23 Oct 2015

DC in plaats van AC/DC is innovatie 2015

Groene Breinbreker

Kiezen voor gelijkstroom (DC) in plaats van wisselstroom (AC) kan onvoorstelbare hoeveelheden energieverlies besparen. Dat besef begint nu door te dringen en moet volgens hoogleraar Ad van Wijk als de belangrijkste systeeminnovatie van 2015 worden beschouwd.

Van Wijk maakt deel uit van het Groene Brein, het netwerk van duurzame wetenschappers in Nederland. Dit jaar begon hij aan de realisatie van ‘The Green Village’ bij de TU in Delft, waar geen energieverlies meer is omdat de wisselstroom (AC) uit grote energiecentrales eerst moet worden omgezet in gelijkstroom (DC), zodat alle elektrische apparaten kunnen werken. The Green Village wekt de eigen stroom op en dat is gelijkstroom.

Groene Breinbreker: Wat is de meest duurzame innovatie op energiegebied in 2015?

Antwoord prof. dr. Ad van Wijk (1956): Van Wijk zit als hoogleraar Future Energy Systems aan de TU in Delft bovenop alle innovaties die zijn vakgebied raken. Als oud-CEO van Econcern is hij bovendien niet alleen natuurkundige, maar ook nog eens ondernemer. 

Van Wijk komt niet zomaar tot zijn antwoord, maar neemt eerst een ruime bocht, ietwat verontschuldigend. Wanneer hij uiteindelijk bij zijn antwoord aankomt, verwijst hij naar de Wikipedia, voor wie niet weet dat AC/DC niet alleen de naam van een rockband is met wereldhits als ‘Highway to Hell’ en ‘Whole Lotta Rosie’. DC staat voor Direct Current, oftewel gelijkstroom. AC betekent Alternate Current, in het Nederlands wisselstroom. Gelijkstroom is wat alle elektrische apparaten in huis gebruiken, wisselstroom is wat er in de meterkast in huis binnenkomt, aangeleverd door energieleveranciers. 

Maar Van Wijk wil eerst uitleggen hoe hij erbij komt om dit onderwerp dat ruim een eeuw geleden al leidde tot ‘The Battle of the Currents’ tot innovatie van 2015 uit te roepen.

Van Wijk: “Ik was de afgelopen dagen in Berlijn bij de bijeenkomst van een Europees energieprogramma. Ik hield er een verhaal en 150 start-ups presenteerden zich. Met deze Groene Breinbreker in het achterhoofd heb ik gekeken of ik hier een keuze uit zou kunnen maken. Ik zag heel veel interessante vindingen. Een Nederlands team presenteerde een nieuw type ontwerp wasdroger die niet langer droogt met verwarmde lucht, maar met de temperatuur die de lucht heeft. Door niet meer te verwarmen, maar de was droog te blazen, bespaart deze technologie 80 procent op de energievraag. En die is heel hoog van wasdrogers, dat weet iedereen: het zijn stroomvreters. Je hoopt dat zo’n bedrijfje Eco-Dryer Systems in Apeldoorn die technologie weet weg te zetten bij fabrikanten als Bosch.

Ook hartstikke leuke technologie is die van het bedrijfje Prodrone. Dit bedrijfje ontwikkelde een technologie om met drones de bladen van windturbines heel nauwkeurig te kunnen inspecteren op scheurtjes of metaalmoeheid. Normaal doe je dat met een camera vanaf de grond. Dat is minder zorgvuldig, want door de drone te programmeren kun je steeds op dezelfde afstand controleren. Ook offshore op 250 meter hoogte, met sterke wind. Dat is heel bruikbaar.

Maar ja, als je me nu vraagt: is dit de innovatie van het jaar, dan zeg ik toch nee. Het zijn eerder allemaal puzzelstukjes, allemaal nodig om die grote puzzel van duurzame energie te kunnen leggen. Maar het zijn niet de baanbrekende innovaties van het jaar 2015. Dan moet je toch meer naar systeeminnovaties zoeken, maar daar geldt weer voor: zo’n doorbraak is lastig aan een enkel jaar vast te plakken. Dat zijn processen die jaren duren, zoals de opkomst van 3D-printen. Daardoor kan de hele maakindustrie veranderen, productie uit verre landen kan terugkomen naar Europa. Je kunt enorm gaan besparen op transportkilometers, op het voorkomen van productie-afval, op het voorkomen van overtollige voorraden. Je maakt elk product zonder afval en zonder er meer van te maken dan je nodig hebt. Dat soort veranderingen krijgen een grotere impact op het energielandschap dan de meeste mensen verwachten. Het Internet of Things is ook geen uitvinding van een jaar, maar ook een systeemverandering, omdat het ons energiegebruik veel beter kan controleren, besturen en behandelen.

Dit jaar is wel de fundamentele vraag omhoog gekomen of we ons elektriciteitsnet moeten omschakelen van wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC). De situatie is nu zo dat alle elektrische apparaten de aangeleverde wisselstroom moeten omzetten naar gelijkstroom. In elk apparaat zit een omvormer die dat doet, bij het opladen van batterijen worden ze soms zelfs erg heet.

Met de opkomst van zonnepanelen vragen steeds meer mensen zich af waarom de gelijkstroom die de PV-panelen leveren door een dure omvormer moet worden omgezet naar wisselstroom die vervolgens door alle apparatuur weer wordt teruggezet naar gelijkstroom. Eigenlijk kun je die gelijkstroom gelijk gebruiken voor het apparaat. Als je de batterij van een elektrische auto gebruikt als accu heb je nog eens een extra omzetting. En bij elke omzetting is er 3 tot 5 procent verlies.

Grote energiegebruikers beseffen wat die besparingen kunnen opleveren. Ik zie dit jaar een doorbraak op schepen en bij datacenters. De omzetting van AC naar DC levert enorme warmte op en dus ook kosten om te koelen, de omvormers vragen ook heel wat bedrijfsruimte.

In Delft is aan de bouw van The Green Village begonnen, volledig op gelijkstroom.

Het is een correctie op de geschiedenis. Thomas Edison, de uitvinder van de gloeilamp, wilde al meteen gelijkstroom. Maar Tesla, die bij energieproducent Westinghouse werkte, kreeg het voor elkaar om het netwerk met wisselstroom te voeden, omdat hij de spanning naar een hoger niveau kon brengen. Nu, 115 jaar later, is de situatie totaal anders en kun je energiesystemen lokaal opbouwen, met PV-panelen en windmolens, die door de interne omzetting ook energie verliezen. Het argument van Tesla vervalt daarmee. De hoogspanningskabel van Noorwegen naar Nederland wordt al gevoed door gelijkstroom, op land wordt dat weer op wisselstroom omgezet en in de huizen en kantoren dus weer in gelijkstroom. Zelfs met gelijkstroom van 350 volt kun je al je apparaten nog gebruiken.

Ik zie tal van geïnteresseerde partijen, van ABB tot Siemens tot mensen als Harry Stokman van Direct Current die al jaren ijveren voor gelijkstroom en steeds meer gehoord worden.

De drempel is nu nog de grote onbekendheid van dit onderwerp. En het probleem is dat leveren van gelijkstroom niet mag volgens de huidige wet- en regelgeving. Omdat wetgeving per definitie altijd achter loopt op ontwikkelingen, lijkt mij het beste om van onderaf het nieuwe gelijkstroomsysteem op te gaan bouwen. Dan kan dat begeleidt worden door de ervaringen via Green Deal-achtige constructies, waar de overheid aan tafel zit.”

Stel gratis uw eigen vraag

Dit is de negende aflevering van de serie Groene Breinbrekers. Elke week zal op de website van P+ een praktijkvraag worden gesteld aan een van de 80 wetenschappers die aan het netwerk Het Groene Brein zijn verbonden. P+ roept het bedrijfsleven op eigen vragen te mailen. Beantwoording hiervan is gratis. Over een uitvoeriger onderzoek kan altijd gepraat worden. Vraag mailen naar: editor@p-plus.nl





