Eind 1800 ontstond in de VS een discussie tussen Nikola Tesla en Thomas Alva Edison. Waar de ene heilig geloofde in wisselstroom (AC), was de uitvinder van gloeilamp overtuigend voorstander van gelijkstroom (DC). In deze ‘war of currents’ won de wisselspanning, waar ons huidige elektriciteitsnetwerk sindsdien op is ingericht. Echter wint gelijkspanning de laatste jaren steeds meer aan terrein. Met alle ontwikkelingen op het gebied van energietransitie lijkt een DC-revolutie in de toekomst onvermijdelijk.

Transporteren AC stroom voorheen gemakkelijker dan DC stroom

Het klinkt tegenstrijdig wanneer we vertellen dat ons elektriciteitsnetwerk op wisselspanning is ingericht, terwijl de meeste van onze apparaten momenteel op gelijkspanning werken. Toch is dit niet zonder reden zo ontstaan…

Het jaar 1880 staat bekend als het jaar van de oorsprong van ons elektriciteitssysteem. Het was een tijdperk dat werd gekenmerkt door de “oorlog der stromen”. Gelijkstroom (DC) kon op dat moment nog niet worden omgezet naar verschillende spanningen, terwijl wisselstroom (AC) dit wel kon. Dit was te danken aan de opkomst van transformatoren, wat ervoor zorgde dat AC bijzonder geschikt was voor efficiënt transport. Met de transformator kon de lage wisselspanning omgezet worden in een hoge wisselspanning, waarmee de minste energie verloren ging tijdens transport. Vervolgens werd de hoge wisselspanning in huishoudens en bedrijven weer omgezet naar de benodigde lagere spanning. Opmerkelijk hierbij was dat vermogenselektronica, dat hetzelfde effect voor DC had kunnen bereiken, op dat moment nog niet bestond. De keuze voor AC was daarom een logische.

De opkomst van de DC vermogenselektronica vond pas plaats in 1947. Echter was het elektriciteitsnet in die tijd al stevig verankerd in een AC-systeem. Daarbij kwam kijken dat het aantal DC-gebruikers op dat moment nog beperkt was. Een groot verschil is dat vandaag de dag hernieuwbare energie gangbaar is geworden, waarbij we zelfs energie terugleveren aan het net. Deze veranderingen hebben ons energiesysteem drastisch omgevormd van een systeem dat vraaggestuurd was naar een systeem dat wordt aangedreven door aanbod.

Met deze evolutie in gedachten is het nu dan ook hét moment om kritisch te kijken naar ons energiesysteem en te beoordelen in welke situaties het gebruik van gelijkstroom logischer zou kunnen zijn. Want als zowel onze moderne elektronica, als onze opgewekte duurzame stroom op gelijkstroom werkt, waarom draait onze energie infrastructuur dan nog op wisselstroom? Of dit daadwerkelijk ook al genoeg gebeurt valt te betwisten. De energiesector functioneert al 140 jaar op dezelfde manier en het is dus een aardige klus om het op de schop te nemen.

DC cruciaal voor een succesvolle energietransitie

Willen we de energietransitie laten slagen? Dan kunnen we volgens vele experts niet meer om DC heen. Met de opkomst van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonnepanelen, windturbines en de toename van elektrische voertuigen (EV) is er een hernieuwde interesse in het gebruik van gelijkstroom voor verschillende toepassingen. De energietransitie zorgt namelijk voor een overbelasting van de huidige elektriciteitsinfrastructuur. Dit komt onder andere omdat de hernieuwbare energie gelijkstroom produceert, wat vervolgens moet worden omgezet in wisselstroom. Om het overbelaste netwerk uit te breiden kunnen nog meer dikkere kabels in de grond worden gelegd, maar door over te stappen op de moderne technologie zoals gelijkspanning, kan er meer vermogen door dezelfde kabel. Hierdoor kunnen dunnere kabels gebruikt worden en hebben we uiteindelijk minder koper nodig.

Bovendien heeft Nederland te maken met een energieoverschot. Momenteel transporteren we dit naar omliggende landen. Het transport over grotere afstanden zorgt met wisselstroom voor erg veel verlies. Het gebruik van gelijkstroom zorgt op verschillende manieren voor minder energieverliezen, betere energie-efficiëntie en duurzamere oplossingen.

Bepaalde innovatieve projecten maken momenteel al gebruik van gelijkstroom. Bij de aanleg van nieuwe straatverlichting wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van dimbare leds. Om de lantaarns direct met een gelijkspanningsinstallatie te koppelen, hoeven er minder tussenstappen gemaakt te worden om wisselstroom om te vormen tot gelijkstroom. Het zorgt overigens ook dat de lantaarns individueel op afstand te beheren zijn. De kabels zijn dunner, het energietransport efficiënter en er wordt minimaal 20 procent koper bespaard. Minder groepenkasten zijn nodig en deze zijn ook kleiner. Bovendien gaan de installaties langer mee, doordat de componenten minder kritisch zijn dan bij wisselstroom.

Hoe verder?

Wisselstroom speelt momenteel nog steeds een zeer prominente rol binnen ons elektriciteitsnetwerk, maar een groot deel van onze energie-infrastructuur daarentegen vraagt om technologieën die gebaseerd zijn op gelijkstroom. De uiteindelijke keuze tussen deze twee vormen moet dan ook niet als zwart-wit gezien worden, maar afhankelijk zijn van de specifieke behoeften en mogelijkheden.

Verschillende bedrijven investeren in innovatieve projecten, om zo de voordelen van gelijkspanning in praktijk te kunnen uitwerken. Met het oog op duurzaamheid zullen steeds meer gelijkspanning installaties gelegd worden. Echter moet hiervoor wel nieuwe wet- en regelgeving komen, als de gelijkstroom definitief een opmars maakt. Nieuwe normen moeten worden opgesteld om ook deze sector zo veilig mogelijk te maken. Omdat die wereld momenteel onbekend is, durven veel projectontwikkelaars het gebruik van gelijkstroom nog niet aan. Met meer duidelijkheid, zullen ook hier extra stappen in genomen worden. Dit lijkt een kwestie van tijd.

Al met al lijkt het huidige energienet de energietransitie niet te kunnen faciliteren. Om die reden zullen we niet om DC heen kunnen, maar hier moet eerst meer kennis over worden opgedaan. De sector zal zich moeten voorbereiden op DC; of dit nu grootschalig of beperkt zal zijn.