Schakelinstallatiekeuze

Hoogspanningsstation Breukelen Schakelinstallatiekeuze

Algemene beoordeling van de eigenschappen van AIS- en GIS-schakelinstallaties t.a.v. thema’s van maatschappelijk belang (TenneT, 2012)

Een openluchtgeïsoleerde of een gasgeïsoleerde schakelinstallatie op hoogspanningsstation Breukelen? In de plannen voor het nieuwe 380/150kV-hoogspanningsstation in Breukelen is TenneT tot op heden uitgegaan van toepassing van een zogenoemde openluchtgeïsoleerde schakelinstallatie (AIS, Air Insulated Switchgear). Recent heeft de gemeente Stichtse Vecht de vraag gesteld of een gasgeïsoleerde schakelinstallatie (GIS, Gas Insulated Switchgear) niet de voorkeur zou verdienen. Dit zou voordelen bieden op het terrein van ruimtebeslag. In deze flyer zet TenneT uiteen wat de voors en tegens zijn van de verschillende installaties. De eigenschappen en de voor- en nadelen van AIS- en GIS-installaties worden vergeleken zodat derden zich een beeld kunnen vormen van de afwegingen die mee kunnen spelen in de afweging AIS- of GIS-installatie. Een keuze tussen GIS en AIS wordt uiteindelijk door de ministers van EL&I en I&M gemaakt in het inpassingsplan (te vergelijken met een bestemmingsplan). In onderstaande tabel wordt het resultaat van de analyse van de verschillen tussen de twee installatietypen samengevat. Vervolgens wordt ter toelichting – na een korte uiteenzetting over de aard van de twee schakelinstallatietypen – ingegaan op de belangrijkste verschillen die uit de analyse naar voren komen.

Thema

AIS

GIS

Continuïteit van de elektriciteitsvoorziening

“Best in class”

Veiligheid

Geen problemen/verschillen zolang men zich bij werkzaamheden aan de veiligheidsvoorschriften houdt

Milieu

“Best in class”

Techniek

Beide technieken zijn bekend en betrouwbaar

Toekomstbestendigheid

Renovaties en aanpassingen relatief eenvoudig en goedkoop uit te voeren

Aanpassingen complex. Beschikbaarheid en kosten van onderdelen op termijn onzeker door gebondenheid aan oorspr. leverancier

Grondbeslag

Groter oppervlak nodig dan GIS, (maar dat is pas nadelig bij extreem ruimtegebrek)

Geringer oppervlak dan AIS (ca. 50%). Wel moet 10-15% extra ruimte worden gereserveerd om vervanging t.z.t. mogelijk te maken

Kosten (bij 380kV-station in standaardsituatie)

Meest efficiënte oplossing

• 15-20% hogere aanlegkosten dan AIS (lagere grondkosten GIS bieden onvoldoende compensatie) • Na aanleg groot kostenrisico i.v.m. leveranciersgebondenheid (de ervaring is dat de kosten op langere termijn veel hoger zijn)

Inpassing in omgeving

Verschijningsvorm verschilt: inpassing situatieafhankelijk Open station met brede opstelling van schakelcomponenten in de buitenlucht

Regelgeving/vergunningen

Langere hersteltijd levert iets groter risico, m.n. bij calamiteiten

Bevat 24 keer meer schadelijk SF6-gas dan AIS; in beginsel showstopper

Dicht station met gehele schakelinstallatie opgenomen in een gebouw

Geen specifieke verschillen

380kV station Oostzaan (AIS)

