Accucapaciteit thuisbatterij - deel 2
Dit is deel twee van het grote artikel dat gaat over het dimensioneren van de accucapaciteit van een thuisbatterij. Dat is een van de belangrijkste aspecten waar je veel tijd in moet steken om de juiste keuze te maken. Heb je deel een nog niet gelezen, doe dat dan eerst.
Levensduur, degradatie
De levensduur van een accu wordt in sterke mate bepaald hoe snel je hem laad of ontlaad. Heb je een accu met een capaciteit van bijvoorbeeld 4 kWu, dan is het onverstandig (als het al mogelijk is) om de accu in één uur volledig te ontladen (dus met 4000 Watt te ontladen).
Beter is om dit te beperkt tot 50% van de accucapaciteit, dat de accu in maximaal twee uur geheel ontladen wordt. Maar heb je de accu lief en wil je een langdurige relatie aangaan met de accu, dan moet je de ontlaadsnelheid beperken tot 20% van de accucapaciteit, dus maximaal in vijf uur ontladen. Nog langzamer ontladen zal een nog langere levensduur opleveren maar dat zal niet veel beter zijn dan bij 20%.
Hoe lang je de levensduur verlengt als je niet met 50% maar met 20% ontlaad, verschilt per fabrikant van de accu, maar een verdubbeling van de levensduur is niet ongebruikelijk. De levensduur zou dan wel eens niet 4000 maar 8000 cycli zijn (laad- en ontlaadcycli).
Overigens 4000 cycli is altijd nog 4000/365=11 jaar, maar een dubbele levensduur is natuurlijk heel prettig.
Die levensduur is doorgaans gespecificeerd als de accu nog 80% van zijn oorspronkelijke capaciteit bezit (soms is dit door een fabrikant heel sneaky op 70% gespecificeerd om cijfers mooier te laten zijn dan ze zijn). Door het gebruik én het ouder worden van de accu daalt dus de beschikbare accucapaciteit. Was de accucapaciteit eerst 5 kWu bij de aanschaf, bij het einde van de levensduur is de capaciteit gedaald naar 4 kWu. De accu blijft dan dus gewoon bruikbaar, alleen is de beschikbare capaciteit een stuk lager.
Die afname van de capaciteit wordt degradatie genoemd. Bij de moderne LFP accu's gaat die degradatie aanmerkelijk trager dan de traditioneel gebruikte NMC accu's. Een LFP accu gaat dus in principe veel langer mee dan een NMC accu.
Overigens niet alleen snel ontladen heeft een negatieve invloed op de levensduur van de accu, dat geldt ook voor snel laden. Maar vaak heb je dat niet in de hand. Het is de fabrikant die een keuze maakt hoe snel een accu weer geladen wordt.
Snel laden heeft als voordeel dat als de zon maar kort en hevig schijnt op een dag, dat de accu snel geladen kan worden. Gaat het laden traag, dan kost dat veel meer tijd en is de intensiteit van de zon mogelijk na een paar uur minder en is je accu nog niet vol.
Snel laden is dus prettig om in een korte tijd zonne-energie te oogsten, maar het is net als bij snel ontladen even slecht. Sneller dan in 4, liever 5 uur volledig laden van een lege accu moet je eigenlijk niet willen.
DoD
Een ander punt waar we je op willen wijzen is dat de accucapaciteit die gespecificeerd wordt bij een thuisbatterij, mogelijkerwijs niet beschikbaar is voor gebruik. Dat lijkt vreemd, maar daar is een hele goede reden voor. Dit is niet alleen van toepassing bij thuisbatterijen maar ook heel gebruikelijk bij elektrische auto's.
Om dat uit te leggen introduceren we de term DoD. Dat staat voor Depth of Discharge. De mate waarin de accu ontladen wordt.
Er blijkt een relatie te bestaan tussen de DoD en de levensduur. Hoe verder je een accu steeds maar ontlaad, hoe korter de levensduur. Hoe minder sterk je de accucapaciteit benut, hoe langer de accu meegaat.
Dit is algemene kennis en daar is de fabrikant van de thuisbatterij natuurlijk ook mee bekend. De fabrikant moet een lastige afweging maken. Stel in de thuisbatterij zit een accu met een werkelijke capaciteit van 10 kWu. Dan zou hij de accu iedere keer volledig kunnen ontladen, dus tot 100% DoD. Maar dan weet hij dat de accu flink minder lang meegaat. Kiest hij voor bijvoorbeeld 80% DoD, dan gaat de accu wellicht twee keer zo lang mee, maar dan kan hij maar adverteren met een thuisbatterij van 8 kWu in plaats van 10 kWu.
