De thuisbatterij als oplossing voor een probleem?

[update 18/10 grondige bewerking]

Kunnen we er nog wel van op aan dat we altijd stroom hebben? Volgens een recent persbericht op de Enexis website niet meer. Ik werd afgelopen week getriggerd door een artikel met als kop “Enexis waarschuwt: mogelijk dagenlange stroomuitval in Brabant bij strenge winter”.

Als de stroom dagenlang uitvalt in de winter heb ik een groot probleem. Zonder stroom kan ik mijn luchtdichte huis niet ventileren en ook niet verwarmen. Daarom ben ik er maar eens ingedoken: welke oplossingen zijn er voor dit probleem? En dan kom je vrij snel bij de thuisbatterij uit.

Stroomuitval

Met een eenvoudige thuisbatterij zoals die nu door Homewizard wordt aangeboden los je dit probleem helaas niet op.
De oplossing begint bij het goed analyseren van het probleem. Wat wordt precies met stroomuitval bedoeld?

Iedereen voelt op zijn klompen aan dat een kleine stroomuitval minder erg is dan een grote. Daarom heb ik het in drieen opgesplitst:
1) Een kleine stroomuitval van maximaal enkele uren.
2) Een grote stroomuitval van maximaal enkele dagen.
3) Een hele grote stroomuitval van meer dan enkele dagen.

Een hele grote stroomuitval is op dit moment en in de nabije toekomst niet waarschijnlijk in Nederland. Dit wordt pas reeel bij serieuze oorlogsdreiging. Dus het probleem dat ik op wil lossen is een kleine en grote stroomuitval van maximaal enkele dagen.

We kunnen niet zonder stroom

We hebben het er thuis uitgebreid over gehad en zijn tot de conclusie gekomen dat we een enkele kleine stroomstoring prima kunnen opvangen zonder verdere technische maatregelen te willen nemen. Het wordt vervelender als dit vaker optreedt. Je wilt dan niet zonder licht zitten, en als het nodig is ook kunnen douchen, het huis verwarmen en warm eten kunnen bereiden. Zeker omdat de storingen in de vroege ochtend en rond etenstijd zullen optreden.

Ik heb uitgerekend dat wij in deze situatie minimaal 1 kWh per dag nodig hebben. Het maximum wordt bepaald door wat je allemaal gaat doen, maar laten we zeggen maximaal 3,5 kWh. Een batterij van enkele kWh zou dan kunnen voldoen om een kleine stroomstoring comfortabel te overleven.

Wat voor batterij koop ik dan? Een helder stappenplan.

Hiervoor heb ik uitgezocht wat er zoal leverbaar is. Vervolgens heb ik gekeken naar wat ik nodig heb in mijn situatie. Dit onderzoek viel mij zwaar tegen omdat er veel incomplete informatie wordt gegeven op de websites van de bedrijven die je graag een batterij willen verkopen.

Als je een batterij gaat kopen, moet je je eerst afvragen wat je er precies mee wilt doen. Dit kan ik natuurlijk niet voor jou bepalen, maar ik kan wel opschrijven wat ik tegengekomen ben. Ik denk dat veel mensen in een vergelijkbare situatie zitten zoals ik.

[update 18/10 grondige bewerking van volgende gedeelte]
De volgende toepassingen ben ik tegengekomen voor het laden van de batterij.
1. Opslaan van zonne-energie.
2. Opslaan van energie uit het netwerk op momenten dat electriciteit goedkoop is.

En voor het ontladen van de batterij:
3. Eigen verbruik.
4. Terugleveren naar het netwerk als electriciteit duur is.
5. Eigen verbruik in noodstroombedrijf.

Laten we de toepassingen even langslopen voor wat dit betekent voor het energienetwerk in je huis, bestaande uit zonnepanelen, batterijen, diverse omvormers en noodstroombedrijf.

De zonnepanelen en PV-omvormer

Deze zijn vaak voorzien van een 1-fase of 3-fase PV-omvormer. Het rendement van zo’n omvormer ligt meestal rond de 97-98%. We stellen het verlies voor het gemak op 2,5%. De reden dat dit rendement zo hoog is, is omdat deze altijd het volledige ingangsvermogen (DC) omzet naar AC.

