Wie kent ze nog, de oude provinciale nutsbedrijven, zoals de Provinciale Noord-Brabantse Electriciteits Maatschappij (PNEM)? Het bedrijf produceerde en distribueerde elektriciteit in de provincie Noord-Brabant van 1914 tot 1997. Eens per jaar werd aan huis de meterstand opgenomen en viel enkele weken later de afrekening in de brievenbus. Aan dat vertrouwde beeld is in de jaren negentig door Europese wetgeving een einde gekomen. Door privatisering en liberalisering is de elektriciteitsmarkt sindsdien ingrijpend veranderd, zowel voor consument als producent. Huishoudens en bedrijven kunnen sinds enkele jaren zelf hun elektriciteitleverancier kiezen. En niemand is uitgesloten om zelf elektriciteit te produceren. Afvalverwerkingsbedrijven, tuinderijen en agrarische bedrijven maken hiervan intussen volop gebruik en leveren zelf elektriciteit aan het net.

Deze laatste ontwikkeling legt een grotere druk op de bestaande elektriciteitsnetwerken, want die blijven bestaan uit dezelfde elektriciteitskabels als voordien. Om de gevolgen van ‘decentrale opwekking’ door kleinere leveranciers te achterhalen, besloot Senter Novem -gelieerd aan het ministerie van Economische Zaken- om een onderzoeksprogramma op te starten. Frans Provoost (52) werd gevraagd om deel te nemen aan het Innovatiegericht Onderzoeks-Programma ElektroMagnetische Vermogens-Techniek, kortweg IOP-EMVT. De alumnus van de TU/e, die in 1982 zijn bul haalde aan de faculteit Electrical Engineering, is tegenwoordig consultant bij netwerkbeheerder Alliander (voorheen NUON) en heeft veel ervaring met elektriciteitsnetwerken.

Provoost: “Het gedrag en verbruik van huishoudens verandert niet zozeer. Wel het gedrag van het netwerk door decentrale opwekking. Doordat diverse kleinere leveranciers elektriciteit aanbieden, kan de spanning op het netwerk behoorlijk gaan fluctueren. Ik heb gezocht naar een manier om onder die omstandigheden toch een optimale spanning op het netwerk te houden. Maar voordat je daar mee bezig gaat, moet je jezelf de vraag stellen wat zo’n netwerk nu precies is? Wat gebeurt er en wanneer wordt iets nou een probleem, alvorens allerlei hele moeilijke regelingen toe te passen.”

Studies naar decentrale opwek richten zich te vaak op storingen, vindt Provoost. Belangrijk natuurlijk, maar wat gebeurt er de overige tijd? Nederlandse bedrijven en huishoudens krijgen gemiddeld maar eens per vier jaar te maken met elektriciteituitval die ongeveer een uur duurt - een fractie van de operationele tijd en voor Provoost een reden om het over een andere boeg te gooien.

Met netwerksimulaties ontwikkelde Provoost een regelstrategie die gebruik maakt van elektriciteitsopslag en vermogenselektronica. Daarmee worden distributienetwerken getransformeerd tot zogenoemde autonoom regelende netten. Deze netwerken blijven aangesloten op de rest van het elektriciteitsnetwerk, maar vertonen autonoom gedrag, zowel intern als extern, naar de rest van het elektriciteitsnetwerk. De gebruikelijke netopening wordt hierbij vervangen door een intelligent knooppunt dat de vermogensstromen in de verschillende aangesloten richtingen regelt door middel van vermogenselektronica en opslag. Een stel gigantische batterijen als een soort buffer in het netwerk? “Die zijn met de huidige stand van zaken nog niet voorhanden”, geeft Provoost toe. Maar hij heeft op hoofdlijnen gekeken en zich niet willen beperken in zijn theoretische model. Provoost heeft gewoon gezocht naar de beste opties om een elektriciteitsnetwerk zodanig uit te rusten dat het de beste prestaties levert. Hieruit volgen de uitdagingen voor de ontwikkeling van vermogenselektronica en opslagsystemen. Hoewel: het onderzoek is niet louter theorie. Landen zoals Japan, die meer problemen hebben met hun netwerk dan Nederland, beschikken al over redelijke opslagsystemen die steeds kleiner en efficiënter worden. Niet alleen om een grote opwek van elektriciteit op te vangen, maar ook om tijden zonder spanning te overbruggen. “Je zou die opslagsystemen in de toekomst ook kunnen gebruiken als een soort voorraadstations waar elektrische auto’s worden opgeladen.”

Het was niet één van zijn belangrijkste onderzoekspunten, maar Provoost kwam ook op de proppen met een rekenmodel waarmee het lokaliseren van een storing veel sneller verloopt. Als nu in een stadsdeel een elektriciteitsstoring is, moeten monteurs ongeveer twintig of meer elektriciteithuisjes in diverse straten controleren voordat ze weten in welke kabel de kortsluiting zit. Daarna kan worden begonnen met omleiden en doorschakelen, zodat alle woningen en bedrijven weer elektriciteit hebben, waarna de kapotte kabel kan worden gerepareerd. De elektriciteitsuitval kan hierdoor oplopen tot meer dan een anderhalf uur. Met het rekenmodel dat Provoost ontwikkelde, gaat dat efficiënter. Een computer wordt aangesloten op het centrale onderstation en meet alle data. Binnen enkele minuten is duidelijk welke elektriciteitsleiding hapert en kunnen monteurs direct naar de juiste plek worden gestuurd. “En terwijl ze er naartoe rijden, kunnen we instructies geven op welke manier ze de storing kunnen verhelpen. Ook dat scheelt tijd.” (FvO)/.

Frans Provoost verdedigt maandag 28 september zijn proefschrift ‘Intelligent Distribution Network Design’.