3

Toelichting Wat is AIS en wat is GIS? Op een hoogspanningsstation (kortweg ‘station’) komen verschillende hoogspannings- en/of middenspanningslijnen en/of -kabels bij elkaar en kan de spanning naar een ander spanningsniveau worden getransformeerd. Zo’n station is dus een knooppunt in het net en op zo’n knooppunt moeten verschillende onderdelen aan/uit kunnen worden geschakeld. De schakelaars en diverse andere installatieonderdelen die onder (hoog-)spanning staan moeten worden geïsoleerd. Bij AIS-installaties (Air Insulated Switchgear) wordt voornamelijk de atmosferische lucht gebruikt als isolatiemateriaal. Alleen de schakelaars zijn geïsoleerd met gecomprimeerd SF6-gas (zwavelhexafluoride). Bij GIS-installaties (Gas Insulated Switchgear) wordt dit SF6-gas niet alleen gebruikt voor isolatie van de schakelaars, maar ook voor de isolatie van andere installatieonderdelen, zoals de parallelle buizen die verschillende onderdelen van het station met elkaar verbinden (de rail). Daarnaast wordt SF6 bij een GIS gebruikt als blusmateriaal in vermogensschakelaars om de spanningsboog te blussen die tijdens het schakelen in de schakelaar ontstaat. De brede toepassing van SF6 in een GIS maakt het mogelijk om de installatie compacter uit te voeren dan een AIS-installatie. Het ruimtebeslag van een GIS is daarom geringer dan van een AIS. Beide installatietypen hebben een verschillende verschijningsvorm. Waar bij een AIS vrijwel alle onderdelen in de openlucht zijn aangebracht en dus ook van buiten het station zichtbaar zijn, heeft een GIS-installatie door de (grote) ombouw meer het karakter van “een grote blokkendoos”.

380kV station Oostzaan (AIS)

wat betreft de verschijningsvorm lijkt een HISinstallatie meer op een AIS- dan op een GISinstallatie. TenneT beheert meer dan 260 stations. In circa 80% van deze stations wordt een AIS-installatie gebruikt, Bijna alle GIS-stations komen voor in het 110- en 150kV-net. Er zijn slechts enkele HIS- en GIS-stations op 220-/380kV-niveau. Er is één HISstation op 380kV-niveau in bedrijf. Sinds 1968 zijn diverse GIS-stations gebouwd door TenneT en haar rechtsvoorgangers, omdat het toen een nieuwe, “veelbelovende” techniek betrof. De meeste van deze GIS-stations zijn nog in bedrijf. Inmiddels is bekend dat GIS en HIS grote nadelen hebben, die hieronder zullen worden beschreven. Daarom bouwt TenneT nog slechts een dergelijke installatie als het echt niet anders kan. De redenen en de achtergronden daarvan worden hieronder toegelicht.

380kV station Meeden (GIS)

Naast de AIS- en GIS-schakeltypen bestaat ook nog een tussenvorm, de HIS (Hybrid Insulated Switchgear). Dit is een schakelinstallatie, die vergelijkbaar is met een GIS, maar waarbij de rail luchtgeïsoleerd is. Een HIS-installatie is daardoor minder compact dan een GIS-installatie. Voor 5

De belangrijkste verschillen tussen AIS, HIS en GIS Oorzaken van verschil­ lende waardering van AIS, HIS en GIS De verschillende beoordeling van de beide installatietypen die volgt uit voorgaande tabel hangt vooral samen met de volgende aspecten: • SF6 • Leveranciersafhankelijkheid • Kosten • Grondbeslag • Verschijningsvorm In onderstaande paragrafen wordt per aspect ingegaan op de achtergronden van de verschillen tussen de schakelinstallatietypen en op de implicaties daarvan.

SF6 SF6 heeft goede isolatie- en bluseigenschappen maar het is een zeer zwaar broeikasgas met een broeikasgaseffect (Global Warming Potential) van ca 23.000 keer sterker dan dat van koolstofdioxide. De levensduur van SF6 in de atmosfeer is meer dan 1000 jaar. Om deze reden is SF6 op de Kyoto-lijst geplaatst van stoffen waarvan het gebruik en de uitstoot tot een minimum moet worden teruggebracht. Waar schakelinstallaties met SF6 worden toegepast zal altijd sprake zijn van enige SF6lekkage naar de buitenlucht. Dit gebeurt hetzij als

