De fysieke realisatie van een aardelektrode in de praktijk draait primair om het penetreren van de bodem tot in de geleidende lagen. Vaak wordt gewerkt met diepteaarding. Hierbij drijft men verkoperde stalen staven met een elektrische of pneumatische hamer verticaal de grond in. Segment voor segment. Telkens wanneer een staaf bijna volledig is verdwenen, volgt een mechanische koppeling met het volgende deel. Dit proces herhaalt zich net zo lang tot de meting een voldoende lage verspreidingsweerstand aangeeft.
In de utiliteitsbouw of bij grotere complexen kan de keuze vallen op een ringleiding in plaats van verticale pennen. Deze horizontale geleider rust vaak in de funderingssleuf, nog voordat het beton wordt gestort, wat een consistent contactoppervlak met de aarde garandeert. De bodemgesteldheid dicteert de uiteindelijke diepte of lengte; waar kleigrond doorgaans snel resultaat biedt, vereisen droge zandgronden soms boringen van tientallen meters diep om de vereiste elektrische stabiliteit te waarborgen. Tijdens de uitvoering is de overgang van de ondergrondse elektrode naar de bovengrondse installatie een kritiek punt. Een aardleiding verbindt de elektrode met de hoofdaardrail in de meterkast. Deze verbinding wordt meestal beschermd door een slagvaste mantelbuis op de plek waar de geleider de bodem verlaat. Het resultaat is een gesloten elektrisch systeem dat passief aanwezig is, klaar om bij een defect de stroom direct naar de massa af te voeren.
In de praktijk maken we onderscheid tussen verschillende geometrieën, waarbij de verticale diepteaarding de absolute standaard is in de woningbouw. Men noemt dit vaak simpelweg de aardpen. Het zijn koppelbare staven van verkoperd staal of massief koper die de diepte in gaan tot een stabiele aardlaag bereikt is. Soms volstaan enkele meters. In weerbarstige zandgrond kan dit oplopen tot twintig meter of meer. Een funderingselektrode werkt anders. Deze horizontale variant, ook wel ringaarde genoemd, wordt tijdens de ruwbouw in de funderingssleuf gelegd. Het is een gesloten lus van koper of verzinkt staal die een groot contactoppervlak biedt zonder dat men metersdiep hoeft te boren.
Voor specifieke omgevingen zoals operatiekamers of computerruimtes waar statische ontlading een risico vormt, wordt vaak gekozen voor aardmatten. Dit zijn vlechtwerken van geleiders die onder de afwerkvloer liggen. Ze spreiden de potentiaal gelijkmatiger dan een enkele staaf dat kan. Verwar de aardelektrode overigens niet met de aardleiding. Waar de elektrode het fysieke contact met de aarde maakt, vormt de aardleiding slechts de verbinding tussen deze elektrode en de hoofdaardrail in de meterkast. De ene zit in de modder, de andere in een buis langs de muur.
Niet elke staaf is gelijk. Verkoperd staal is populair vanwege de combinatie van mechanische sterkte en uitstekende geleiding, maar in agressieve bodems met een hoge zuurgraad of zoutgehalte kiest de vakman liever voor roestvast staal (RVS 316) om corrosie op de lange termijn te voorkomen. Een weggeroeste elektrode is immers een levensgevaarlijke schijngarantie. Dan is er nog de hulpelektrode. Dit is een tijdelijke variant die enkel wordt geplaatst om metingen te verrichten aan de verspreidingsweerstand van de hoofdelektrode.
Soms wordt de wapening van een betonconstructie zelf als elektrode gebruikt, mits deze voldoet aan de strenge continuïteitseisen van de NEN 1010. Dit noemen we natuurlijke aarding. Het is een efficiënte methode voor grote utiliteitsgebouwen, waarbij de enorme massa aan staal in de bodem voor een nagenoeg verwaarloosbare weerstand zorgt. Let wel op: bij twijfel over de elektrische verbindingen tussen de wapeningsnetten is een separate, geslagen elektrode altijd de veiligere keuze.
Stel je een renovatie voor van een vooroorlogs herenhuis in een stadscentrum. De oude elektrische installatie mist randaarde op de bovenverdiepingen. Bij de modernisering boort de installateur een gat in de vloer van de meterkast. Hij drijft met een elektrische slaghamer een verkoperde stalen staaf de grond in. Meter voor meter verdwijnt het metaal. Pas op negen meter diepte is de weerstand laag genoeg. De veiligheid is gewaarborgd.
In de zandgronden van de Veluwe tref je een andere situatie. De bodem is daar vaak kurkdroog en geleidt slecht. Een enkele pen van zes meter volstaat zelden. De vakman koppelt hier drie of vier segmenten aan elkaar om de vochtige, geleidende grondlagen te bereiken. Soms zijn zelfs meerdere pennen nodig die parallel worden geschakeld. Meten is weten.
