Rob Ross - TenneT

1. WELKOM

2. Rob Ross
Supernet NL: De eerste supergeleidende kabel in Nederland

3. TenneT
Grensoverschrijdende TSO
• HQ in Arnhem en Bayreuth
• 41 Miljoen eindgebruikers
• 21000 km HV verbinding
• Security of supply: 99,9999%
• Robuust en efficiënt net
• Verbonden met 7 staten in
Europa
Arnhem
Bayreuth
N
NL
CZ
A
B
Dk
UK
D
S
50 Hertz
APG
EnBW
Transportnetze
Amprion
Amprion
CEPS
ELIA

4. Achtergrond van uitdagingen
• Transmissie grootschalige duurzame energie:
• Aansluiting off-shore wind >10.5 GW in 2023; nu >50% gerealiseerd
• Beperkingen van XLPE-kabel bij extra hoge spanning (380 kV)
• Vooral capacitieve stroom; thermische impact; beslag op grond
• Roep om verkabeling van HV-lijnen in stedelijk gebied (150 kV)
• Roep om dramatisch lagere B-velden in stedelijk gebied (≤ 0.4 μT)
• Eenvoud te integreren in stedelijke ondergrond vol infrastructuren
Randvoorwaarden:
• Grotere stroomcapaciteit
• Onderling geen thermisch impact
• Geen externe magneet velden
• Eenvoud van leggen in steden
• Kosteneffectief en robuust

5. Supernet NL
• HTS technologie gelegenheid zich te kwalificeren in het NL net
• Tender procedure met beperking kostenniveau als test op rijpheid
• Specificatie en begeleiding door kennisinstituten
Gesponsord door RvO
Agentschap van het NL Ministerie van Economische
Zaken en Klimaat
WP Leider Onderwerp
1 TenneT Locatie & eisen
2 TUD / UT Eisen elektrisch, magnetisch en thermische beheersing
3 IWO Project Eisen betrouwbaarheid, beschikbaarheid en beschikbaarheid
4 HAN Eisen metingen & control technologie
5 TenneT Specificaties en tender
6 TenneT Constructie en installatie
7 TenneT Demonstratie voor daadwerkelijk inbedrijfsname in het net
0 RH Marine Systeem integratieaspecten

6. Voorgestelde locatie: Enschede
Karakteristieken & status:
• Circuit: ESDH-ESDV, 3,4 km lang
• U: 64/110 kVrms, S: 150 MVA
• Planning: einde van 2019 …
• Status Feb.’18: tenderevaluatie &
Executive Board evaluatie
Onderwerpen van bijzonder belang:
• Technische realiseerbaarheid
• Koeling slechts vanuit de stations
• Kostenefficiëntie
• Beschikbaarheid, betrouwbaarheid,
repareerbaarheid, reparatietijd
• Vergroot afkoelsnelheid
• Aantonen van kwaliteit
ESDH
ESDV
UGD

7. Planning Supernet NL

8. Status Feb. 2018
Demonstratieproject
• Tot dusver, HTS kabel vooral
wetenschappelijke (dure) pilot
projecten
• Supernet NL kabel moet als
‘normale kabel’ kunnen werken
• Druk op prijs in ontwerp,
materialen, productie, integratie
• Competitie van circa 5  3
consortia wereldwijd
Tenderevaluatie
• Prijs CAPEX, OPEX, TOTEX
• Dec.’17: Best and Final Offers
• Executive Board besluit
gebaseerd op cofinanciering
Sponsored by the Netherlands
Ministry of Economic Affairs

9. Versnelde verouderingstest
Power law - Machtswet
Veel gebruikt:
• Waterbomen: 2 ≤ p ≤ 4
• Partiële ontladingen: p ~ 4
• Droge vervuiling: 8 ≤ p ≤ 10 (p~9)
• Zuivere polymeer: p ≥ 15
• Zeer wienig praktijkervaring
• Welke p realistisch voor HTS test?
Thermische versnelling
• Relevant bij eindsluitingen
• Activeringsenergie ΔH
• T temperatuur
• k Boltzmann constante
• Stress E, testtijd t
• Macht p (vanuit opregelproeven)
• 1 uur test = (Etest/E0)p uur bij rated E0
• + Andere processen …?
    .00testtest consttEtE pp

 kTHAt /expremaining 

10. Representatieve testlengte
Tests hanteren vaste objectlengte:
• ≥ 10m totale test lengte
• ≥ 5m tussen accessoires
Gemiddelde t en schaalparameter α
schalen met geteste objectlengte
• Hoe korter een testlengte L,
hoe langer die overleeft!
• 3.4 km / 10 m = 3400
• Vb. 2<β<4: 58<tsample/tcable<7.6