1

gevolg van installeren, uitvoeren van onder­ houdswerkzaamheden, fabricagefouten of veroudering van de installatie. Vanzelfsprekend tracht men om SF6-verlies tijdens het gebruik van de installaties zo laag mogelijk te houden (richtlijn is 0,5% per jaar). In alle drie de schakelinstallatietypen wordt SF6 gas toegepast, maar de hoeveelheid SF6-gas in GIS- en HIS-installaties is aanzienlijk groter dan in AIS-installaties. Ter indicatie: op 380kV-niveau zit in een GIS ongeveer 24 keer zoveel SF6 als in een AIS. Bij een HIS is dat 17 keer. Waar een gemiddeld 380kV AIS-installatie circa 500 kg SF6 bevat, is dit voor een 380kV HIS- en GIS-installatie dus respectievelijk circa 8.500 kg en 12.000 kg. Nederland heeft, net als veel andere landen, het verdrag van Kyoto ondertekend. Het minder of niet meer gebruiken van SF6 kan een grote bijdrage leveren om aan de doelstellingen van Kyoto verdrag te voldoen. Op Europees niveau is besloten dat de elektriciteitssector nog wel (zij het onder aangescherpte regels) gebruik kan maken van SF6. Voor een aantal andere sectoren is het gebruik inmiddels verboden.1 Het onderwerp staat op de Brusselse agenda. Initiatieven voor verdergaande regelgeving kunnen niet worden uitgesloten.

De reden waarom SF6 voor de elektriciteitssector is toegestaan, is dat het fysisch voordelen oplevert die nog niet met geschikte alternatieve middelen kunnen worden bereikt (zeer sterk isolerend; goed blusmateriaal).

6

380kV station Meeden (GIS)

Leveranciers­af­hankelijk­heid In Nederland wordt de toepassing van SF6 strikt gemonitord, zodat de overheid kan nagaan of de markt zich daadwerkelijk inspant om de toepassing van SF6 zoveel mogelijk te beperken. In het kader van maatschappelijk verantwoord ondernemen streeft TenneT naar minimalisatie van de SF6 lekkage. Minimale toepassing van SF6 is daarbij uiteraard een belangrijke, eerste stap. Bezien vanuit het milieubelang gaat de voorkeur daarom uit naar het toepassen van AIS in plaats van HIS of GIS. Het milieuaspect is in de huidige tijd eigenlijk al een ‘showstopper’ voor HIS en GIS. Alleen in uitzonderlijke omstandigheden neemt TenneT het aanleggen van een HIS- of GISinstallatie nog in overweging. Er moet dan sprake zijn van bijzondere belangen die de toename van het SF6-gebruik kunnen rechtvaardigen. Dit kan bijvoorbeeld aan de orde zijn bij ruimtegebrek.

Schakelinstallaties hebben een levensduur van zo’n 50 á 60 jaar. Het is van groot belang dat in die periode de onderdelen van de installatie be­ schikbaar zijn en dat er bij leveranciers voldoende vakkennis is om die onderdelen aan te brengen. Daarbij geldt dat dit belangrijker wordt naarmate de schakelinstallatie ouder wordt en daardoor meer onderhoudsbehoefte zal krijgen. Leveranciers zullen voor al hun producten op een gegeven moment stoppen met de productie van onderdelen en dat moment ligt vaak een stuk eerder dan het einde van de technische levensduur van een component. De vraag is dan of andere leveranciers op dat moment nog geschikte vervangende producten aanbieden. In dat verband is van belang dat componenten van een AIS-installatie fabrikant-onafhankelijk kunnen worden uitgewisseld. Bij GIS-installaties is dat niet het geval. Vervangende of aanvullende compo­nenten moeten in feite altijd van de oorspronkelijke leverancier worden betrokken. Dit geldt ook voor de gasgeïsoleerde componenten van HIS-installaties. 7

