Hoogspanningsstation Breukelen Schakelinstallatiekeuze
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. Algemene beoordeling van de eigenschappen van AIS- en GIS-schakelinstallaties t.a.v. thema s van maatschappelijk belang (TenneT, 2012) Thema AIS GIS Continuïteit van de elektriciteitsvoorziening risico, m.n. bij calamiteiten Langere hersteltijd levert iets groter Best in class Veiligheid Geen problemen/verschillen zolang men zich bij werkzaamheden aan de veiligheidsvoorschriften houdt Milieu Best in class Bevat 24 keer meer schadelijk SF 6-gas dan AIS; in beginsel showstopper Techniek Beide technieken zijn bekend en betrouwbaar Toekomstbestendigheid Aanpassingen complex. Beschikbaarheid en kosten van onderdelen Renovaties en aanpassingen relatief eenvoudig en goedkoop uit te op termijn onzeker door gebondenheid aan oorspr. leverancier voeren Grondbeslag Geringer oppervlak dan AIS (ca. Groter oppervlak nodig dan GIS, 50%). Wel moet 10-15% extra (maar dat is pas nadelig bij extreem ruimte worden gereserveerd om ruimtegebrek) vervanging t.z.t. mogelijk te maken 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. Kosten (bij 380kV-station in standaardsituatie) Inpassing in omgeving 15-20% hogere aanlegkosten dan AIS (lagere grondkosten GIS bieden onvoldoende compensatie) Meest efficiënte oplossing Na aanleg groot kostenrisico i.v.m. leveranciersgebondenheid (de ervaring is dat de kosten op langere termijn veel hoger zijn) Verschijningsvorm verschilt: inpassing situatieafhankelijk Open station met brede opstelling Dicht station met gehele schakelinstallatie opgenomen in een gebouw van schakelcomponenten in de buitenlucht Regelgeving/vergunningen 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 SF 6-gas (zwavelhexafluoride). Bij GIS-installaties (Gas Insulated Switchgear) wordt dit SF 6-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 SF 6 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 SF 6 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. 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) 380kV station Oostzaan (AIS) 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 verschillende waardering van AIS, HIS en GIS De verschillende beoordeling van de beide gevolg van installeren, uitvoeren van onderhoudswerkzaamheden, fabricagefouten of installatietypen die volgt uit voorgaande tabel hangt vooral samen met de volgende aspecten: veroudering van de installatie. Vanzelfsprekend SF 6 tracht men om SF 6-verlies tijdens het gebruik van Leveranciersafhankelijkheid de installaties zo laag mogelijk te houden (richtlijn Kosten is 0,5% per jaar). Grondbeslag Verschijningsvorm In alle drie de schakelinstallatietypen wordt SF 6 In onderstaande paragrafen wordt per aspect gas toegepast, maar de hoeveelheid SF 6-gas in ingegaan op de achtergronden van de verschillen GIS- en HIS-installaties is aanzienlijk groter dan in tussen de schakelinstallatietypen en op de AIS-installaties. Ter indicatie: op 380kV-niveau zit implicaties daarvan. in een GIS ongeveer 24 keer zoveel SF 6 als in een AIS. Bij een HIS is dat 17 keer. Waar een SF 6 SF 6 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 SF 6 in de atmosfeer is meer dan 1000 jaar. Om deze reden is SF 6 op de Kyoto-lijst geplaatst van stoffen waarvan het gebruik en de uitstoot tot een minimum moet worden teruggebracht. Waar schakelinstallaties met SF 6 worden toegepast zal altijd sprake zijn van enige SF 6- lekkage naar de buitenlucht. Dit gebeurt hetzij als gemiddeld 380kV AIS-installatie circa 500 kg SF 6 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 SF 6 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 SF 6. 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. 1 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). 