Hoewel, en hier komt de marketingafdeling om de hoek kijken. Die afdeling zegt: we gaan deze thuisbatterij gewoon aanprijzen als een 10 kWu thuisbatterij, immers, er zit toch een 10 kWu accu in? Dat de eigenaar er maar 8 kWu van kan gebruiken, dat hoeven we toch niet met koeiletters in de brochure te zetten? Kleiner letterjes en dan ergens verstopt is eerlijk genoeg. Of weet je wat, we benoemen het helemaal niet, we vermelden de accucapaciteit van 10 kWu en schrijven bij de specificaties een DoD van 80%. De meeste kopers weten toch niet wat dat betekent en dan kunnen we tóch met die 10 kWu adverteren.
Dus, wil je thuisbatterijen onderling vergelijken dan moet je ook op zoek of de aangeboden capaciteit de technische capaciteit is (maar niet bruikbare capaciteit), of de werkelijk bruikbare capaciteit. Wellicht staat er: accucapaciteit: 10 kWu, DOD: 80%. In dat geval weet je dat de praktisch bruikbare accucapaciteit 8 kWu is.
Dit betekent ook dat als twee fabrikanten een thuisbatterij aanbieden, waarbij de technische accucapaciteit identiek is, maar de ene fabrikant hanteert bijvoorbeeld 90% DoD en de ander bijvoorbeeld 80% DoD, dan zitten aan beide thuisbatterijen voor- en nadelen. Bij de eeste zal de bruikbare accucapaciteit groter zijn, maar de levensduur zal korter zijn dan de ander. Bij de ander is de bruikbare accucapaciteit weer beperkter, maar de levensduur van de accu zal langer zijn.
Temperatuur
Tijdens het laden én ontladen zal de accu warm worden. Hoe sterker de laad- of ontlaadstroom, hoe sterker de warmteontwikkeling. Sommige thuisbatterijen beperken de stroom als de temperatuur te ver oploopt. Dit doet men mede vanwege de levensduur.
De levensduur is namelijk sterk afhankelijk van de gemiddelde temperatuur van de accu. Hoe hoger de gemiddelde temperatuur, hoe korter de levensduur. De levensduur wordt dus niet alleen bepaald door het aantal cycli, de snelheid van laden en ontladen, van de maximale DoD, maar dus ook door de gemiddelde temperatuur.
Het gebruik van een thuisbatterij in een bijvoorbeeld een tuinhuisje waar het in de zomer flink warm kan worden, is zeer sterk af te raden. Omgevingstemperaturen bover de 30 graden moet je zien te voorkomen en 35 graden of meer is (bij langdurig gebruik rond die temperatuur) heel beperkend op de levensduur.
Bedenk dat niet alleen de omgevingstemperatuur een rol speelt, maar ook de warmteontwikkeling tijdens het laden en ontladen van de accu. Wanneer de accu geladen wordt met bijvoorbeeld 30% van de capaciteit (als voorbeeld een 4 kWu accu geladen of ontladen wordt met 1200 Watt) zal de temperatuur in twee uur met circa tien graden stijgen. Wanneer je de accu daarna (tijdelijk) niet gebruikt daalt de temperatuur van de accu's met ongeveer een 1°C per half uur. Deze opwarming- en afkoeling waarden zijn indicatief en zullen afhankelijk zijn van de opbouw van de kast waarin de accu zit. Mogelijk is de waarde lager, maar je hebt een grotere kans dat de temperatuur sneller stijgt dan hiervoor beschreven.
De thuisbatterij laden en daarna vrijwel direct ontladen met 30% van capaciteit, zal leiden tot een temperatuurstijging van meer dan 20°C. Als de omgevingstemperatuur 23°C is, dan zal de accutemperatuur rond de 43°C worden, en dat is een onverstandig hoge temperatuur die de levensduur sterk beperkt. Een keertje is niet erg, maar dat moet je niet altijd doen. Beter is de laad- en ontlaadsnelheid te beperken tot liefst 20% van de accucapaciteit of minder.
Bedenk dat als de laad- of ontlaadsnelheid hoger wordt, de temperatuurstijging veel hoger wordt dan je zou verwachten. Een verdubbeling van de laad- of ontlaadsnelheid (dus bijvoorbeeld van 25% naar 50% van de accucapaciteit) zal de temperatuurstijging niet verdubbelen maar verviervoudigen.