1
cable
sample
sample0,cable0, 








L
L
tt
• Aanbeveling: Cigré TB 538
• Teststandaard: IEC 60840

11. Systeem-betrouwbaarheid
Betrouwbaarheid
• Tijd tot falen
• Restlevensduur
Redundantie
• Parallelcircuits
• Systeemdelen?
Beschikbaarheid
• Balans faal- en reparatiegraden
• Trager falen, sneller repareren
l
l
S0
S2
l2 
S1
l

up
down
falen
reparatie
UGD
 
failedj
j
workingj
jA
,,
1 
22
2
21
2 l
l
ll
 
MTBF

12. Repareerbaarheid
Beschikbaarheid hangt af van:
• MTBF mean time between failures
• Reparatietijd
Terug in bedrijf brengen:
• Detecteer fout
• Lokaliseer fout
• Warm op tot kamertemperatuur
• Repareer fout
• Afkoelen tot cryogeen niveau
• Test kabelsysteem
• Terug in bedrijf
Relevant o.a.:
• Lokalisatie technieken
• Toegang tot foutplaats
• Reparatiemethode
• Reserve onderdelen
In bedrijf brengen van Asahi kabel

13. Snel afkoelen
Toekomsteisen voor 3,4 km:
• In enkele dagen afkoelen
Vinding U Twente & IWO
• Secondair afkoelkanaal
• Straling of convectie afkoeling
Hoofdopties: toepassing van
• Efficiënter hoge temperatuur
koelmiddel
• Lokaal versnelde afkoeling
• Secondair afkoelkanaal als
retourkanaal voor koeling van
stralingsscherm
NB: lengte ratio van ca. 100

14. Snel afkoelen
• Secondair afkoel-kanaal met een snelle
thermische aanpassingstijd aan LN₂
temperaturen
• Reguleer warmte-uitwisseling van
kabel met dit kanaal middels gas of
thermische straling
• Afkoelen van de kabel door snelle
afkoeling van secundair (af)koelkanaal
• Rond afkoeling tot onder de kritische
temperatuur af door LN₂ toe te dienen
in primair koelkanaal

15. Conclusie
• Supergeleiding is een reële optie in het elektriciteitsnet en als financiering lukt,
gaan we het ook doen
• Uitdagingen:
• Kosten voor supergeleider, maar toch vooral ook cryotechnologie
• Ervaring opdoen met cryotechnologie: op stations en in steden
• Anderzijds zijn er grote voordelen als deze techniek slaagt:
• Eenvoudig te voldoen aan magnetische eisen < 0,4 μT
• Voorkomen van thermische wisselwerking met andere infra
• Uitzicht op vervanging hoogspanningslijnen
• Veel minder grondbeslag dan met lijnen
• Energiebesparing t.o.v. lijnen
• Compacte overige apparatuur: trafo’s, FCL, …

16. Aansprakelijkheid en auteursrecht TenneT
Disclaimer
Deze powerpoint wordt u aangeboden door TenneT TSO B.V. (“TenneT”). De inhoud ervan - alle teksten,
beelden en geluiden - is beschermd op grond van de auteurswet. Van de inhoud van deze powerpoint mag niets worden gekopieerd, tenzij
daartoe expliciet door TenneT mogelijkheden worden geboden en aan de inhoud mag niets worden veranderd. TenneT zet zich in voor een
juiste en actuele informatieverstrekking, maar geeft ter zake geen garanties voor juistheid, nauwkeurigheid en volledigheid.
TenneT aanvaardt geen aansprakelijkheid voor (vermeende) schade, voortvloeiend uit deze powerpoint,
noch voor de gevolgen van activiteiten die worden ondernomen op basis van gegevens en informatie op
deze powerpoint.

17. TenneT is een toonaangevende Europese netbeheerder (Transmission System Operator, TSO) met haar belangrijkste
activiteiten in Nederland en Duitsland. Met circa 22.000 kilometer aan hoogspanningsverbindingen zorgen we voor een
betrouwbare en zekere elektriciteitsvoorziening aan 41 miljoen eindgebruikers in de markten die we bedienen.
www.tennet.eu
Taking power further