Aanloopstroom problemen in relatie tot thuisbatterijen

Dit artikel is alleen van toepassing als je een thuisbatterij in eilandbedrijf gebruikt, zoals bij noodstroom, off-grid en ups, of als je de 230 Volt backupaansluiting gebruikt. In dat geval krijg je mogelijk te maken met de negatieve gevolgen van het fenomeen inschakelstroom of aanloopstroom die je bij netbedrijf / on grid waarschijnlijk nog nooit voor een probleem heeft gezorgd.

Het primaire doel van dit artikel is om je bewust te maken van het fenomeen aanloopstroom en de mogelijke beperkingen van een thuisbatterij in combinatie met het gebruik van bepaalde apparaten. Hierdoor kan je beter beoordelen of een bepaalde thuisbatterij goed functioneert in combinatie met bepaalde apparaten tijdens eilandbedrijf of de backupaansluiting. Dat kan mogelijke teleurstellingen voorkomen. Dit artikel levert je zeker geen exacte bruikbare waarden waar je in de specificaties naar kan zoeken, dat is voor ons onmogelijk, omdat dat dit té afhankelijk is van het te gebruiken apparaat en de specificaties van de thuisbatterij.

Introductie

In dit artikel gebruiken vanwege de leesbaarheid consequent de term thuisbatterij, maar je moet dat lezen als "thuisbatterij, hybride omvormer die als thuisbatterij wordt gebruikt, en eigenlijk iedere gelijkspanning naar 230 Volt omvormer", die laatste is immers één van de onderdelen van een thuisbatterij.

Aanloopstroom

Laten we beginnen uit te leggen wat een aanloopstroom is. Stel je schakelt een waterkoker in die een vermogen heeft van 2300 Watt. Dan verwacht je dat hij ook daadwerkelijk 2300 Watt uit het net opneemt en in het geval van een waterkoker is dat ook zo^[1]. De stroom is dan 2300 Watt / 230 Volt = 10 Ampère.

Maar bij bepaalde apparaten doet zich een vreemd fenomeen voor. Als voorbeeld een vriezer. Kijken we op het typeplaatje dan lezen we bijvoorbeeld 230 Volt - 115 Watt, daaruit kunnen we de conclusie trekken dat een stroom zal vloeien van 0,5 Ampère. Dan verwacht je ook dat daadwerkelijk een stroom van 0,5 Ampère zal vloeien. Dat doet hij ook wel, maar pas als hij een tijdje op gang is. Tijdens de eerste seconden blijkt de stroom een veelvoud te zijn van die 0,5 Ampère.

Hoeveel keer groter de stroom zal zijn is afhankelijk van de fabrikant en model, maar je moet niet vreemd opkijken als de aanloopstroom een factor vier tot tien groter is. Dus geen 0,5 Ampère maar 2 tot 5 Ampère. Dus dan is het vermogen dat tijdelijk geleverd moet worden 460 - 1150 Watt. Pas na die inschakelpiek zakt het opgenomen vermogen terug naar 115 Watt.

Dit soort vermogens tijdens het starten van een vriezer (iedere keer dat de thermostaat de compressor inschakelt) vallen nog relatief mee, maar dat is natuurlijk heel anders bij een haakse slijper van 2000 Watt of een hakselaar van 2500 Watt. Dan zal het opgenomen vermogen kortdurend hoger zijn dan 10.000 Watt of meer.

Of jouw beoogde thuisbatterij deze aanloopstroom kan leveren zal je moeten onderzoeken. Bij een thuisbatterij wordt, als het goed is, het nominale vermogen gespecificeerd maar ook het piekvermogen. Kijk dan heel goed of je ergens "kleine lettertjes" ziet staan (vaak onderaan weggestopt) die aangeven onder welke condities die specificaties van het piekvermogen van toepassing zijn. Zoek dan ook uit voor hoeveel seconden deze piekstroom geleverd kan worden. Hoewel we geen scherpe grens kunnen trekken, maar minder dan vijf seconden lijkt wat kort.

Mocht je een driefase versie van een thuisbatterij willen aanschaffen, informeer dan of het gespecificeerde piekvermogen geldt als optelsom van alle drie de fases of dat dit piekvermogen op één willekeurige fase ondersteund wordt.

Sommige thuisbatterijen ondersteunen namelijk een "scheve belasting" waarbij (een groot deel van) het totaal ondersteunde nominale vermogen ook afgenomen mag worden op één fase.

Stel je hebt een thuisbatterij met een totaal nominaal vermogen van 6000 Watt, dan leveren sommige modellen maximaal 2000 Watt per fase, terwijl andere "leentjebuur" kunnen spelen en er geen problemen hebben als je op één fase bijvoorbeeld 3600 Watt afneemt, en de andere fases beperkt blijven tot samen 2400 Watt. Of dat dan ook zo werkt bij een aanloopstroom zal je moeten onderzoeken.

Welke apparaten hebben een grote aanloopstroom?

