Bliksem bedreigt ons moderne bestaan

| Redactie

Zelfs in de zomer grazen in Nederland nog maar weinig koeien in de wei. De meeste blijven gedurende het hele jaar in hun stal waar elektronica een steeds belangrijkere rol speelt. Voederschema’s worden gestuurd door computerprogramma’s, de melkrobot is een combinatie van software en verfijnde mechanica en de ventilatie in de stallen heeft nog het meeste weg van geavanceerde klimaatbeheersing. Een stroomstoring kan dus dramatische gevolgen hebben voor een modern boerenbedrijf.

Maar juist in de zomer zijn de risico’s als gevolg van een stroomstoring nog een stuk groter. Dat heeft te maken met de grotere kans op onweer in dat seizoen. Helaas hebben lang niet alle boeren hun stallen beveiligd tegen de risico’s van een blikseminslag, vaak omdat ze niet beseffen dat ze met high tech installaties werken.

Maar zelfs als er goede bliksembeveiliging is, dan nog moet de moderne boer rekening houden met het feit dat niet alleen een directe blikseminslag grote schade kan veroorzaken. Want veel elektronica en stroomafhankelijke installaties zijn kwetsbaar voor zogeheten overspanning, een verschijnsel dat kan ontstaan als gevolg van een bliksem in de buurt. Bovendien vermoeden meteorologen dat als gevolg van de klimaatverandering steeds vaker onweersbuien ontstaan (zie kader).

Elektronische compabiliteit

Wie alles van de gevaren van onweer afweet is Frank Leferink, parttime hoogleraar voor de leerstoel Elektro-Magnetische Compatibilteit bij de vakgroep Telecommunication Engineering aan de Universiteit Twente. Leferink is nauw betrokken bij een aantal onderzoeksprojecten. Een daarvan wordt door de UT, samen met het internationale elektronicaconcern Thales, uitgevoerd naar zogeheten elektromagnetische compatibiliteit (EMC).

Dat vakgebied houdt zich bezig met de elektromagnetische beïnvloeding in en tussen elektronische producten. Kennis van EMC is noodzakelijk om die beïnvloeding te voorkomen dan wel tot een minimum te beperken. Leferink houdt zich onder meer bezig met elektromagnetische storingen die worden veroorzaakt door inductie, een grote vijand van elektronische apparatuur.

En juist inductie heeft alles te maken met onweer en bliksem, legt Leferink uit. ‘Een blikseminslag veroorzaakt een magnetisch veld. Zo’n magnetisch veld veroorzaakt in boven- en ondergrondse leidingen zogenoemde inductiespanningen. Een dominant magnetisch veld en de inductiespanning verspreiden zich over een groot gebied. En dat heeft gevolgen voor elektrische apparatuur, want inductie leidt tot overspanning op het stroomnetwerk en kan daardoor onbeschermde apparatuur zelfs opblazen.’

Blauwe knoopjes

Gelukkig hebben de meeste apparaten de nodige bescherming meegekregen waardoor ze redelijk zijn opgewassen tegen overspanning. Die beveiliging bestaat uit zekeringen tegen overbelasting, maar ook uit zogeheten metal oxide varistors (mov’s) die als kleine blauwe ‘knoopjes’ te herkennen zijn in elektronische circuits. Een mov is een spanningsafhankelijke weerstand die functioneert als een overspanningsbeveiliging.

De weerstand van de mov is namelijk variabel: bij een lage spanning is de weerstand groot, bij een hoge spanning neemt hij af. Zo’n overspanningsbeveiliging zit bijvoorbeeld in de voeding van laptops. Leferink: ‘Dankzij Europese regelgeving is er nog maar één richtlijn op dat gebied. Elektronicafabrikanten moeten ervoor zorgen dat de voeding van al hun apparaten - die in Europa worden verkocht - aan die richtlijn met betrekking tot elektromagnetische compatibiliteit voldoen.’ Het is trouwens diezelfde EMC-richtlijn die ervoor zorgt dat apparaten elkaar niet onderling mogen storen.