De batterijomvormer

De batterijomvormer bestaat uit verschillende onderdelen.
De DC->AC en AC->DC omzetters. Het rendement van deze omzettingen ligt maximaal op zo’n 94-95%, in de praktijk is dit minder. Dit heeft ook te maken met de thermische batterijverliezen, waardoor je bij een goede batterijomvormer uit moet gaan van een verlies van 8% naar beide kanten. Dus 10kWh in, is in de praktijk ongeveer 8 kWh uit. Dus 20% verlies! Dit wordt allemaal omgezet in warmte.
Er zijn ook batterijomvormers die een ingang hebben om direct zonnepanelen op aan te sluiten. Die zetten de DC spanning van de zonnepanelen bijna zonder verlies om in een spanning die direct de batterijen in kan. Er zit echter een vervelend addertje onder het gras: als je deze energie direct wilt gebruiken, moet deze altijd door de DC->AC omzetter van de batterijomvormer; met een verlies van 8% tot gevolg. Dus deze oplossingen zijn alleen aantrekkelijk als de energie voornamelijk de batterijen in gaat.

Thuisbatterijen

Batterijen heb je in vele soorten en maten. Ik beperk me hier tot LFP (LiFePOe), Lithium Ijzer Fosfaat batterijen aangezien deze meestal voor deze toepassing gebruikt worden, simpelweg vanwege de beste prijs/prestatie verhouding.
Een thuisbatterij wordt in 2 vormen verkocht: als 51.2V batterij, ook wel 48V of LV batterij genoemd. (48V is de spanning die de oudere LiIon batterijen afgaven. LV staat voor Low Voltage.)
Tegenwoordig is de HV (High Voltage) batterij in opkomst. Deze werkt met spanningen van enkele honderden volts.
Een batterij is opgebouwd uit in serie geschakelde cellen. Er zijn diverse Youtube video’s die laten zien hoe je zelf een batterij pack kunt maken. Deze bestaat uit bijvoorbeeld de volgende onderdelen:
1x JK Smart Active balancer BMS B1A20S15PR: € 95
16x Eve MB31 314A batterij cellen van 3.2V (voor 16 kWh batterij): € 1000
Div losse materialen: € 100
Totaal: € 1200 incl. BTW
Als je dit niet ziet zitten (dit zal voor de meeste lezers, inclusief mezelf, gelden), kun je ook een kant en klare 16 kWh batterij kopen. De NKON 16.1 kWh batterij kost momenteel € 1650. De 5 kWh uitvoering kost € 700.
Vergelijk deze prijs maar eens met batterijen van bekendere merken. Die zijn zomaar 2x duurder. Het verschil? Volgens mij niet veel meer dan het merk, want ze gebruiken dezelfde batterijcellen: er zijn slechts 2 grote fabrikanten hiervan in China: CATL en BYD. Oh ja, de meeste (vrijwel alle) thuisbatterijen komen uit China 😉

Mijn verwachting is dat in de komende tijd de prijsverschillen zullen afnemen en er goede DHZ kits op de markt gaan komen. Op Aliexpress zijn ze al te krijgen, maar ik kon nog geen enthousiaste gebruikers-reviews vinden.

Bij batterijen zijn er ook nog enkele andere aspecten die van belang zijn.

Omdat deze cellen nooit 100% gelijk zijn, is het belangrijk om ze electronisch te bewaken. Dit gaat met het BMS (Batterij management systeem). De BMS communiceert met de omvormer.
Een batterij-omvormer kun je altijd met slechts 1 type batterijen gebruiken. De verklaring hiervoor is eenvoudig: deze worden parallel aangesloten, en het is erg belangrijk dat ze dezelfde BMS hebben en dezelfde spanning leveren. Dus als je later batterijen bijkoopt, kan het zijn dat je je oude batterij moet vervangen omdat de nieuwe batterij misschien een iets afwijkende spanning afgeeft. Dit zal zeker zo zijn als de technologie van de batterijen verandert, wat in de lijn van de verwachting is.
De meeste omvormers kunnen samenwerken met meerdere fabrikaten batterijen, maar altijd moeten alle batterijen van hetzelfde fabrikaat zijn.

Kun je deze batterijen zomaar op elke batterijomvormer aansluiten? Zeker niet. Want veel fabrikanten leveren hun eigen totaaloplossingen die alleen maar met hun eigen batterijen werken.
Ik heb verschillende omvormers de revue laten passeren. Om een lang verhaal kort te maken: ik ben bij Victron als omvormerleverancier uitgekomen omdat zij alles leveren wat jij(ik) nodig heb. Beter ga je het niet vinden en alle andere oplossingen integreren slechter met de andere apparaten in je huis.