Reacties op dit bericht

bob dammann ()
Al jaren heb ik gesteld dat gelijkstroom in huis veel effectiever zou zijn. Door de commercie zijnwe naar ac gegaan (centrale opwekking), terwijl tesla al voor dc in elk huishouden was. transport van dc geeft nog veel verlies, maar als we ter plaatse gelijkstroom opwekken, zonnepanelen, windmolens, accu's, dan is het probleem van de transport opgelost. gelijkstroom is voor de huishoudens in ieder geval een veel zuiniger methode. voor de weinige apparaten in huis die op wisselstroom draaien kunnen we voorlopig een omvormer gebruiken. De rest, electronica, lampen kunnen direct aangesloten worden. natuurlijk zijn we nu aan een overgangssituatie bezig. Volgens mij is de toekomst voor een gelijkstroomhuis.
Ruud van Meijgaard ()
Vraag: Hoe krijg ik nu mijn wisselspanningshuis onafhankelijk van het net omgebouwd naar een gelijkspanningshuis, gevoed door zonnepanelen opslag in 24V (?) Accu's.
G R Goudsmit ()
Gelijkstroom heeft vele voordelen , niet alleen een fors lager energie verbruik en minder transport verliezen , ook de hoeveelheid verbruikt materiaal zoals koper , aluminium , neodium wirdt fors minder. Ik heb de afgelopen 8 jaar fossielvrije jachten gebouw aangedreven door gelijkstroom voor de motoren en vele andere apoaraten aan boord , een en al winst op verbruik en materiaal
B. Vonk ()
Het is wel wat een gekleurd verhaal: Edison de uitvinder, Tesla welke bij energieproducent Westinghouse werkte... Westinghouse en Edison waren beide industrialisten (octrooi opkopers). Tesla, de enige uitvinder en techneut in dit verhaal, had als enige een degelijk onderbouwde argumentatie (voor het AC verhaal) in plaats van bangmakerij. Het heeft beide voor en nadelen zoals altijd, maar het balanceren van de vermogens op (inter)nationaal niveau door middel van de 50 Hz drift, het schakelen van grote kortsluitvermogens (dankzij de nuldoorgang) en relatief efficiƫnte en betrouwbare omzetting van enorme vermogens en polarisatie bij DC, verwacht ik geen algemene overgang naar DC. Eilanden (plants, datacenters, flats, huizen) waar grote vermogens op centraal niveau worden omgezet van AC naar DC kunnen natuurlijk wel efficiƫnt, veilig en betrouwbaar zijn. Net als OV wellicht. Analoog met PC's waar niet op elke kaart een converter zit, maar dit ook in de centrale voeding eenmalig wordt omgezet, wat in de hele PC wordt gebruikt. Voor een tegengeluid (maar wel een realistischer beeld van de impact en grootsheid van Tesla: http://theoatmeal.com/comics/tesla)
martien spitzen ()
http://www.fotonenboer.nl/?Techniek:. Is hier al meer ervaring mee ? Het lijkt mij voor vaste opstellingen duurzaam en goedkoop.
Arjan Zwarteveen ()
Consumenten worden steeds vaker ook producenten van elektriciteit. Ons huidige AC-net met en centrale productie en distributie is daar niet voor ontworpen. De beste keus nu zou een de-centraal DC-net zijn. Het huidige netwerk kan dan tot 40% meer worden belast zonder een kabel te vernieuwen als er omgeschakeld wordt op DC. Dat is met de opkomst van e-mobiliteit en prettig vooruitzicht. De 3 tot 5 procent omzetverliezen in converters (AC/DC) zijn de kers op de 'energie-taart'. Lees de interessante visie het boek 'groot gelijk' van http://www.gelijkspanning.org/nl/
Thierry Sanders ()
3 vragen: 1. Innovatief? Had Nicolai Tesla hier zich ook niet hard voor gemaakt zo'n 100 jaar geleden in zijn gevecht met Westinghouse. Die hij helaas verloor. 2. 5% besparing in energie. Wat zijn de eenmalige kosten om over te schakelen, motoren, transformators, versterkers, etc? 3. Waren er niet problemen met DC over grote afstanden?
pieter arkesteijn ()

er is reeds uitgerekend wat het betekent als alle huishoudens in India om schakelen met hun huishoudeliijke apparaten en mobiel telefoons op de directe gelijkstroom van de zonne energie, het scheelt kolencentrales....kortom juist in landen met veel zon, zuid oost azie, is de keuze voor gelijkstroom een fundamentele systeem innovatie waarmede een belangrijke stap , een systeem stap, vooruit wordt gezet, scheelt heel veel kolen centrales....trouwens vliegtuigen hebben ook DC aan boord !