Zo zien we thuisbatterijen waarbij het maximale vermogen zeer hoog is, daarbij wordt de accu ontladen met 50% of zelfs 100% van de accucapaciteit (dus in twee of één uur de accu ontladen). Dat soort "stoere" maximaal te leveren vermogens klinken mooi, maar het is totaal niet wenselijk dat je de accu zo zwaar belast. Natuurlijk kan dat voor een korte duur, bijvoorbeeld vijf minuten, maar eigenlijk moet je ook dat niet willen. Het kunnen beperken van de onlaadsnelheid (vaak in te stellen als de maximale ontlaadstroom) is dan zeer aan te bevelen. Als vuistregel kan je het best het vermogen tijdens het ontladen beperken tot 20, maximaal 25% van de accucapaciteit. Dus een thuisbatterij met een 10 kWu accu kan dan maximaal 2000 Watt, danwel 2500 Watt leveren.
Niet alleen heeft de omgevingstemperatuur invloed op de levensduur, maar ook op de praktische accucapaciteit. Dit is vooral van toepassing bij lage temperaturen. Tot een omgevingstemperatuur van 10-15°C speelt dit geen grote rol, maar onder de 10 graden en vooral bij een temperatuur onder het vriespunt zal de praktische accucapaciteit merkbaar afnemen. Bij -20°C zal de capaciteit met circa 40% afgenomen zijn. Dit is een tijdelijk fenomeen en is niet schadelijk voor de accu. Zodra de temperatuur weer "normaal" is zal de accu weer zijn oorspronkelijke capaciteit hebben.
Dit fenomeen is ook bekend bij ebikes, escooters en elektrische auto's waarbij de actieradius in de winter drastisch wordt beperkt.
Thuisbatterijen die gebouwd zijn om aan de buitenmuur te monteren (of in een onverwarmde garage) hebben daarom een kleine elektrische verwarming waardoor de accu niet te koud wordt.
Relatie zonnepaneel omvormervermogen en accucapaciteit
In de zomer zal een zal een zonnepaneelomvormer van 3500 Watt per dag maximaal zo'n 21 kWu op kunnen leveren. Heb je een accucapaciteit van bijvoorbeeld 8 kWu dan kan hij op zijn sloffen geladen worden. Je houdt zelf nog 13 kWu over en die gaat het net op.
In hartje winter, wanneer de zonnepanelen maar circa 8% van de energie leveren t.o.v. de zomer, zal dan nog maar 1,68 kWu beschikbaar zijn op een gemiddelde dag. Daarmee kan je een 8 kWu accu natuurlijk niet volledig opladen, verre van dat zelfs.
Het zou dan beter zijn om wat meer zonnepaneelvermogen beschikbaar te hebben (dus meer zonnepanelen aansluiten dan gebruikelijk bij een gelijkblijvend vermogen van de zonnepaneelinverter het zogenaamd onderdimensioneren van de inverter), of een accu met een wat kleinere capaciteit.
Op zich is het, voor de accu's die gebruikt worden bij thuisbatterijen, niet erg dat de accu niet iedere dag volledig geladen wordt. Maar een zeer lange periode van maanden zonder één keer volledig opgeladen te zijn is minder prettig.
Het kan namelijk voorkomen dat op den duur de bruikbare capaciteit van de individuele accucellen (een accu bestaat uit meerdere accucellen) "uit de pas gaan lopen". Op zich nog niet erg, maar niet prettig. De accu-cel met de laagste capaciteit bepaalt de totale praktisch bruikbare capaciteit van de accu.
Wanneer een accu volledig opgeladen is (en dit een een paar uur blijft) kan het zogenaamde battery management system, dat onderdeel is van iedere thuisbatterij, de accucellen "load-balancen". Daarbij wordt getracht alle accu-cellen weer evenveel capaciteit te geven. Dat kost doorgaans één a twee uur en dan zijn alle accucellen weer in topconditie en is de maximale accucapaciteit weer beschikbaar.
Een goede thuisbatterij zal automatisch bijvoorbeeld ééns in de week of twee weken de accu (vrijwel) niet meer ontladen en alleen maar (met zonne-energie, dan wel aangevuld vanuit het net) iedere dag steeds verder opladen net zo lang tot de 100% SoC (state of charge, ladingsgraad) is bereikt. Of een thuisbatterij dit mechanisme heeft wordt meestal niet gespecificeerd en dat zou je dus specifiek moeten vragen.
