In de dienstgang hangt een staande busbar (links) voor de wisselspanningsleidingen en een liggende busbar (rechts) voor alle gelijkspanningsleidingen.

Deze gedachtegang viel prima samen met de ambitie om de hele snelweg energieneutraal te maken. Een hele uitdaging, omdat tunnels bekend staan als ‘energieslurpers’. Pos: ‘Richting een ‘nul op de meter’-snelweg hebben we gewerkt met de trias energetica. Dat betekent: ten eerste energie besparen door het gebruik zoveel mogelijk te beperken, vervolgens door gebruik te maken van zoveel mogelijk duurzaam opgewekte energie en tot slot de resterende energievraag in te vullen door reguliere levering vanuit het net.’
‘Het energiegebruik verlagen we onder meer door een speciale coating op de wanden van de tunnel aan te brengen die licht reflecteert, waardoor de tunnelverlichting minder fel hoeft te branden. Ook het slim aansturen van vooral de verlichting bij het inrijden van de tunnel, heeft geleid tot besparingen aan de twee zijden van de tunnel van respectievelijk 30 en 40 procent. Het gebruik van gelijkspanning op zich levert geen groot aandeel in het verlagen van het energiegebruik.’

De 5.000 pv-panelen zijn dekkend voor energiegebruik van hele tunnel en tracé

De wens om zoveel mogelijk duurzaam opgewekte energie te gebruiken, is vertaald naar de plaatsing van 5.000 pv-panelen. Dit afgezet tegen het totale (berekende) energiegebruik van de tunnel, is de conclusie dat deze pv-panelen dekkend zijn voor het dagelijkse energiegebruik van de hele tunnel en het tracé door het jaar heen. In de zomer wordt energie teruggeleverd, in de winter ingekocht. Hiermee komt de tunnel op ‘nul-op-de-meter’ uit.

De grote ventilatoren voor de luchtverversing in de tunnel, draaien als een van de weinige tunnelsystemen op wisselspanning.

Ontwerp

Het eindontwerp van de tunnel omvat 54 verschillende elektrische systemen die zich deels in en deels buiten de tunnel bevinden. Een groot deel werkt op gelijkspanning, waaronder camera’s, luidsprekers en verlichting, maar ook communicatie-, verkeers-, klimaat-, veiligheids- en detectiesystemen. Alleen de grotere installaties die op draaistroommotoren werken – bijvoorbeeld de 31 ventilatoren in de tunnel en de pompen voor de brandblusvoorziening – draaien op wisselspanning.
In tegenstelling tot alle andere tunnels wereldwijd, wordt de gelijkspanning niet via aparte adapters bij elke installatie gegenereerd, maar in een aparte ruimte. Hier staan grote omzetters die de wisselspanning van het net centraal omzetten naar -700 tot +700 VDC, waarna deze via busbars naar de gebruikers wordt getransporteerd. Natuurlijk ontstaat ook hier verlieswarmte, maar omdat deze centraal wordt ‘opgewekt’, is er alle mogelijkheid om deze door middel van warmtewisselaars te gebruiken voor het verwarmen van de dienstgebouwen. Deze energie gaat dus niet verloren.

In een technische ruimte wordt het water waarmee de DC-componenten in een andere ruimte worden gekoeld, in stappen naar een lage temperatuur gebracht.

Pos: ‘Een ander voordeel van deze opzet is dat de omvormers parallel zijn geschakeld. Hierdoor is het geen enkel probleem om een eventueel defecte omvormer uit te wisselen. Dit kan gewoon terwijl de tunnel in bedrijf is; de andere omvormers nemen deze taak dan tijdelijk over.’
De gelijkspanning van 700 VDC wordt bij de eindverbruikers weer omgezet naar 350 VDC of naar 24 of 48 VDC.Dit gebeurt in verschillende besturingskasten die zich in het zogeheten middentunnelkanaal bevinden. Dit is een gang tussen de twee tunnelbuizen die uit twee verdiepingen bestaat. De onderste verdieping is de vluchtgang terwijl op de bovenste verdieping alle zogenaamde ‘kastclusters’ staan. Deze zijn elke 100 m te vinden ter hoogte van een vluchtdeur. Pos: ‘We hadden het ons bij aanvang niet zo gerealiseerd, maar door met busbars te werken zijn er grote hoeveelheden bekabeling bespaard, omdat met deze configuratie kabels uitsluitend nodig waren om de kortere afstanden tussen de busbar en de eindgebruikers te overbruggen. Dit leidde tot een significante kostenbesparing op zowel materiaal als het aantal uren dat nodig is voor het trekken van kabels. Buiten de busbar voor gelijkspanning loopt aan de andere kant van de gang de busbar voor wisselspanning.’