Toch zijn een zekering en mov lang niet altijd voldoende om elektronische apparatuur optimaal te beschermen tegen overspanning. Zeker niet als de apparaten deel uitmaken van netwerken of als sprake is van meerdere soorten netwerken, zoals bij telefoon- en alarminstallaties. Leferink haalt uit zijn tas een paar rode blokjes. ‘Dit zijn overspanningsbeveiligers die je rechtstreeks in de meterkast installeert, dus op de plek waar de stroom binnenkomt en het hele netwerk tot aan het eindapparaat beschermt.’ Vergelijkbare beveiligers zijn er ook voor telefoon- en alarminstallaties.

Melkrobot

Leferink benadrukt dat het beveiligen van digitale infrastructuur niet alleen gericht moet zijn op het beschermen van apparatuur tegen schade als gevolg van overspanning. ‘Vaak wordt gedacht dat het beschermen van data het belangrijkste is. De schade aan de apparatuur lijkt vaak minder erg. Maar als een bedrijf als gevolg van schade aan installaties en apparatuur niet kan functioneren, is de ellende vaak nog veel groter. Denk maar aan de boer. Als de melkrobot uitvalt en de ventilatie functioneert niet meer, dan is dat een ramp voor de dieren, maar ook voor de continuïteit van het boerenbedrijf. Juist daarom moeten we beseffen dat de aanwezigheid van steeds meer elektronica ons kwetsbaarder maakt voor stroomstoringen. De kwetsbaarheid door de toename van elektronica is volgens mij een veel belangrijker vraagstuk dan de vraag of we kwetsbaarder worden door de toename van onweer door de klimaatverandering.’

Wat je moet weten over onweer:

De zomer is het seizoen van de donder en bliksem, maar ook de periode voor buitenactiviteiten. Die twee gaan niet altijd goed samen. Zo raakten begin juni ruim vijftig mensen tijdens het muziekfestival Rock am Ring gewond door bliksem. In 2011 vielen op het Belgische popfestival Pukkelpop vijf doden door bliksem. Wie zich wil beschermen tegen bliksem kan daarom het beste een paar padvindersregels opvolgen: hurk en houd je voeten bij elkaar om het spanningsveld klein te maken; blijf uit de buurt van bomen; ga niet bij een hek of een ander soort afrastering staan; zoek een stukje droge grond.

De uitdaging van kunststof

Niet alleen gebouwen, ook de scheep- en luchtvaart zijn gebaat bij een goede bescherming tegen blikseminslagen. Professor Leferink: 'Elektronica zit steeds meer aan de buitenkant, denk aan radarinstallaties. In die installaties - maar ook in vliegtuigen zelf - wordt in toenemende mate kunststof verwerkt. Maar kunststof geleidt niet, waardoor je bij een blikseminslag nooit precies weet wat er gebeurt met de energie. Daarom voorzien we leidingen met kunststof coating tegenwoordig van aluminium gaas voor de geleiding. Bij Thales werken we hard aan het verder ontwikkelen van de beste beveiliging van kunststof materialen.'

Vaker onweer?

Het aantal geregistreerde ontladingen in Nederland, zowel horizontaal (van wolk naar wolk) als verticaal (naar de aarde), varieert tussen 100.000 en 300.000 per jaar. Klimaatdeskundigen voorspellen echter dat het aantal onweersbuien als gevolg van de wereldwijde temperatuurstijging zal toenemen en dat ze bovendien heviger zullen worden. Uit een publicatie in Science blijkt dat de kans op blikseminslagen daardoor ook groeit. In hoeverre dit daadwerkelijk tot veel meer schade zal leiden is de vraag. Uit cijfers van verzekeraars blijkt dat het aantal schademeldingen als gevolgen van overspanning nu al met gemiddeld 20 procent per jaar toeneemt.

Johan Bosveld

Dit verhaal staat ook in het juli-nummer van UT Nieuws Magazine.