ESP-lab: kathedraal van de elektrotechniek

Op 1 oktober is in het monumentale onderkomen van het voormalige hoogspanningslaboratorium een nieuw en toekomstgericht laboratorium in gebruik genomen: het Electrical Sustainable Power (ESP)-lab.

Hernieuwbare energie moet de plaats innemen van fossiele energie op straffe van een klimaatramp. Maar hoe bouw je een solide elektriciteitsnet uit wisselende bronnen zoals zonne- en windenergie? Daar is (voor 20 miljoen euro) het Electrical Sustainable Power lab voor ingericht met onderwijs- en onderzoeksfaciliteiten. De missie van het laboratorium volgens afdelingshoofd prof.dr. Miro Zeman? “De systeemintegratie van nieuwe technologieën en componenten in het elektriciteitsnetwerk.”

De gele zone (1) is ingericht voor zonne-energie. Hier worden zonnecellen beproefd en slimme modules ontwikkeld. PV (photovoltaic) is een van de belangrijkste toekomstige energietechnologieën. Met een enorm zonnedak (2) speelt het ESP-lab daar op in. De andere belangrijke bron is windenergie, vooral afkomstig uit grote (offshore) windparken. Dit deel van het lab (3) is ingericht voor de optimalisatie van elektro-mechanische omzetting in turbines en integratie van de productie van meerdere turbines. In de groene sector (4) vindt onderzoek plaats naar intelligente gelijkspanningsnetwerken (DC grids), vermogenselektronica, elektrische mobiliteit en opslag. Transport van elektriciteit over grote afstand vindt plaats bij hoge spanningen om verliezen te beperken.

De rode sector (5) is gereserveerd voor hoogspanning en transportnetwerken. Daaronder valt ook praktisch onderzoek naar hoogspanningskabels en -verbindingen.

De combinatie van hoge spanningen (van meerdere 100 duizend volt) en het meten van minieme lekstroompjes vereist geavanceerde meettechniek. Een speciale rol is weggelegd voor de huizenhoge impulsgenerator (6) en de omringende hoogspanningstransformatoren in de hal. Die kunnen spanningen van 4 miljoen volt opwekken - een Europees record voor academische laboratoria volgens de beheerder - om hoogspanningscomponenten te testen of om apparatuur te beproeven op de bestendigheid tegen elektromagnetische pulsen. Om dezelfde reden zijn de omliggende laboratoria en werkruimten afgeschermd met een soort gorillagaas (7) dat hier functioneert als Kooi van Faraday (om elektromagnetische straling buiten te sluiten). Wat voor invloed de toestroom of het wegvallen van een grote energiebron als een offshore windpark heeft op de stabiliteit van het Nederlandse elektriciteitsnet is te berekenen met de Real Time Digital Simulator. (8). Dit paradepaardje van de netwerksector is een digitale tweeling van het Nederlandse transportnetwerk.  Deze supercomputer kan de gevolgen van verstoringen in realtime berekenen.