Wie kent geslaagde voorbeelden DC power distributie?

Er zijn een paar netbeheerders aan 't experimenteren. Een pilotproject heet 't dan. Is goed voor teamleiders, projectmanagers, projectleiders. Kunnen ze in d'r cv zetten. Stedin was ergens bezig met de aanleg van een industriewijk, in ieder geval zouden de lichtmasten in die wijk op DC aangesloten worden. Maar ik hoor er niet veel meer over.

In een BE dagblad heb ik ergens gelezen dat overschakelen naar DC in gelijk welke vorm niet rendabel zou zijn, de kosten/baten zijn veel te hoog en dat zal dus een utopie blijven.

Ik denk dat de discussie deels niet zo heel relevant is omdat er steeds betere omzetters komen.
Als die zich ohms gedragen is de overgebleven discussie het verschil in kosten en het rendement tussen AC/DC, AC/AC en DC/DC converters in de ouderwetse (koper-en-blik) en de moderne (zand) uitvoeringen.
Als het eenmaal goedkoop standaard spul is zullen er ook converters komen die 'gewoon' alles kunnen.

Converteren moet je toch, anders worden de kabels te duur

Wat mij wat lastiger lijkt bij een DC-net op distributieschaal (transformatorhuisjes tot centrales) is beveiliging en veiligheid.
Allicht wordt schakel- en beveiligingsapparatuur echter ook "solid state".

[edit]
En een linkje naar dit project mag hier niet ontbreken lijkt me: https://altpwr.net

Op de universiteit van Aachen wordt momenteel een groot project opgezet als toevoeging aan het huidige medium voltage grid. Als eerste wordt er voor 5 MW een net aangelegd, dit wordt in de toekomst misschien verlengd naar het avantis industrie terrein.

https://www.eonerc.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaa…

Daarvoor zijn trouwens beste leuke IGBT en IGCT(onderzoek project) converters voor nodig

In grotere machines gebruik ik 700Vdc, da's redelijk standaard.

Op 19 maart 2017 14:12:52 schreef Aart:
Wat mij wat lastiger lijkt bij een DC-net op distributieschaal (transformatorhuisjes tot centrales) is beveiliging en veiligheid.

Op 19 maart 2017 18:24:14 schreef Titatommeke:
Op de universiteit van Aachen wordt momenteel een groot project opgezet als toevoeging aan het huidige medium voltage grid.

Nou, het antwoord staat in dit document op pagina 10 Hoofdstuk 4.2 onder 4.2.1 Strategy: Omdat er geen vermogensschakelaars bekend zijn voor DC bij 10kV die de te verwachten stroom bij sluiting kan schakelen, word er beveiligd en geschakeld vóór de omzetter. Dan gaat dus bij een sluiting de hele ring eruit, waar je bij toepassing van 3 of 10 of voor mijn part de hedendaagse 23kV, je ring openzet in de midden. Gaat er dan wat kapot, dan maak je het defecte deel vrij en repareert de boel.
Bij deze voorgestelde configuratie heb je dubbel zoveel uitval minuten, ook al is het nieuwe aanleg, immers je moet het met nieuwe aanleg op de ouderwetse manier vergelijken.

https://www.eonerc.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaa…

Op het dit moment is de verkrijgbare switch gear inderdaad niet goed genoeg voor DC grids.
Daarbij komt ook nog dat in het geval van kortsluiting in een conventioneel net de transformatoren de stroom begrenzen door hun impedantie. Bij een DC-DC converter heb je de flexibiliteit van de converter, maar mocht je pech hebben dat in een van de legs van de converter beide IGBT's in sluiting gaan dan heb je wel een probleempje.
Persoonlijk denk ik trouwens dat de switch gear er wel komt als er vraag naar is...

Daarom zijn de zekeringen voor dit soort toepassingen ook gruwelijk duur. Dat begint bij ongeveer 50 euro per stuk maar kan al snel oplopen naar veel onplezieriger bedragen. Puur om een enorme klap te voorkomen.
Altijd zuur om zoveel geld te betalen voor iets dat als enige functie heeft stuk te gaan.

@blurp

Van DC netten in woningen die de hobbysfeer ontstegen zijn?

Zonnepanelen zijn ook DC.

Hangt trouwens af wat je als ondergrens kiest m.b.t. een DC net.
Ander voorbeeld vormen de grote accu's van een duikboot.

