Waarom is de netspanning niet overal ter wereld dezelfde?

Waarom is de netspanning niet overal ter wereld dezelfde?

In Europa en de meeste andere delen van de wereld bedraagt de netspanning tussen de 220 en 240 volt, terwijl in Japan en Noord-Amerika dat maar de helft bedraagt, namelijk tussen de 100 en 127 volt. Maar hoe komt dat eigenlijk?

Het systeem voor opwekking en distributie van driefasenwisselstroom werd in de 19e eeuw uitgevonden door het creatieve genie Nikola Tesla (eerste foto). De hoogte van de frequentie (het aantal keer per seconde dat de wisselstroom heen en weer vloeit, uitgedrukt in Hertz) wordt begrensd door mechanische beperkingen in een elektrische dynamo en bepaalt de omvang van de transformatoren. Uit zijn massa’s berekeningen en metingen leidde Tesla af dat 60 Hz (Hertz, cycli per seconde) de beste frequentie was voor het opwekken van wisselstroom. De grootte van de spanning is een compromis tussen een zo laag mogelijke spanning vanwege de elektrische veiligheid enerzijds en een beperking van de maximale elektrische stroom, die de minimale dikte van de geleiders bepaalt, anderzijds.

Om hetzelfde elektrisch vermogen over te brengen, verdubbelt de stroom als we de spanning halveren. Tesla had ingeschat dat 240 volt een goed compromis zou zijn voor de opwekking van wisselstroom (AC, alternating current). Hierdoor kwam Tesla in conflict met de Amerikaan Thomas Edison (tweede foto), die zich aan het toeleggen was op de ontwikkeling van gelijkstroom (DC, direct current) met een spanning van 110 volt. Uit veiligheidsoogpunt was Edisons 110 volt zeker een betere keuze, maar de beperkte afstand waarover gelijkstroom slechts kon worden getransporteerd, was wel een gigantisch nadeel.

Toen het Duitse bedrijf AEG een van de eerste Europese elektriciteitscentrales bouwde, kozen de ingenieurs ervoor om de frequentie vast te leggen op 50 Hz, aangezien dat beter in te passen was in het metrieke stelsel dan 60 Hz. Aangezien AEG in die tijd zowat het monopolie had op alles wat met elektriciteit te maken had, verspreidde hun standaard zich makkelijk over de rest van Europa. In Groot-Brittannië bestond er een tijdlang geen vaste frequentiestandaard en pas na afloop van de Tweede Wereldoorlog werd 50 Hz de standaard.

Oorspronkelijk was in Europa 120 V wisselspanning ook gangbaar, net zoals dat vandaag de dag nog het geval is in Japan en Noord-Amerika. Maar het voltage moest verhoogd worden omdat er meer kracht nodig was en de fluctuaties in de spanning moesten geminimaliseerd worden. De overgang in Europa stelde weinig problemen, maar in de Verenigde Staten werd uiteindelijk uit financiële overwegingen van een omschakeling afgezien. Veel Amerikaanse gezinnen hadden in de jaren 50 immers al een koelkast, wasmachine en andere elektrische toestellen in huis, iets wat helemaal niet het geval was in het naoorlogse Europa.

Gedurende de hele twintigste eeuw hebben de VS, Canada en Japan geworsteld met hun verouderde elektrische standaarden: lampen sprongen bijvoorbeeld sneller als ze dicht bij de elektriciteitskast zaten (vanwege een te hoge spanning) of net het omgekeerde: toestellen werkten slecht of gewoonweg niet, omdat ze aan het einde van de leiding zaten (verschillen van 105 tot 127 volt waren niet van de lucht). Dat probleem werd in de jaren 1990 grotendeels opgelost door alle gebouwen 240 volt aan te leveren, opgesplitst in twee keer 120 volt tussen de fase en de nul. Zwaar verbruikende toestellen (zoals ovens en wasmachines) worden rechtstreeks op die 240 V aangesloten, terwijl de stroom uit het stopcontact nog altijd 120 volt is.

Hieronder staat een kaart met daarop de gangbare voltages en frequenties van alle landen ter wereld. Donkerblauwe landen gebruiken net zoals Nederland en België 220-240 V. Het elektriciteitsnet in de rode landen levert een voltage tussen 100 en 127 V.

Hou er wel rekening mee dat deze kaart enkel een algemeen overzicht biedt. Soms kan het gebeuren dat er binnen één enkel land meerdere voltages of frequenties gangbaar zijn. Hier vind je meer informatie daarover.