‘Ook een prachtig voorbeeld voor andere landen’

Impact op monteur

Het aanleggen en onderhouden van een DC-installatie is wat Pos betreft niet veel spannender dan een AC-installatie, ‘Er zijn natuurlijk wel verschillen, maar ik ga ervan uit dat een goed opgeleide monteur daar geen problemen mee heeft. Het grote verschil tussen DC en AC is wellicht dat er bij DC makkelijker een vlamboog ontstaat wanneer je bijvoorbeeld in de verkeerde volgorde afschakelt. Anderzijds werkt het grootste deel van de elektrische installaties op laagspanning van 24 of 48 V en dat is juist weer veel veiliger. Bij het aanleggen van de railkokers moet worden gelet op overgangsweerstanden; wanneer deze te groot worden krijg je een dermate grote warmteontwikkeling dat componenten stuk kunnen gaan. Ook wordt bij DC vaak een ander kleurenschema qua bekabeling aangehouden. Dat betekent dat monteurs nauwkeurig hun schema’s moeten lezen en niet moeten afgaan op een jarenlange ervaring met AC.’

Hier komt de hoogspanning binnen in gebouw Noord afkomstig van Stedin. Hierna wordt de hoogspanning getransformeerd naar laag­spanning.

Verder heeft het projectteam inmiddels kennisgemaakt met ‘nieuwe’ fenomenen die gerelateerd zijn aan het gebruik van gelijkspanning. In de buitenkasten is bijvoorbeeld gebleken dat klemmen die te dicht bij elkaar zijn geplaatst, aangetast raken door vocht en eventueel zouten in de lucht. De oplossing ligt in het verder uit elkaar plaatsen van de klemmen. Pos: ‘Geen hele spannende zaken dus, maar je moet er even op letten.’
Voor de instandhouding van de installaties krijgen de betreffende monteurs overigens wel een extra training; of meer een opfriscursus. Pos: ‘Om ze even extra attent te maken op eventuele verschillen. We laten ze bijvoorbeeld expres een vlamboog maken. De impact hiervan is groot en zorgt ervoor dat ze er alles aan zullen doen om dat in een tunnel te voorkomen.’
De tunnel is op 6 oktober in gebruik genomen met het openstellen van de eerste tunnelbuis. Drie weken daarna volgde de tweede. Het team kan met trots terugkijken op een uniek project dat op tijd is opgeleverd en binnen budget is gebleven. Pos besluit: ‘Een mooie pilot die als inspiratie kan dienen voor nieuwe infrastructurele werken, maar mogelijk ook voor de vele renovaties die bij Rijkswaterstaat nog op de planning staan. Daarnaast is het ook een prachtig voorbeeld voor andere landen.’

Energieopslag

Met het naderende einde van de salderingsregeling neemt de business-case van Rijkswaterstaat een andere wending. Wanneer de inkomsten van teruglevering vervallen, verandert het plaatje van de exploitatiebegroting. Om scheefstand te voorkomen, wordt er geïnvesteerd in grootschalige energieopslag door middel van accu’s. Hiermee is voldoende energie beschikbaar voor het 24/7 draaien van alle systemen van de tunnel en beschikt Rijkswaterstaat bovendien over de mogelijkheid om gebruikspieken op het net te voorkomen die kunnen optreden tijdens calamiteiten. Daarnaast kan de grootschalige energieopslag worden gebruikt om te handelen op de energiemarkt. Hierdoor kan waarschijnlijk de aansluiting op het openbare net minder zwaar worden uitgevoerd, omdat met de accu een buffer beschikbaar is om pieken op te vangen die uitsluitend ontstaan tijdens calamiteiten.

 Tekst: Marjolein de Wit - Blok
Fotografie: Eric de Vries

Lees meer artikelen in het dossier Laagspanningsinstallaties

Meer weten over de nieuwste installatietechnieken en de laatste richtlijnen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis tweewekelijkse nieuwsbrief.