Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Hoe zorgt men ervoor dat al die generatoren netjes exact 50 Hz van hetzelfde voltage produceren én precies met elkaar in het gareel lopen?
Patrick van den Biggelaar mailt: “In Europa zijn de hoogspanningsnetten aan elkaar gekoppeld. Als de generatoren die de stroom opwekken niet netjes in fase lopen, ontstaan er enorm grote verschilstromen. Vandaar mijn vraag: hoe zorgt men ervoor dat al die generatoren netjes exact 50 Hz van hetzelfde voltage produceren én precies met elkaar in de pas lopen?”
Lees ook: Kunnen we niet veel meer kleine waterkrachtcentrales bouwen?
Stoppen doorslaan
Netten zijn synchroon wanneer ze een gelijke netfrequentie, gelijke fasehoek en vrijwel gelijke spanning hebben. Pas dan kunnen elektriciteitsnetten worden gekoppeld zonder dat er te grote vereffeningsstromen ontstaan (stromen die het spanningsverschil opheffen). Als deze stromen ontstaan, gaan generatoren namelijk vermogen aan elkaar leveren en als die stromen te groot worden, kunnen bij de afnemers de stoppen doorslaan.
Hans Nienhuis van Hoogspanningsnet.com, een onafhankelijke website over de wereld achter het stopcontact, zegt daarover: “Een van de aangename eigenschappen van een driefasennet zoals in Europa is dat generatoren (roterende machines) met behulp van kleine vereffeningsstromen binnen bepaalde grenzen vanzelf synchroniseren met het grotere net waarin ze zijn opgenomen. Daardoor zal elke generator naar het gemiddelde neigen van alle duizenden andere generatoren die samen het net vormen. Wanneer twee netten, of een net en een generator, eenmaal gekoppeld zijn, zal het sterkste net het zwakkere net natuurkundig op sleeptouw nemen, en zo blijven ze vanzelf synchroon. Volgens Nienhuis kun je dat vergelijken met een auto die wordt gesleept.
In het begin zijn er kleine snelheidsverschillen – bijvoorbeeld door wat rek in de sleepkabel – maar op een zeker moment krijgt de gesleepte auto dezelfde snelheid als de sleepwagen.
Zonnepanelen
Van den Biggelaar merkt in zijn mail bovendien op dat het groeiende aantal van aan het net gekoppelde zonnepanelen de zaak kan bemoeilijken. Zonnepanelen leveren immers gelijkstroom, die door een omvormer wordt omgezet naar wisselstroom. En ook die moet keurig in fase lopen met het net, om daarin te kunnen worden opgenomen. Maar volgens Nienhuis is dat evenmin een groot probleem. “Voor omvormers van zonnepanelen is synchronisatie een actief proces. Ze regelen de synchronisatie elektronisch en genereren een spanning met de juiste frequentie en fasehoek.”
Nienhuis voegt hieraan toe dat de omvormers zelf ook het elektriciteitsnet nodig hebben om te kunnen functioneren. Ze lezen voortdurend het signaal van de wisselstroom op het net af, zodat de elektronica in het apparaat zich daarop kan aanpassen. Als de netspanning wegvalt, houdt ook de omvormer ermee op. Zelfs als de zon schijnt.
Deze vraag kon je vinden in KIJK 5/2019.
Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK antwoordt’? Mail hem naar [email protected].