In de praktijk kan niemand vooraf een periode van 60 jaar service garanderen, maar de kans op het niet beschikbaar zijn van componenten of alternatieven daarvoor levert voor TenneT en de maatschappij risico’s op. Verminderde beschik­ baarheid van componenten kan immers leiden tot het langer uit bedrijf zijn van onderdelen van de installatie die – al dan niet na een storing – moeten worden vervangen. Dat levert voor GIS- en HISinstallaties een (licht) verhoogd risico op voor de leveringszekerheid en maakt de installatie minder toekomstvast. De kans op langere hersteltijden wordt overigens nog versterkt door de compactheid van de installatie, waardoor onderdelen minder goed toegankelijk zijn en storingsoorzaken niet altijd direct kunnen worden vastgesteld. Ook speelt de hoge leveranciersafhankelijkheid, vooral bij GIS, een beperkende rol bij het aankoppelen van velden. Als zo’n aanpassing al kan worden uitgevoerd door een andere dan de oorspronkelijke leverancier, zal deze geen garantie geven op de aansluiting op de bestaande installatie. Koppelingen in AIS- en HIS-installaties vinden plaats op een open railsysteem, waardoor engineering en testen veel eenvoudiger zijn en zonder risico’s kunnen worden uitgevoerd. Verder is evident, dat leveranciersafhankelijkheid zeker op termijn hoge kosten met zich meebrengt waardoor met name op termijn GIS- en HISinstallaties duurder uitvallen dan AIS-installaties. Door de leveranciersafhankelijkheid kunnen bij renovaties en aanpassingen zeer hoge kosten in rekening worden gebracht, waarbij TenneT niet anders kan dan deze betalen om het systeem in de lucht te houden. TenneT heeft deze ervaring bij de bestaande GIS-installaties al nadrukkelijk.

Kosten De taken van TenneT als beheerder van het hoogspanningsnet in Nederland zijn vastgelegd in de Elektriciteitswet 1998. In die wet is ook geregeld hoe de kosten van die taken worden 8

gedekt. Behalve wanneer het klantaansluitingen betreft vindt die dekking plaats door de tarieven voor de diensten van TenneT. Die tarieven worden vastgesteld door de NMa. TenneT heeft de wettelijke plicht om haar netbeheertaken doelmatig uit te voeren. In de wet is daarom ook geregeld, dat de NMa een doelmatig­heids­ criterium (lees: efficiëntiecriterium) hanteert bij het vaststellen van de tarieven. Zonder in te gaan op de conse­quenties die de tariefregulering voor TenneT heeft, blijkt hieruit duidelijk dat het van maatschappelijk belang is om het netbeheer efficiënt uit te voeren. Het doen van hoge investeringen, terwijl er goedkopere alternatieven zijn, past niet bij efficiënt netbeheer. Daarom zoekt TenneT altijd naar de meest kosten­ efficiënte oplossing bij aanpassingen van het net. En als het gaat om de keuze voor het schakeltype is het in de meeste gevallen zo, dat AIS een meer kostenefficiënte oplossing is dan HIS of GIS. Dat hangt samen met het volgende: •D  e aanlegkosten voor een 380kV GIS-station zijn ruwweg 15-20% hoger dan voor een AISstation. De grondkosten zullen bij een 380kV GIS-installatie weliswaar lager zijn vanwege het beperktere ruimtebeslag, maar deze kosten vormen in de regel minder dan 5% van de totale investering. Het voordeel op het terrein van de grondkosten is daarom onvoldoende om de substantieel hogere kosten van een GIS-installatie te compenseren. • Latere aanpassingen en renovaties van een GIS-installatie zijn technisch complex en vooral ook zeer duur ten opzichte van vergelijkbare maatregelen bij een AIS-installatie. Deze hoge kosten worden veroorzaakt door de technische complexiteit, maar vooral ook door de leveranciersafhankelijkheid bij GIS-installaties. • De beide bovenstaande nadelen van GIS gelden eveneens voor HIS, maar dan in wat mindere mate (10-15% hogere aanlegkosten dan AIS; leveranciersafhankelijkheid iets geringer vanwege het open rail systeem).

380kV station Oostzaan (AIS)

Grondbeslag

Verschijningsvorm

Zoals eerder aangegeven, heeft een GIS-installatie in het algemeen een geringer ruimtebeslag dan AIS-installaties. Een standaard 380kV-station met GIS-installatie vergt ongeveer de helft van de opper­ vlakte van een standaard AIS-station. Het grond­ beslag van een HIS is ca. 10-15% kleiner dan dat van een AIS.

