Praktische inspanning voor de beste stroomkwaliteit

“Wij hebben in Nederland het betrouwbaarste elektriciteitsnet ter wereld. Een stroomstoring zoals in april 2025 in Portugal en Spanje wil je niet.” Geurts van Kessel legt direct de vinger op de zere plek, want het elektriciteitsnet in Nederland staat onder druk. Niet alleen door netcongestie, ook doordat de stroomkwaliteit niet stabiel is, zo blijkt uit meetrapporten van netbeheerders.

De onderzoeker, die werkt bij het lectoraat Balanced Energy Systems van HAN en verbonden is aan het Sustainable Electrical Energy Centre of Expertise (SEECE), licht dit toe. “Naast de energie van elektriciteitscentrales, komt er stroom op ons net van bijvoorbeeld zonnepanelen. Wanneer je met jouw zonnepanelen stroom teruglevert, beïnvloedt dat de stroomkwaliteit en dat kan problemen veroorzaken. Apparatuur gaat eerder stuk en in het ergste geval ontstaat er dus een stroomstoring. Samen met ElaadNL bootsen we in het Power Lab de situatie na op het laagspanningsnet. We testen met verschillende omvormers, thuisbatterijen en warmtepompen wat er precies gebeurt op het net.”

“Onze metingen zijn iteratief”, aldus Geurts van Kessel. “We observeren, denken na en gaan meten. Vervolgens doen we dit opnieuw. Dat gaat samen met veel kennis en veel ervaring, maar wel met de directe koppeling naar de praktijk.” Arjan Wargers Manager Innovatie van ElaadNL vult aan: “Dat wil ik graag onderschrijven. Het praktijkgericht onderzoek dat Jan doet en de kennis die hij meebrengt is van enorme meerwaarde. Die pragmatische inslag gecombineerd met de onderliggende theoretische en praktische kennis, maakt dit onderzoek tot een goede match. Een perfecte samenwerkingspartner.”

Dat onderzoek sluit precies aan bij het professional doctorate-traject dat Geurts van Kessel volgt. Als één van de eerste PD-kandidaten het domein energie en circulariteit aan de HAN verdiept hij zich in dit complexe praktijkprobleem. In zijn onderzoek ‘netbewust normeren’ kijkt hij welke regels en normen je voor nieuwe elektrische apparaten moet stellen, zodat de power quality niet negatief beïnvloed wordt.

"Het probleem is nu al urgent, terwijl het aandeel thuisbatterijen, warmtepompen en elektrische voertuigen nog klein is”, vervolgt de onderzoeker. “Dat gaat in de komende jaren veranderen en de vraag naar energie neemt daarmee verder toe. Neem bijvoorbeeld warmtepompen. Die draaien in de winter uren en uren en zonnepanelen wekken in de zomer een enorm vermogen op. Die apparatuur testen we, omdat daar in een aantal gevallen nog geen normen voor zijn.”

Dat geldt volgens Wargers ook voor apparaten waarvan het productieproces kan veranderen. “Dan kan het zijn dat die apparatuur niet meer aan de regels voldoet. Daarom moeten we aanvullende normen opstellen.”

Daarnaast is de piekbelasting van het elektriciteitsnet een issue. Wargers: “In de avond, als we na het werk thuiskomen, gebruiken we meer stroom. De auto gaat dan aan de laadpaal, mensen gaan koken, dus de inductieplaat gaat aan. In de testhal bij ElaadNL onderzoeken we hoe we dat energieverbruik kunnen spreiden. Dus hoe kunnen we de warmtepomp eerder aanzetten en de auto juist in de nacht opladen? Al die apparaten hebben een omvormer waarin vrij complexe elektronica zit, waarmee je dat soort zaken aanstuurt. Die omvormers zijn nodig, omdat de apparaten werken op gelijkstroom en ons elektriciteitsnet heeft wisselstroom. Ze maken de vertaalslag van wisselstroom naar gelijkstroom en als ze iets terugleveren weer andersom.”

Wanneer dit proces niet goed gaat, dan kan dit volgens de innovatiemanager warmteontwikkeling geven en voor raar gedrag van apparaten zorgen. “Wat we nog niet goed weten, is hoe al die verstoringen bij elkaar optellen”, aldus Wargers. “En waar het naartoe gaat of waar het vandaan komt: we moeten eerst te weten komen welk apparaat welk type verstoring veroorzaakt. Daarvoor is meer onderzoek nodig. Wanneer we dat duidelijk hebben, dan kunnen we maatregelen nemen.”

“Jan en mijn collega’s die het testwerk doen hebben inmiddels een goede werkrelatie opgebouwd met de regionale netbeheerders”, vertelt Wargers. “Wat wij zien en vinden, koppelen we terug aan de netbeheerders. Op hun beurt signaleren netbeheerders eigenaardige situaties binnen hun netten. Zij vragen zich af hoe dat dan zit en zij kloppen vervolgens weer bij Jan aan.”

De onderzoeker vervolgt: “We hebben aangetoond dat wat wij met ruim acht miljoen huishoudens in Nederland op het laagspanningsnet doen zichtbaar is op het midden- en zelfs het hoogspanningsnet. Dus ons onderzoek is ook daarvoor relevant. Sinds de samenwerking met ElaadNL is er een wereld voor me opengegaan. Ik heb nu toegang tot data waar zij over beschikken. Vanuit de hogeschool heb ik dat niet.”

Hoewel de focus binnen de energietransitie nu op capaciteitsproblemen ligt, moet volgens beide heren power quality óók op de politieke agenda komen. De impact daarvan wordt volgens hen onderschat. “Daarbij ligt de stroomkwaliteit in het verlengde van de netcapaciteit”, vult Wargers aan. “Het heeft allemaal met elkaar te maken.”

Wargers hoopt dat meer inzicht in de oorzaken van de verstoringen van de stroomkwaliteit er snel komt, dat dit breed gedeeld wordt, waardoor de juiste mitigerende maatregelen genomen kunnen worden. Daarbij is capaciteitsmanagement om piekbelasting op te vangen nog steeds belangrijk, maar daar komen dan andere maatregelen en technische oplossingen bij om de power quality te verbeteren. Op die manier pas je de kennis van beide onderwerpen toe.

Geurts van Kessel vult aan: “Fabrikanten van apparatuur en netbeheerders moeten integraal naar de kwaliteit van het elektriciteitsnet kijken. Niet alleen focussen op het spanningsniveau, maar aanpassingen doorvoeren die bijdragen aan een betere kwaliteit van de elektriciteit. Die beweging moeten we maken. Zodat de levensduur van het net langer wordt en we daarmee voorkomen dat de stroom uitvalt.”