Victron omvormer keuze

Victron is een Nederlandse fabrikant met een hele grote collectie batterijomvormers. De omvormers voor onze toepassing zitten in de Multiplus-II 48 serie. 48 staat voor 48 Volt. Achter dit getal vind je nog enkele getallen. Bijvoorbeeld Multiplus-II GX 48/5000/70-50. GX staat voor Energie Management Systeem. Niet elke Multiplus heeft dit ingebouwd, maar je hebt er in je systeem minimaal 1 nodig. Deze worden ook als los kastje verkocht.
5000 staat voor het continue vermogen in VA dat deze kan leveren bij 230VAC. 70 staat voor de maximale laadstroom van de batterij in A. 50 staat voor de maximale AC ingangsstroom in A. Het genoemde apparaat kost € 900, maar er zijn ook nog kleinere (en dus goedkopere) uitvoeringen.

Alle Victron omvormers zijn van het type 1-fase. Ik heb al verschillende installaties gezien met 3 van deze omvormers + 20 kWh aan batterijen. Bij het onderzoeken welke configuratie ik nodig heb kwam ik tot de ontdekking dat veel installaties beter en goedkoper kunnen. Ik ga het uitleggen aan de hand van onderstaande afbeelding.

Ontwerptekening

Wat ik hier sterk vereenvoudigd heb getekend is een elektrische installatie, bestaande uit 3 fasen: L1, L2, L3. De ruiten L1, L2 en L3 zijn de net-aansluitpunten. Door deze netaansluitpunten loopt stroom, respectievelijk I1, I2, I3. Positieve stromen zijn afkomstig van het net; negatieve stromen gaan naar net toe. Niet-essentiele onderdelen voor mijn verhaal heb ik weggelaten.

In deze tekening ben ik ervan uitgegaan dat de zonnepanelen met een 1-fase omvormer op L2 zijn aangesloten. Maar let op: ze zitten hier niet op de netaansluiting, maar op de noodstroomaansluiting van de omvormer! In normaal bedrijf is deze direct verbonden met L2.
I4 is de stroom die de PV panelen leveren. Deze is altijd positief. I5 is de stroom die vanuit de noodstroomaansluiting naar de groepenkast gaat.

Ik ga ervan uit dat de verlichting en het internet-modem aangesloten zijn op L2. Eventueel ook nog de Quooker of de electrische aansluitingen die nodig zijn om warm water te krijgen. Ook zou ik de magnetron hierop aansluiten. Deze apparaten heb je nl. nodig om in een noodstroomsituatie te kunnen (over-)leven. De grote stroomverbruikers die op L1 en L3 aangesloten zijn kunnen we dan dus niet gebruiken. Als je dit wel wilt, zul je naar een 3-fasen noodstroomvoorziening moeten gaan. Kan ook, maar kost 2 extra batterijomvormers en heel veel extra batterijen als je er wat aan wilt hebben.

Fasevereffening

Dit betekent dat de slimme meter stromen die in 2 richtingen opgaan bij elkaar optelt. Bijvoorbeeld als I1 = 4A, I2 = -10A en I3 = 2A, dan is de totale teruglevering -4A. Dit stopt niet na het afgelopen van de salderingsregeling! Van deze feature kunnen we handig gebruik maken om de installatie wat eenvoudiger, en dus goedkoper, te houden.

Door dit goed te configuren, kun je meer dan je denkt. Ik zal dit aan de hand van enkele rekenvoorbeelden duidelijk maken.

Als je ook zonnepanelen op 1 of 2 andere groepen hebt aangesloten met aparte omvormers (!) dan kunnen deze indien gewenst gebruikt worden om via het net de batterij op te laden. De maximale bijdrage is 25A, het aantal amperes dat door elk van de fasen kan/mag lopen.

De maximale laadstroom van de batterijomvormer in deze opstelling is I4 + I2 = 20+25 = 45A !! Mits de PV-omvormer zoveel stroom levert natuurlijk.

De maximale noodstroom die je kunt leveren is veel. Theoretisch ook 45A (als de zon volop schijnt), maar dit zal in de praktijk niet gevraagd worden.

De GX module oftewel de EMS

Een belangrijk onderdeel in deze opzet is het EMS (Energie Management Systeem). Deze kan ingebouwd zijn in de omvormer of in een los kastje en via de P1 interface gekoppeld aan de slimme meter of (in het geval van Victron) met een kastje gekoppeld aan het net. De EMS bepaalt of en wanneer de batterij geladen of ontladen moet worden. En als deze gekoppeld is aan de EV-lader bepaalt deze ook of en wanneer de auto geladen moet worden.