380kV station Meeden (GIS) In Nederland wordt de toepassing van SF 6 strikt gemonitord, zodat de overheid kan nagaan of de markt zich daadwerkelijk inspant om de toepassing van SF 6 zoveel mogelijk te beperken. In het kader van maatschappelijk verantwoord ondernemen streeft TenneT naar minimalisatie van de SF 6 lekkage. Minimale toepassing van SF 6 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 SF 6-gebruik kunnen rechtvaardigen. Dit kan bijvoorbeeld aan de orde zijn bij ruimtegebrek. Leveranciers af hankelijk heid 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 beschikbaar 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 compo nenten moeten in feite altijd van de oorspronkelijke leverancier worden betrokken. Dit geldt ook voor de gasgeïsoleerde componenten van HIS-installaties. 6 7
In de praktijk kan niemand vooraf een periode van gedekt. Behalve wanneer het klantaansluitingen 60 jaar service garanderen, maar de kans op het betreft vindt die dekking plaats door de tarieven niet beschikbaar zijn van componenten of voor de diensten van TenneT. Die tarieven alternatieven daarvoor levert voor TenneT en de worden vastgesteld door de NMa. TenneT heeft maatschappij risico s op. Verminderde beschik- de wettelijke plicht om haar netbeheertaken baarheid van componenten kan immers leiden tot doelmatig uit te voeren. In de wet is daarom ook het langer uit bedrijf zijn van onderdelen van de geregeld, dat de NMa een doelmatig heids- 380kV station Oostzaan (AIS) installatie die al dan niet na een storing moeten criterium (lees: efficiëntiecriterium) hanteert bij worden vervangen. Dat levert voor GIS- en HIS- het vaststellen van de tarieven. Zonder in te gaan installaties een (licht) verhoogd risico op voor de op de conse quenties die de tariefregulering voor leveringszekerheid en maakt de installatie minder toekomstvast. De kans op langere hersteltijden wordt overigens nog versterkt door de compactheid TenneT heeft, blijkt hieruit duidelijk dat het van maatschappelijk belang is om het netbeheer efficiënt uit te voeren. Het doen van hoge Grondbeslag Verschijningsvorm van de installatie, waardoor onderdelen minder investeringen, terwijl er goedkopere alternatieven Zoals eerder aangegeven, heeft een GIS-installatie Stations met verschillende schakelinstallatietypen goed toegankelijk zijn en storingsoorzaken niet altijd zijn, past niet bij efficiënt netbeheer. Daarom in het algemeen een geringer ruimtebeslag dan hebben een verschillende verschijningsvorm. AIS- direct kunnen worden vastgesteld. zoekt TenneT altijd naar de meest kosten- AIS-installaties. Een standaard 380kV-station met en HIS- schakelstations zijn vooral open efficiënte oplossing bij aanpassingen van het net. GIS-installatie vergt ongeveer de helft van de opper- schakeltuinen met veel metalen onderdelen en een Ook speelt de hoge leveranciersafhankelijkheid, vlakte van een standaard AIS-station. Het grond- technische uitstraling. Een standaard GIS-installatie vooral bij GIS, een beperkende rol bij het En als het gaat om de keuze voor het beslag van een HIS is ca. 10-15% kleiner dan dat is een object met afspanportalen en één of meer aankoppelen van velden. Als zo n aanpassing al kan schakeltype is het in de meeste gevallen zo, van een AIS. grote hallen ( blok kendoos ) met een industriële worden uitgevoerd door een andere dan de dat AIS een meer kostenefficiënte oplossing is uitstraling. Het feit, dat een GIS-installatie een oorspronkelijke leverancier, zal deze geen garantie dan HIS of GIS. Dat hangt samen met het Een kanttekening is wèl, dat bij de aanleg van een geringer grondbeslag kent, betekent dus niet dat geven op de aansluiting op de bestaande installatie. volgende: GIS-installatie in feite ook al ruimte moet worden deze vorm automatisch de indruk geeft kleiner te Koppelingen in AIS- en HIS-installaties vinden gereserveerd voor het bouwen van een nieuwe zijn dan een AIS-instal