Vooral apparaten met een transformator en/of een elektromotor kennen een grote aanloopstroom. Een transformator, die tegenwoordig niet veel meer gebruikt worden in huishoudelijke apparaten (een magnetron is een bekende uitzondering hierop), kan tot wel 50 keer zijn nominale stroomopname hebben tijdens het inschakelen.

Voorbeelden van redelijk alledaagse apparaten met een elektromotor zijn een stofzuiger, airco, koelkast, vriezer, warmtepomp maar ook bij haakse slijper, cirkelzaag, hydrofoor of (beregenings)waterpomp.

Ook apparaten met een geschakelde voeding zoals die van een computer kunnen flinke inschakelstromen veroorzaken, wellicht is het je opgevallen dat als je de steker van een laptopvoeding in een wandcontactdoos stak, dan je "vonkjes" zag.

Die vonkjes ontstaan omdat die laptopvoeding een schakelende voeding heeft en afhankelijk van het moment dat je de steker van de voeding in de 230 Volt steekt zal je geen, weinig of flinke vonken zien.

De spanning op een stopcontact wisselt eenmaal continue, het is wisselspanning. Dus op het ene moment staat er 0 Volt op het stopcontact en een 10 milliseconde later is dat 230 Volt^[2], wanneer hij vrijwel 0 Volt is dan zal je geen vonkje zien, en als je precies op de top van de wisselspanning de voeding er in steekt dan zie je niet alleen maar hoor je ook dat er een vonk ontstaat, pats! Dat is dus normaal en inherent aan schakelende voedingen.

Soft start

Sommige apparaten, die bekend staan om hun grote aanloopstroom hebben vaak een "soft start". Dat zie je vooral bij airco's. In dat geval zal de aanloopstroom te overzien zijn.

CV-warmtepompen werden vroeger gemaakt volgens het "aan-uit" principe. Ze stonden aan (maakte warmte) of ze stonden uit (maakte geen warmte), net als cv-ketels dat deden voor pak hem beet 2000. Als zo'n aan/uit warmtepomp inschakelt hoor je een flinke klap "tok" (de eerste keer schrik je er een beetje van) en van het ene op het andere moment moet de compressor in de warmtepomp van stilstand naar "volle toeren" komen. Dat ontstaan enorme aanloopstromen.

Net als cv-ketels na grofweg 2000 zijn overgegaan naar modulerende versies, waarbij het vermogen aangepast wordt naar de warmtevraag is dit ook gebeurd bij cv-warmtepompen. Sinds grofweg 2020 worden steeds meer modulerende warmtepompen aangeboden. Als zo'n modulerende warmtepomp warmte moet gaan maken hoor je hem heel rustig "op toeren komen" en zullen dus geen grote stromen vloeien. Heb je een modulerende warmtepomp, dan is dat een zorg minder.

Wel kan het elektrisch verwarmingselement kopzorgen opleveren, die zit in principe iedere cv-warmtepomp voor backupdoeleinden (dat je het toch warm krijgt als de warmtepomp defect is) of bij een lucht/water warmtepomp als deze een defrosts / ontdooicyclus) moet uitvoeren en hij uit de woning niet voldoende warmte kan halen om de buitenunit van ijs te ontdoen. Het is niet ongebruikelijk dat zo'n elektrisch verwarmingselement 3000, 6000 of 9000 Watt vraagt (soms is dit vermogen instelbaar). Ditzelfde element wordt ook tijdens een anti-legionellacyclus gebruikt.

Significante verschillen tussen fabrikanten thuisbatterijen

Hoe goed een thuisbatterij een aanloopstroom kan leveren, en voor hoe lang, is een ontwerpkeuze. De ene fabrikant zal hier minder voor over hebben dan de andere. Want het kunnen leveren van grote aanloopstromen vereist eenmaal het gebruik van bepaalde (extra) onderdelen zoals condensators (eigenlijk elco's) en/of een flink zware transformator. Dat maakt het product zwaarder, groter en duurder. Dus als de fabrikant sterk op prijs wil concurreren, dan lijkt het logisch dat deze zal bezuinigen op die onderdelen.

Het klinkt wellicht vreemd maar je kan door alleen al een apparaat op te tillen een inschatting maken hoe goed deze aanloopstromen ondersteund. Twee thuisbatterijen met een gelijk nominaal vermogen kunnen in de praktijk totaal anders omgaan met aanloopstromen. De ene slecht en de ander goed. Welke van de twee de goed is kan je vrijwel altijd determineren door naar het gewicht te kijken of op te tillen.

Mocht een fabrikant niet de piekstroom en/of de duur van deze piekstroom publiceren, dan is dat meestal een teken dat men over die specificaties niet trots is en daar liever niets over kwijt wil. Dan weten wij doorgaans genoeg.

Ga vooral op zoek naar ervaringen van bezitters van een bepaalde thuisbatterij en hoe deze omgaat met aanloopstromen. Gebruik dan de de zoektermen: inrush current [naam fabrikant en model thuisbatterij]. In plaats van de zoekterm "inrush current" kan je ook zoeken op het synoniem "surge current".