Bij de bouw van een groot distributiecentrum wordt de aardelektrode al in de ruwbouwfase meegenomen. Men legt een dikke koperdraad in de ringfundering voordat het beton wordt gestort. Dit creëert een enorm contactoppervlak met de aarde. Geen gedoe met diep slaan achteraf. Een robuuste oplossing voor zware industrie.
Denk ook aan bliksembeveiliging bij een vrijstaande villa met een rieten kap. Hier is de aardelektrode het eindpunt van de bliksemafleider op het dak. Bij een inslag moet de enorme ontlading direct de bodem in. Zonder deugdelijke elektrode zou de stroom een weg zoeken door de constructie zelf. Brandgevaar is dan onvermijdelijk.
Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) vormt het wettelijk fundament. Via dit besluit wordt de NEN 1010 aangewezen als de dwingende norm voor elektrische installaties in woningen en utiliteitsbouw. Veiligheid is hier geen suggestie. De norm schrijft voor dat elke installatie voorzien moet zijn van een deugdelijke aardvoorziening om bij defecten gevaarlijke aanrakingsspanningen te voorkomen. Dit is een harde eis voor de oplevering van elk bouwwerk.
De maximale verspreidingsweerstand van de aardelektrode is niet voor elke situatie gelijk. Deze waarde hangt nauw samen met de uitschakelkarakteristiek van de toegepaste beveiligingstoestellen. Bij een standaard installatie met 30 mA aardlekschakelaars hanteert men in de praktijk vaak een bovengrens van 166 ohm, maar de installateur streeft doorgaans naar een veel lagere waarde om de veiligheidsmarge te vergroten. Lagere waarden genieten de voorkeur. Zeker in industriële omgevingen of bij installaties met zwaardere zekeringen waar een snelle uitschakeling cruciaal is. Voor bliksembeveiliging gelden aanvullende, strengere eisen vanuit de NEN-EN-IEC 62305-reeks. Hierbij staat de snelle afvoer van hoogfrequente stromen centraal, wat vaak specifieke geometrische vormen van de elektrode vereist.
De netbeheerder speelt ook een rol in het juridische en technische speelveld. In de landelijke Aansluitvoorwaarden wordt vastgelegd of er sprake is van een TT-stelsel, waarbij de gebruiker zelf voor de aardelektrode verantwoordelijk is, of een TN-stelsel waarbij de aarding via het net wordt aangeboden. Inspecties zijn essentieel. De NEN 3140 regelt de veilige bedrijfsvoering van elektrische installaties en stelt eisen aan de periodieke controle van de aardverbindingen. Meten, vastleggen en beoordelen. Een aardelektrode die door corrosie of bodemveranderingen niet meer aan de gestelde waarden voldoet, maakt een installatie formeel onveilig voor gebruik.
Vroegere elektrische installaties waren vaak zwevend uitgevoerd. Veiligheid was een secundair concept. Met de opkomst van wisselstroom aan het einde van de negentiende eeuw veranderde de noodzaak voor een nulpunt aan aarde drastisch. Men ontdekte dat de bodem een bruikbare geleider was voor het stabiliseren van potentialen. In de eerste helft van de twintigste eeuw fungeerde het publieke drinkwaternetwerk als de facto aardelektrode voor bijna elke woning. Dit werkte decennialang feilloos. Woningen waren via loden of ijzeren leidingen direct verbonden met vochtige grondlagen, waardoor een aparte geslagen elektrode simpelweg niet nodig was.
De grote omslag volgde door materiaalinnovatie bij de nutsbedrijven. Vanaf de jaren zestig van de vorige eeuw vervingen waterleidingbedrijven op grote schaal hun metalen netwerken door kunststof varianten zoals PVC en later PE. De natuurlijke verbinding met de massa verdween abrupt. Waar installateurs vroeger blindelings vertrouwden op het loden leidingnet, dwong de introductie van deze niet-geleidende materialen de sector tot het zelfstandig realiseren van een elektrisch contact met de bodem middels geslagen of geboorde pennen. De NEN 1010-normering uit 1962 formaliseerde deze noodzaak.
Technisch evolueerde de aardelektrode van een simpele verzinkte buis naar de moderne, koppelbare diepteaarding van verkoperd staal of RVS. Deze specialisatie was noodzakelijk om consistent lage verspreidingsweerstanden te halen in de steeds droger wordende stedelijke bodems. Tegenwoordig is de elektrode een autonoom veiligheidssysteem. Het staat volledig los van andere infrastructurele netwerken. De transitie van passief gebruik van publieke netten naar actieve, private installatieverantwoordelijkheid markeert de belangrijkste verschuiving in de geschiedenis van de aarding.
Joostdevree | Nl.wikipedia | Wildkamp | Circuitsonline | Producten.hanzestrohm | Liander | Beemster | Aardnet | Elektrakoning | Victronenergy | Nieuwegroepenkast | Lesgever | Elektricien-sittard | Prinsbliksembeveiliging