Stations met verschillende schakelinstallatietypen hebben een verschillende verschijningsvorm. AISen HIS- schakelstations zijn vooral open schakeltuinen met veel metalen onderdelen en een technische uitstraling. Een standaard GIS-installatie is een object met afspanportalen en één of meer grote hallen (“blok­kendoos”) met een industriële uitstraling. Het feit, dat een GIS-installatie een geringer grondbeslag kent, betekent dus niet dat deze vorm automatisch de indruk geeft “kleiner” te zijn dan een AIS-instal­latie. In open landschappen kan juist het omgekeerde het geval zijn, omdat een GIS-installatie dan in drie­dimensionale zin juist als groot en hoog kan worden ervaren.

Een kanttekening is wèl, dat bij de aanleg van een GIS-installatie in feite ook al ruimte moet worden gereserveerd voor het bouwen van een nieuwe installatie voor het moment waarop de nog te bouwen installatie aan het einde is van zijn levensduur. GIS-installaties kunnen namelijk niet veld voor veld worden vervangen zoals AIS- en HIS-installaties, maar er moet eerst een complete, nieuwe installatie naast de bestaande worden gebouwd. Daar waar geen rekening wordt gehouden met die benodigde extra ruimte is de oplossing in wezen minder toekomstvast: er zal t.z.t. naar een nieuwe locatie moeten worden gezocht ter vervanging van de dan bestaande installatie. Het behoeft geen betoog dat dit onwenselijk is. Een nieuw station op een andere locatie zal immers ook aanpassing van de bestaande hoogspanningsverbinding vragen.

Bij de landschappelijke of stedelijke inpassing van stations wordt goed gekeken naar wat het beste bij de omgeving past. Zo kan omringende beplanting worden aangebracht, maar als het landschap daar aanleiding voor geeft wordt er soms juist voor gekozen om dat niet te doen. TenneT betrekt (land­ schaps-)architecten bij het ontwerp van stations en hun inpassing en houdt daarbij vanzelfsprekend zoveel mogelijk rekening met de mening van de locale betrokkenen. Zowel bij AIS-, HIS- als GISstations wordt er op die manier dus gezocht naar een ‘dedi­cated’ inpassing. Hoe de inpassing uiteindelijk wordt ervaren is een kwestie van persoonlijke smaak. Om de meningsvorming vooraf te ondersteunen heeft TenneT visualisaties laten maken van een station met AIS en van een station met GIS. Ook is een excursie ge­organiseerd naar bestaande AIS- en GIS-installaties. 9

Hieronder zijn twee paren visualisaties afgebeeld. Het eerste paar betreft het station in AISrespectievelijk GIS-uitvoering, gezien vanuit de lucht. Het tweede paar geeft een indruk van de zijaanzichten van beide varianten.

Vogelvluchtvisualisaties van hoogspanningstation Breukelen in AIS-uitvoering (boven) en GIS-uitvoering (onder). De lichtblauwe kleur verbeeldt open water.

Zijaanzichtvisualisaties van hoogspanningstation Breukelen in AIS-uitvoering (boven) en GIS-uitvoering (onder). De lichtblauwe kleur verbeeldt open water.

10 juli 2012 PU-AM 12-673. 10

11

TenneT is de eerste grensoverschrijdende elektriciteitstransporteur van Europa. Met 20.000 kilometer aan hoogspanningsverbindingen en 36 miljoen eindgebruikers in Nederland en Duitsland behoren we tot de top 5 elektriciteitstransporteurs van Europa. Onze focus is gericht op de ontwikkeling van een Noordwest-Europese energiemarkt en op de integratie van duurzame energie. Taking power further

TenneT TSO B.V.

© TenneT

Utrechtseweg 310, Arnhem Postbus 718, 6800 AS Arnhem Nederland

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd of openbaar gemaakt zonder uitdrukkelijke toestemming van TenneT.

Telefoon +31 (0)800 836 63 88 E-mail [email protected]

www.tennet.eu

Aan de inhoud van dit document kunnen geen rechten worden ontleend. Juli 2012