Als je meerdere PV-omvormers in huis hebt, kan de EMS deze ook aansturen. Uiteraard is de EMS ook voorzien van een internet koppeling, zodat deze -indien gewenst- aangestuurd kan worden voor dynamische gebruik, onbalans handel en netsturing.

Weer iets nieuws: netsturing

Netsturing gaat vanaf 1 januari 2027 actueel worden omdat vanaf deze datum het nettarief per kWh belast gaat worden. Hiervoor gaan er per dag 5 tariefzones komen en 4 tarieven. Hoe dit precies gaat werken is nu nog niet bekend, maar het belang voorhet netwerkbedrijf is evident. En als je wilt gaan investeren in thuisbatterijen wil je hierop voorbereid zijn, dus dan wil je je batterij-omvormer kunnen sturen met de informatie die je krijgt van de netsturing.

Batterijprijzen blijven sterk dalen

Het zal niemand verbazen dat de batterijen nog steeds veel beter en goedkoper worden. Maar wel dat iedereen als een dolle nu batterijen koopt terwijl deze over enkele jaren veel goedkoper worden. Deze dalende trend is nog lang niet ten einde.
Zie onderstaande grafiek.

De bijbehorende getallen kun je hier downloaden.

In deze grafiek/tabel vallen de volgende zaken op (let op, gemiddelde prijzen!).
1. Kleine batterijen (1 kWh) blijven relatief heel duur. Deze zijn gezakt van € 1400 in 2020 naar € 575 in 2025.
2. 5 kWh batterijen zijn gezakt van € 900 in 2020 naar € 375 in 2025 per kWh. Maar zoals je hierboven ziet, kun je sommige batterijen al een stuk goedkoper kopen!
3. Het verschil per kWh tussen 5kWh, 10kWh, 20kWh is ongeveer 10% per verdubbeling. Grotere batterijen worden weinig goedkoper.
4. De batterijprijzen gaan de komende jaren nog minstens halveren. Dus nu kopen is echt heel slecht voor je portemonnee!
Mijn bron: ChatGPT die voor deze data heel veel rapporten van onderzoeksinstituten noemt.

Afgezien van de prijzen, gaan de batterijen ook nog beter worden in de komende jaren. Zowel milieutechnisch alsook de levensduur. Een levensduur van 10 jaar lijkt heel lang, maar is sneller voorbij dan je denkt. En dan zit je met je dure afgeschreven batterij. Wie dan leeft die dan zorgt?

Projectaanpak

Mijn situatie is als volgt.
– in de garage heb ik een Solaredge 1-fase PV-omvormer.
– in de garage heb ik tevens een Ratio Solar EV-lader die op 3 fasen is aangesloten.
– in huis heb ik een technische ruimte waarin voldoende ruimte is om batterijen te plaatsen. Deze bevindt zich onder de meterkast.
– in de technische ruimte heb ik een Omniksol-4k-TL2 1 fase omvormer met 4800Wp panelen in 2 strings.

Met bovenstaande kennis heb ik nagedacht wat nu mijn strategie wordt. Omdat goede informatie zo lastig te vinden was, heb ik ChatGPT en Gemini enkele scenario’s voorgeschoteld.

Met de kennis die ik heb opgedaan van de Victron producten (bedankt Ralph!) ben ik vervolgens gaan puzzelen en tot de opzet gekomen die ik hierboven heb beschreven.

Hoe vertaalt zich die in mijn situatie?

De PV-omvormers blijven zitten waar ze zitten.
Omdat ik in huis geen warmteontwikkeling wil hebben en ook geen geluidsoverlast (de omvormer kan best wat geluid maken) ben ik van plan om 1 Victron omvormer in de garage te plaatsen. Een uitdaging is nog wel het aanleggen van de retourkabel voor noodstroom naar de meterkast, maar ik denk dat dit wel gaat lukken.

Ik ga waarschijnlijk beginnen met 1x 5kWh batterij van Nkon en dit uitbreiden zodra ze goedkoper worden. Met 5kWh kan ik zeker een dag overbruggen, en als ik na een jaar uitgebreid heb naar zo’n 20 kWh kan meer dan enkele dagen overbruggen en als prettige bijkomstigheid fors op mijn stroomrekening besparing. Doel bereikt!