Op 19 maart 2017 18:24:14 schreef Titatommeke:
Op de universiteit van Aachen wordt momenteel een groot project opgezet als toevoeging aan het huidige medium voltage grid. Als eerste wordt er voor 5 MW een net aangelegd, dit wordt in de toekomst misschien verlengd naar het avantis industrie terrein.

https://www.eonerc.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaa…

Die is leuk!. Overigens kreeg ik de indruk dat het alleen een (technische) haalbaarheidsstudie is, niet dat het uitgevoerd is.
Wat ik ook mis in dat verhaal zijn de voordelen: Er wordt en-passant gehint op geen gedoe met reactief vermogen, maar erg uitgebreid wordt er niet op ingegaan. En een economische analyse ontbreekt volledig.

Op 19 maart 2017 18:31:07 schreef GJ_:
In grotere machines gebruik ik 700Vdc, da's redelijk standaard.

Is dt niet gewoon gelijkgericht 3-fase 380V?

Op 19 maart 2017 19:50:25 schreef rbeckers:
@blurp
[...]
Zonnepanelen zijn ook DC.

Hangt trouwens af wat je als ondergrens kiest m.b.t. een DC net.
Ander voorbeeld vormen de grote accu's van een duikboot.

Zonnepanelen zou ik toch geen distributienet willen noemen, eerder een
(groot uitgevallen) apparaat. Uiteindelijk zit aan vrijwel elke set van hooghuit 20-30 panelen een omvormer die er zo snel mogelijk 50Hz AC van maakt.

En een duikboot lijkt me helemaal duidelijk een niche. Net als een Tesla (de auto)..

nou weet ik wel dat het volgende niet zo heel veel zegt , maar 700 VDC in een machine heb ik nog nooit van gehoord. wat voor machines zijn dat eigenlijk ?

De voordelen volgens Aachen:
-De combinatie van voltage en frequentie bij AC netten zijn steeds moeilijker te handhaven door toetreding van allerlei renewable sources.
-Bijna alles werkt op DC, waarom dan met een AC net werken
-Lagere verliezen door dat je geen reactieve power meer transporteert (cos(phi)=1) + pure weerstand (Z=R+0)
-Bulk materiaal wordt steeds duurder terwijl power electronics goedkoper wordt. Door dat je in een dc-dc converter 'zelf'de switching frequency kan bepalen kan je gebruik maken van het feit dat een transformator kleiner kan worden naarmate de frequentie groter wordt. (Een 5MW 3 fase transformator is dan ongeveer een kubus van 1x1x1)

Vooral het invoeren van renewables is het belangrijkste punt. Nu worden er vaak ,stiekem, zonnenpanelen afgeschakeld door de netbeheerders omdat ze anders in de problemen komen met de marges (De inverters op zonnenpanelen schakelen af voordat de bovengrens van de netspanning bereikt is). Met een converter heb je meer ruimte dan met een online tapchanger op een transformator van een MV->LV huisje om dat vermogen te transporteren zonder dat je buiten de marges komt

Ik vind dat rijtje voordelen wat die jongens opsommen misleidend. Die distributiekabel met z'n 5 aansluitingen is slechts te beveiligen met die 5MVA trafo er tussen. Zou dit stukje distributienet zijn aangesloten op een groter DC net, dan zou je de grootste problemen hebben met schakelen en beveiligen. Die HVDC verbindingen zijn ook beveiligd aan de AC kant. Daar zit ook bijna altijd een regeltrafo tussen met een tamelijk hoge impedantie. Gewoon om ervoor te zorgen dat de boel een beetje heel blijft bij een onverhoopte kabelstoring. Hoe meer van die gelijkspanningverbindingen, hoe meer kans dat er een keer iets stuk gaat, btw.
Weet iemand trouwens wat er in de tussentijd allemaal verbeterd is aan XLPE kabel? De NorNed link is nog papier/olie isolatie, in het document spreken ze van het succes van XLPE in deze techniek. Jaren geleden moest iedere monteur en VDer z'n handzame gelijkspanningtester weggooien, die testspanning zou waterbomen in het isolatiemateriaal maken.

Op 19 maart 2017 20:23:27 schreef Titatommeke:
De voordelen volgens Aachen:
-De combinatie van voltage en frequentie bij AC netten zijn steeds moeilijker te handhaven door toetreding van allerlei renewable sources.

Prima op te lossen door eisen te stellen aan de kwaliteit van die renewable sources. Een goede zonnepaneelinverter kan vrijwel iedere cos(phi) leveren die je wil, desnoods dynamisch.

-Bijna alles werkt op DC, waarom dan met een AC net werken

Aachen suggereert 10kV DC. Wat werkt er op 10kV DC?