latie. In open landschappen plaats op een open railsysteem, waardoor De aanlegkosten voor een 380kV GIS-station installatie voor het moment waarop de nog te kan juist het omgekeerde het geval zijn, omdat een engineering en testen veel eenvoudiger zijn en zijn ruwweg 15-20% hoger dan voor een AIS- bouwen installatie aan het einde is van zijn GIS-installatie dan in drie dimensionale zin juist als zonder risico s kunnen worden uitgevoerd. station. De grondkosten zullen bij een 380kV levensduur. GIS-installaties kunnen namelijk niet groot en hoog kan worden ervaren. GIS-installatie weliswaar lager zijn vanwege het veld voor veld worden vervangen zoals AIS- en Verder is evident, dat leveranciersafhankelijkheid beperktere ruimtebeslag, maar deze kosten HIS-installaties, maar er moet eerst een complete, Bij de landschappelijke of stedelijke inpassing van zeker op termijn hoge kosten met zich meebrengt vormen in de regel minder dan 5% van de nieuwe installatie naast de bestaande worden stations wordt goed gekeken naar wat het beste bij waardoor met name op termijn GIS- en HIS- totale investering. Het voordeel op het terrein gebouwd. Daar waar geen rekening wordt de omgeving past. Zo kan omringende beplanting installaties duurder uitvallen dan AIS-installaties. van de grondkosten is daarom onvoldoende gehouden met die benodigde extra ruimte is de worden aangebracht, maar als het landschap daar Door de leveranciersafhankelijkheid kunnen bij om de substantieel hogere kosten van een oplossing in wezen minder toekomstvast: er zal aanleiding voor geeft wordt er soms juist voor renovaties en aanpassingen zeer hoge kosten in GIS-installatie te compenseren. t.z.t. naar een nieuwe locatie moeten worden gekozen om dat niet te doen. TenneT betrekt (land- rekening worden gebracht, waarbij TenneT niet Latere aanpassingen en renovaties van een gezocht ter vervanging van de dan bestaande schaps-)architecten bij het ontwerp van stations en anders kan dan deze betalen om het systeem in de GIS-installatie zijn technisch complex en vooral installatie. Het behoeft geen betoog dat dit hun inpassing en houdt daarbij vanzelfsprekend lucht te houden. TenneT heeft deze ervaring bij de ook zeer duur ten opzichte van vergelijkbare onwenselijk is. Een nieuw station op een andere zoveel mogelijk rekening met de mening van de bestaande GIS-installaties al nadrukkelijk. maatregelen bij een AIS-installatie. Deze hoge locatie zal immers ook aanpassing van de locale betrokkenen. Zowel bij AIS-, HIS- als GIS- kosten worden veroorzaakt door de technische bestaande hoogspanningsverbinding vragen. stations wordt er op die manier dus gezocht naar Kosten complexiteit, maar vooral ook door de leveranciersafhankelijkheid bij GIS-installaties. een dedi cated inpassing. Hoe de inpassing uiteindelijk wordt ervaren is een kwestie van De beide bovenstaande nadelen van GIS persoonlijke smaak. Om de meningsvorming vooraf De taken van TenneT als beheerder van het gelden eveneens voor HIS, maar dan in wat te ondersteunen heeft TenneT visualisaties laten hoogspanningsnet in Nederland zijn vastgelegd in mindere mate (10-15% hogere aanlegkosten maken van een station met AIS en van een station de Elektriciteitswet 1998. In die wet is ook dan AIS; leveranciersafhankelijkheid iets met GIS. Ook is een excursie ge organiseerd naar geregeld hoe de kosten van die taken worden geringer vanwege het open rail systeem). bestaande AIS- en GIS-installaties. 8 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. Utrechtseweg 310, Arnhem Postbus 718, 6800 AS Arnhem Nederland Telefoon +31 (0)800 836 63 88 E-mail servicecenter@tennet.eu www.tennet.eu TenneT Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd of openbaar gemaakt zonder uitdrukkelijke toestemming van TenneT. Aan de inhoud van dit document kunnen geen rechten worden ontleend. Juli 2012