er zijn al voldoende van dergelijke hoogspanningsverbindingen in de wereld, die zonder problemen functioneren, zo valt in de studie te lezen. Of deze allemaal dezelfde cruciale functie hebben en van dezelfde lengte zijn als ‘Randstad 380 kV’ – ‘de slagader van de Nederlandse elektriciteitsvoorziening’, aldus Tennet - is niet duidelijk.

Wils: ‘In dit stadium neemt Tennet geen verantwoordelijkheid voor ondergrondse lengtes groter dan twintig kilometer in deze verbinding. Mocht alsnog tot ondergrondse aanleg van het westelijke stuk van de Zuidring worden besloten, dan gaat dat af van wat in de Noordring ondergronds kan worden aangelegd’, aldus Wils. ‘Misschien is meer dan twintig kilometer mogelijk. Technisch kan er heel veel, maar de vraag is altijd wat het kost en wat het betekent voor de leveringszekerheid.’ 


Gelijkstroom
De actiegroep ‘Delft zegt nee tegen bovengronds 380 kV’ oppert ook de mogelijkheid van een ondergrondse gelijkstroomkabel, in plaats van een bovengrondse wisselspanningsverbinding. Dat heeft zowel ruimtelijke als elektrotechnische voordelen. Er is geen blindvermogen met gerelateerde problemen (het blindvermogen in het net wordt zelfs ‘stuurbaar’ – men kan blindvermogen desgewenst ‘introduceren’) en de belasting van het net wordt beter stuurbaar.

Het bovengrondse ruimtebeslag van een ondergrondse gelijkstroomkabel (de ruimte die boven de kabel onbebouwd moet blijven vanwege het magnetisch veld) kan met de HVDC-techniek (High Voltage Direct Current) beperkt blijven tot een strook grond in de lengte van de kabel van zes meter breed. Bij ondergrondse AC-kabel (wisselstroom = alternating current) is dat 35 meter, bij een bovengrondse AC-lijn, in de nieuwe variant met Wintrack-masten, 75 meter. Bij bestaande 380 kV-hoogspanningslijnen is die strook driehonderd meter breed.

Maar Tennet wijst deze gelijkstroomvariant van de hand. Een hoogspannings-gelijkstroomverbinding is duurder dan een wisselspanningsequivalent. Dat zit met name in de dure en ook zeer grote converterstations (minimaal twee per verbinding), die de wisselstroom omzetten in gelijkstroom, en vice versa; bovendien veroorzaken ze geluid. Het breakeven-point wisselstroom/gelijkstroom ligt bij 30 à 40 km. Voor de Zuidring, laat staan de zes kilometer ten westen van Delft, komt gelijkstroom daarom niet in aanmerking, aldus Tennet. Een studie van Suez-Tractebel naar deze kwestie, ook in opdracht van EZ, concludeert dat AC bij deze hoge spanningen economischer en betrouwbaarder is dan DC, en dat er bovendien sprake is van minder interferentie (interactie met andere elektrische voorzieningen).

Wel zou een ondergrondse gelijkspanningskabel in principe een mogelijkheid kunnen zijn voor de 65 km lange Noordring, dat deel van de 380 kV-verbinding tussen Beverwijk en Zoetermeer. Maar ook dat wijst Tennet van de hand. Woordvoerder Wils: ‘Dat is nog gebaseerd op de gedachte dat de Noordring één lange verbinding zou zijn, maar dat is inmiddels achterhaald. Er zullen in de toekomst meerdere 380 kV-stations in opgenomen worden om belastingen te voeden’. Dat leidt bij gelijkstrom weer tot meer converterstations, die een gelijkspanningsverbinding duurder maken.