-Lagere verliezen door dat je geen reactieve power meer transporteert

Daar kan ik inkomen. Maar een AC-DC-AC converter bij de bron van dat reactieve vermogen lost dat ook op, en is net zo duur als een DC-AC converter bij die bron. Zie ook de (al bestaande) power-factor correctie op beter/grotere schakelvoedingen.

-Bulk materiaal wordt steeds duurder terwijl power electronics goedkoper wordt. Door dat je in een dc-dc converter 'zelf'de switching frequency kan bepalen kan je gebruik maken van het feit dat een transformator kleiner kan worden naarmate de frequentie groter wordt. (Een 5MW 3 fase transformator is dan ongeveer een kubus van 1x1x1)

De meeste bulk zit in de kabel zelf. Daar verandert DC niets aan.
Verder geld, dat als je de schakelfrequentie opvoert dat 50Hz op een gegeven moment vergelijkbaar is met 0Hz. Een snelle schakelvoeding kan net zo makkelijk 50Hz maken als 0Hz. Alleen ik vermoed dat het economisch nog steeds voordeliger is om een 50Hz 5MW trafo te maken dan om een 5MW schakelvoeding te maken, bij spanningen van 10kV.

Vooral het invoeren van renewables is het belangrijkste punt. Nu worden er vaak ,stiekem, zonnenpanelen afgeschakeld door de netbeheerders omdat ze anders in de problemen komen met de marges (De inverters op zonnenpanelen schakelen af voordat de bovengrens van de netspanning bereikt is). Met een converter heb je meer ruimte dan met een online tapchanger op een transformator van een MV->LV huisje om dat vermogen te transporteren zonder dat je buiten de marges komt

Als de netspanning te hoog wordt door de zonnepanelen (ik ga even uit van consumenten-installaties) dan is de ohmse weerstand van het net te hoog. Dat los je niet op met DC. De enige reden om met een converter meer ruimte te hebben dan met een tap-changer is als de converter erop ontworpen is. Een tapchanger kun je voor exact dezelfde range ontwerpen als een converter, en nog wel makkelijker ook (converters verliezen heel snel efficiency als de ingangs/uitgangsspanningsverhouding veranderd. "ouderwetse" transformatoren hebben dat veel minder)

Op 19 maart 2017 22:17:36 schreef blurp:
De meeste bulk zit in de kabel zelf. Daar verandert DC niets aan.

Bij gegeven kabel kan je bij gelijkspanning ca 40% meer vermogen transporteren dan bij wisselspanning. De isolatie moet berekend zijn op de hoogst toelaatbare spanning en U_RMS bij wisselspanning is 0,7 x piekspanning en bij gelijkspanning is U_RMS 1 x de piekspanning.

Verder geld, dat als je de schakelfrequentie opvoert dat 50Hz op een gegeven moment vergelijkbaar is met 0Hz. Een snelle schakelvoeding kan net zo makkelijk 50Hz maken als 0Hz.

Dat zie ik in de praktijk totaal niet voor me. Zou je met een schakelende voeding zonder uitgebreide filtering een 50Hz sinus kunnen bouwen? Het is misschien wel bijna 0Hz maar ik denk dat een sinus generen toch meer werk is dan een gelijkspanning.

Ik dacht dat er bij Philips ooit een onderzoek geweest is om in huis een DC net te leggen.
De conclusie was dat het veel te duur was.
De problemen waren onder andere:
- Meer corrosie van verbindingen.
- Het afschakelen van DC is een regelrechte ramp.

Vooral de laatste is een groot probleem, in de schakelaars moeten vonkblus kamers gemaakt worden die de "arcing" moet tegen gaan (en of magneten toevoegen). In de huidige inbouw potten is daarvoor te weinig ruimte. Dit maakt alles behoorlijk wat duurder.

Een andere optie is SSR's gebruiken in de schakelaar maar ook dat is relatief duur tov de huidige "el cheapo" AC schakelaar.

Er is vast wel ergens een rapport te vinden waar dit onderzoek in staat.

P.S. Nog een wel geslaagd voorbeeld: PoE (power over ethernet).
Philips gebruikt oa dat in zijn intelligente LED bakken.

Hoe ze het daar deden weet ik niet helemaal, maar als voorbeeld van geslaagde installaties mag New York denk ik niet ontbreken. Laatste eilandbedrijf deze eeuw afgeschaft meer vroeger toch nog een veel groter net geweest.

Overigens hebben in Nederland vroeger ook gewoon DC-netten gelegen, vandaar de nood aan universeeltoestellen.

[Bericht gewijzigd door maartenbakker op zondag 19 maart 2017 23:56:00 (20%)]

Het afschakelen van DC is een regelrechte ramp.

DC is m.b.t. (af)schakelen lastiger dan AC. Maar geen ramp.
Een 3kVA UPS doet niet veel meer dan continu DC schakelen.
Dat een automaat, relais of schakelaar, meer moeite heeft om DC te schakelen dan AC is eerder een gegeven dan een ramp.

Op 19 maart 2017 20:21:13 schreef trix:
nou weet ik wel dat het volgende niet zo heel veel zegt , maar 700 VDC in een machine heb ik nog nooit van gehoord. wat voor machines zijn dat eigenlijk ?

Als je een frequentieregelaar als DC voeding gebruikt krijg je vanzelf 700Vdc. Die kun je prima gebruiken om meerdere andere drives mee te voeden. Dit heeft nogal wat voordelen in bv grote walsstraten maar ook bijvoorbeeld in de trekkenbesturingen van theaters, waar er vaak tientallen tot over de honderd motoren uit gevoed worden.

in de bijlage een wel heel grove schematische voorstelling.

REGEN.pdf

Op 19 maart 2017 22:54:12 schreef maartenbakker:
Dat zie ik in de praktijk totaal niet voor me. Zou je met een schakelende voeding zonder uitgebreide filtering een 50Hz sinus kunnen bouwen? Het is misschien wel bijna 0Hz maar ik denk dat een sinus generen toch meer werk is dan een gelijkspanning.

Filtering voor 50Hz is vrijwel gelijk aan de filtering voor DC. In de praktijk wil je van de meeste schakelvoegingen een load-response die veel sneller is dan de flanken van de 50Hz. Sowieso, als je schakelfrequentie 100kHz is, dan maakt het niet veel uit of je uitgangsfilter een laagdoorlaat heeft met kantelpunt op 10Hz of 1KHz. 1kHz is makkelijker, en ruim boven de 50Hz.

Op 19 maart 2017 23:55:23 schreef maartenbakker:
Hoe ze het daar deden weet ik niet helemaal, maar als voorbeeld van geslaagde installaties mag New York denk ik niet ontbreken. Laatste eilandbedrijf deze eeuw afgeschaft meer vroeger toch nog een veel groter net geweest.

Ik vind een afgeschaft DC-net juist een voorbeeld dat DC geen goed idee is....

Op 19 maart 2017 23:45:00 schreef henri62:
P.S. Nog een wel geslaagd voorbeeld: PoE (power over ethernet).
Philips gebruikt oa dat in zijn intelligente LED bakken.

PoE is wel een leuke ja, hoewel het veel op de -48V van telecom lijkt (alleen veel meer elektronica eromheen, en een uitgebreid onderhandelingsprotocol voordat je vermogen kunt ontvangen)
Ik wist niet dat het ook voor andere dingen dan voip-telefoons gebruikt werd.

USB-C gaat hier ook op inspelen.

Verder sprak ik eens iemand die druk bezig is met de infrastructuur en standaarden voor gelijkspanningsnetten.

http://directcurrent.eu/nl/bedrijf

Groet,
Giovanni

Op 20 maart 2017 13:43:35 schreef blurp:
[...]
Ik vind een afgeschaft DC-net juist een voorbeeld dat DC geen goed idee is....

Een relatie wordt juist als geslaagd beschouwd als deze aan zijn einde komt door het overlijden van 1 of beide deelnemers. Even kort door de bocht vergeleken, maar een systeem dat het meer dan een eeuw uithoudt en zelfs loont om de laatste stukjes nog in eilandbedrijf in stand te houden tot de boel echt oud en versleten is... Zou ik een geslaagd voorbeeld willen noemen.

P.S. Ik wist ook niet dat PoE voor verlichting gebruikt werd, maar wel voor allerhande netwerkapparaten tot anorexic clients aan toe.

[Bericht gewijzigd door maartenbakker op maandag 20 maart 2017 14:30:43 (11%)]

Inderdaad, de nieuwe USB standaard lijkt een hele leuke optie voor een lokaal DC net voor kleine verbruikers (licht, computer, radio), ook mobiel en in combinatie met een accu of PV als backup bij uitval.
Mijn voornaamste bezwaar is dat het op het eerste gezicht technisch nogal complex leek, maar allicht valt dat over een tijdje met de juiste hardware en libraries praktisch erg mee

We wisselen zo wel lekker van schaal