Energieverlies van distributietransformatoren wordt verder beperkt per 1 juli 2021
03/12/2020
Transformatoren zijn essentieel in de distributieketen van energiecentrale, windmolen of zonnepanelenpark naar de energieverbruiker. Ze transformeren de spanning van laag naar hoog en omgekeerd om zo energieverliezen in het netwerk te beperken. Helaas veroorzaken transformatoren zelf ook verliezen. En omdat er alleen al in Nederland vele duizenden transformatoren worden gebruikt, is het belangrijk deze verliezen te beperken.
Europa heeft ervoor gekozen de energieverliezen van transformatoren aan banden te leggen. De daarvoor opgesteld regels, de zogenaamde EcoDesign eisen, zijn geïntroduceerd in 2014 (Tier 1). In 2021 volgt Tier 2, een volgende stap om transformatoren nog energiezuiniger te maken. In dit artikel delen we meer over energieverliezen van een transformator en de nieuwe eisen die per 1 juli 2021 van kracht worden.
Energieverliezen van transformatoren
Het rendement van een transformator wordt bepaald door de verliezen die optreden tijdens bedrijf. De energieverliezen van transformatoren zijn in te delen in 2 soorten:
1. Nullastverliezen
Deze zijn altijd aanwezig zodra een transformator onder spanning staat en zijn nodig voor magnetisering van de kern van de transformator. Deze verliezen zijn onafhankelijk van de aangesloten belasting, dus zelfs transformatoren die stand-by “aan” staan hebben nullastverliezen.
2. Wikkelingsverliezen
Deze verliezen ontstaan door de Ohmse weerstand van de transformatorwikkelingen, en zijn afhankelijk van de aangesloten belasting. De hoogte van de energieverliezen wordt bepaald door de waarde van de belastingstroom.
Een stukje geschiedenis
Het rendement van een transformator is al sinds de jaren ‘90 van de vorige eeuw in ontwikkeling. In Nederland hebben energiebedrijven altijd gewerkt met de “norm” transformatoren waarin onder andere de maximale verliezen werden beschreven. We zien dat de invloed van Europa met de invoering van Tier 1 in 2014 niet het beste is geweest voor het transformatorrendement in Nederland. Gelukkig wordt in 2021 een positieve stap gemaakt.
Een voorbeeld: In het overzicht hieronder zijn de nullast- en wikkelingsverliezen vermeld voor een 630 kVA oliegevulde transformator. Hierin zien we de ontwikkelingen in de Nederlandse normvarianten en de Europese Tier 1 en Tier 2 eisen.
630 kVA 0 Oliegevulde transformator
Norm Nullastverliezen (W) Wikkelingsverliezen (W)
Norm 95 (1995) 754 5200
Norm 99 (1999) 545 5000
Norm 15 (2015) 600 6500
Tier 1 - AoCk (2014) 600 6500
Norm 21 (2021) 540 4600
Tier 2 - AAoAk (2021) 540 4600
EcoDesign Tier 2 per 1 juli 2021
In 2014 lanceerde de Europese Unie de eerste EcoDesign-regelgeving voor transformatoren met als doel de energieverliezen te reduceren. In Europa vormen transformatoren in elektrische netwerken een grote bijdrage aan energieverliezen door de hoge aantallen transformatoren in het Europese netwerk.
Om energie-efficiëntie van transformatoren te reguleren naar zuinigere waardes, en de mate van energieverliezen te beperken, heeft de Europese Unie bepaald dat EcoDesign-voorschriften vanaf 1 juli 2015 het van toepassing zijn op distributietransformatoren en vermogenstransformatoren in het energienetwerk. De EcoDesign-regelgeving geldt voor oliegevulde en giethars/droge transformatoren waarbij er tabellen zijn met de maximale verliezen en verschillende vermogenswaarden per type transformator. Voor introductie van de EcoDesign-regelgeving was het mogelijk om niveaus van energieverliezen voor transformatoren te kiezen. Dit was echter niet officieel geregeld. In sommige landen werkte men met een eigen niveau om standaarisatie in het lokale netwerk te stimuleren.
Vanaf 1 juli 2015 werd de keuzemogelijkheid beperkt voor de nullast- en wikkelingsverliezen voor distributietransformatoren. Vermogenstransformatoren werden anders aangepakt middels een zuinigheidswaarden, Peak Efficiency Index (PEI) genaamd. Daarmee is het vanaf juli 2015 in Europese netwerken niet langer mogelijk, en zelfs wettelijk verboden, om transformatoren te plaatsen die niet voldoen aan de EcoDesign-voorschriften.
De directe impact van EcoDesign met invoering van Tier 1 was groot. Het betekende een wijziging in het kostenplaatje en ook in praktische zin. Om de vereiste nullast- en wikkelingsverliezen te realiseren, veranderde afmetingen en gewicht van transformatoren door gebruik van hogere kwaliteitsmaterialen. Dit leidde tot zeer praktische vraagstukken en zorgde voor extra overlegrondes. Bijvoorbeeld in projecten met compactstations waar de afmetingen van een transformator uiterst kritisch waren. En in projecten waar transformatoren werden vervangen en bestaande laagspanningsaansluitingen (railkokers) net anders waren door hoogteverschillen.
EcoDesign-regelgeving en Tier 2: de volgende energie-efficiëntiestap
Vanaf 1 juli 2021 geldt dus de volgende stap van de EcoDesign-regelgeving, de zogenaamde Tier 2 voorschriften waarbij de nullastverliezen van distributietransformatoren en de Peak Efficiency Index van vermogenstransformatoren aan lagere waarden dienen te voldoen.
1. Distributietransformatoren
Voor de distributietransformatoren geldt vanaf 1 juli 2021 dat de huidige nullastverliezen, aangeduid met Ao, met -10% omlaag gaan naar een nieuwe aanduiding AAo. Dit is van toepassing op droge en oliegevulde distributietransformatoren. Verder geldt bij distributietransformatoren dat
2. Vermogenstransformatoren
Voor vermogenstransformatoren geldt vanaf 1 juli 2021 dat de huidige Peak Efficiency Index – PEI wordt verhoogd. Bijvoorbeeld voor een 20 MVA transformator is de PEI vanaf 2015 99,639% en wordt 99,684%. In 2021.
Ook de Tier 2-regelgeving kan leiden tot een substantiële impact op kosten, veranderingen in afmetingen en gewicht, en praktische uitdagingen met transformator aansluitingen in projecten en op projectlocaties.
Bestellen, leveren en plaatsten van Tier 2 transformatoren
Na 1 juli 2021 mogen alleen transformatoren in het energienetwerk worden geplaatst die voldoen aan de Tier 2-eisen vanuit de EcoDesign-regelgeving. Daarom is het nu al van belang te bedenken wat dit voor gevolgen kan hebben voor uw projecten. Levertijden van transformatoren zijn doorgaans lang, variërend van twee maanden voor een kleine distributietransformator tot soms zelfs meerdere jaren voor grote vermogenstransformatoren. Ons advies is om vooruit te denken en tijdig een projectplanning te maken zodat de u kunt conformeren aan de geldende EcoDesign-voorschriften, ook na 1 juli 2021.
Wij houden rekening met de ontwikkelingen van EcoDesign voor transformatoren. Onze offertes voor projecten die in 2021 worden uitgevoerd, baseren we nu al op transformatoren conform de Tier 2-regelgeving.
Heeft u vragen naar aanleiding van EcoDesign in introductie van Tier 2? Of kunt u advies bij de keuze van transformatoren ? Neem gerust contact met ons op.
Netherlands