De TU Delft neemt morgen, vrijdag 1 oktober, een nieuw laboratorium in gebruik: het Electrical Sustainable Power Lab (ESP). Onderzoekers gaan er nieuwe componenten ontwikkelen, met elkaar integreren en testen voor het elektriciteitsnet van de toekomst.

Op de Technische Universiteit Delft hadden ze al een hoogspanningslab, maar dat is in twee jaar bouwen en verbouwen omgetoverd in het Electrical Sustainable Power Lab, kortweg ESP Lab. Morgen, 1 oktober, gaat het officieel open met een kleine ceremonie.
 

1,5 miljoen volt

Foto’s van het lab doen denken aan de meest wilde sciencefictionfilms. Metershoge donkerblauwe pilaren met grijze donutvormen eromheen vallen het meeste op. ‘Dat zijn transformatoren, die spanningen kunnen opwekken tot wel 1,5 miljoen volt’, vertelt hoogleraar Miro Zeman, de initiatiefnemer. ‘Zulke hoge spanningen hebben we nodig om de isolatie van hoogspanningskabels te testen.’
 

Laagjes netjes neerleggen

Het testen van dit soort (grote) vermogenselektronica is echter maar één van de functies van het laboratorium. Onderzoekers werken er ook aan nieuwe materialen voor zonnecellen en -panelen. Het rendement daarvan kan nog verder omhoog, en de cellen kunnen worden geoptimaliseerd voor de absorptie van verschillende kleuren licht. ‘Het actieve gedeelte van een zonnecel bestaat uit verschillende dunne laagjes’, zegt Zeman. ‘Maar die zonnecel werkt alleen optimaal als die laagjes heel netjes zijn neergelegd. Dat testen we hier.’
 

Huishoudelijke apparaten gebruiken elektriciteit uit de auto

Ook een speciale, aan de TU Delft ontwikkelde tweerichtings-omvormer gaat in het nieuwe lab op de testbank. Dit apparaat zet de gelijkspanning uit zonnepanelen op het dak van een huis om in gelijkspanning waarmee een elektrische auto direct is op te laden. Maar de stroom kan ook in tegengestelde richting lopen: huishoudelijke apparaten maken dan gebruik van de elektriciteit uit de batterij in de auto.

Nu gaat dat nog heel omslachtig. Staat een elektrische auto op dit moment in een wijk aan de laadpaal, dan kan hij wel stroom krijgen van een dak vol zonnepanelen vlakbij, maar die stroom is eerst omgezet van DC (gelijkstroom) naar wisselstroom (AC, in het lichtnet) en weer terug, van lichtnet naar laadpaal. Zeman: ‘Zonde, want bij elke omzetting treden verliezen op.’
 

Foto pxfuel.com

 

Half Nederland duurzamestroomproducent

Volgens de hoogleraar is de grootste uitdaging om het elektriciteitsnet voor te bereiden op de energietransitie. ‘Ons huidige lichtnet is veertig jaar geleden klaargemaakt. Toen zag nog niemand aankomen dat half Nederland duurzamestroomproducent zou worden.’

Om te voorkomen dat overal extra stroomkabels in de grond moeten worden gelegd, is er snel behoefte aan slimme oplossingen. Zodat die stroom uit de zonnepanelen op onze daken meteen in de straat kan worden gebruikt. ‘Ons stroomnet heeft behoefte aan lokale opslag. Dat kan met buurtbatterijen of door stroom om te zetten in waterstof. Al die opties gaan wij onderzoeken, samen met partners als TenneT, Stedin en Liander.’
 

Hele keten

Het unieke van het ESP-lab is dat de hele keten kan worden geanalyseerd. Dus niet alleen de losse componenten, maar ook hoe die op elkaar inwerken. De interacties tussen de vele duizenden onderdelen van een compleet stroomnet worden gesimuleerd in een digital twin, een kopie van dat stroomnet, die op een supercomputer draait. 

Die simulatie moet ons land gaan behoeden voor dure fouten. ‘Een netbeheerder gaat niet zomaar aanpassingen doen. Pas als we in de simulatie hebben aangetoond dat het gebruik van een nieuwe component goed werkt, dan gaat een Stedin of een Liander over tot de aanleg in de praktijk’, aldus Zeman.




Foto's TU Delft