Met deze accu-health-verbeteringstechniek (bijvoorbeeld eens in de week zorgen dat hij geheel geladen wordt), kan je een wat grotere accu permitteren dan dat bij je zonnepanelen eigenlijk passen.
Thuisbatterij met noodstroomvoorziening
Dit onderwerp is alleen voor diegene van belang die van plan zijn om een thuisbatterij aan te schaffen die bij een stroomstoring gewoon doorgaat met het leveren van elektriciteit (niet aan het net, maar aan de apparaten in je woning).
Wanneer het net uitvalt, zullen vele thuisbatterijen ook uitvallen. Ondanks de opgeslagen energie in de accu kan je daar geen gebruik van maken. Dat komt weer beschikbaar zodra de netspanning terugkeert. Sommige thuisbatterijen hebben een technische voorziening waardiir ze gewoon door blijven functioneren en merken de aangesloten apparaten niet dat een deel van de wijk of het land zonder netspanning zit. Uiteraard zal de prijs van de thuisbatterij wel hoger worden.
Afhankelijk hoe de zonnepanelen aangesloten zijn op een thuisbatterij met noodstroomvoorziening, kunnen zich twee situaties voordoen: 1. de zonnepanelen vallen ook uit en leveren geen energie meer, dus de thuisbatterij zal vanaf dat moment alleen nog ontladen worden, ook al schijnt de zon volop. 2. De zonnepanelen blijven de accu van de thuisbatterij opladen.
Voor die laatste situatie gelden vaak beperkingen. Zo kan dat de fabrikant beperking stelt aan het maximaal te leveren vermogen van de zonnepanelen (of zonnepaneelinverter) niet groter mag zijn dat het maximale vermogen dat de thuisbatterijen kan leveren. Vraag hier naar bij de leverancier.
- Deze uitspraak is niet geheel juist, maar we proberen het zo simpel mogelijk te houden anders wordt het een nog complexer verhaal. Maar in werkelijkheid zal de benodigde accucapaciteit minder hoeven zijn als die we noemden. Dat komt omdat je niet met één acculading de hele winter hoeft te overbruggen. De zonnepanelen leveren immers ook iedere dag elektrische energie. En op mooie dagen kan de accu zover opgeladen worden dat je voldoende hebt om de avond en nacht door te komen. Maar één ding is duidelijk, de opbrengsten van je zonnepanelen zijn in deze periode nov-feb erg gering en mis je dus een capaciteit vergelijkbaar met circa (het is een natte vinger benadering omdat iedereen een ander verbruik heeft in de winter) 33% van je jaargebruik. Overigens, in die periode nov-feb is je elektriciteitverbruik meer dan die 33%, wellicht wel 42% maar dat verschil wordt geleverd door je zonnepanelen. We weten niet precies hoeveel accucapaciteit noodzakelijk is om die donkere periode door te komen, maar laten we eens stellen dat het de helft is van wat we stelden, dan nog zijn de kosten daarvan onrealistisch hoog. Een thuisbatterij waarmee je de winter door komt is dus in Nederland uitgesloten.
- Dit zijn de meetgegevens van de woning van de schrijver in de periode eind 2023 begin 2024. De opbrengst van de panelen en ons werkelijk elektriciteitgebruik komen uiteraard niet overeen met die van jou. Zo hebben we iets meer dan gemiddeld panelen met een totaal van 7920 Wp. Dus is onze teruglevering hoger dan een gemiddelde woning. Daarnaast hebben we een water/water warmtepomp waardoor ons elektriciteitverbruik hoger is dan een woning met een gasgestookte cv-ketel. Toch zal het moment dat het omslagpunt plaatsvindt, bij jou niet heel veel verschelen. Maar dat wordt dus vooral beïnvloed door je gebruik en je zonnepaneelopbrengst. Uiteindelijk is het moment van dit omslagpunt niet van belang, maar wat de levering is geweest ten tijde van het omslagpunt, want dat is voor de dimensionering van de accucapaciteit van belang.
Overzicht van veelverkochte thuisbatterijen en hun reviews
Een goede oriëntatie op thuisbatterijen begint bij een overzicht van veel verkochte fabrikanten en modellen met links naar reviews van de betreffende modellen.
Met de kieswijzer gemakkelijk de juiste thuisbatterij kiezen
Een thuisbatterij kiezen die voor jouw situatie geschikt is blijkt lastig. Met de kieswijzer maak je in een paar stappen de keuze voor de juiste type thuisbatterij.
publicatie: 20240916
aanpassing/controle: 20240928
Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie