Wat wordt verstaan onder een "normale" thuisbatterij?
Een thuisbatterij is te koop in twee versies. De "normale" thuisbatterij en de "hybride omvormer". Die laatste is ook een thuisbatterij alleen wordt hij zo niet genoemd, en dat is met een reden.
In dit artikel bespreken we wat een "normale" thuisbatterij is en waarin deze verschilt met een hybride omvormer en staan we stil bij de voordelen, maar ook de nadelen van beide typen.
Vooraf
Een "normale" thuisbatterij, is dat niet een vreemde benaming? Is een hybride omvormer dan een abnormale thuisbatterij? En waarom wordt een hybride omvormer zo genoemd terwijl het eigenlijk ook een thuisbatterij is?
Vragen waar wij antwoorden op hebben. Een hybrdie omvormer bestond al lang voordat de thuisbatterij bestond. De hybride omvormer werd vooral gebruik in off-grid woningen, het is feitelijk een zonnepaneelomvormer maar omdat je ook (het is optioneel) een accu kan aansluiten hebben hebben ze deze zonnepaneelomvormer een "hybride omvormer" genoemd (hybride=samengesteld). Hij kan namelijk twee dingen: werken als zonnepaneelomvormer én als tijdelijke opslag van elektrische energie die afkomstig is van bijvoorbeeld de zonnepanelen, windmolen of aggregaat om dit later weer terug te leveren.
Bij off-grid woningen was het gebruik van zo'n omvormer (Engels: hybrid inverter) heel normaal, maar daarmee was de hybride omvormer nog geen thuisbatterij, want die is namelijk wél aan het net gekoppeld (dus niet off-grid maar grid-tie) en moet deze zorgen voor "nul op de meter" en dat kon hij oorspronkelijk niet.
Toen de thuisbatterij op de markt kwam hebben de fabrikanten van hybride omvormers de software aangepast waardoor deze óók als thuisbatterij te gebruiken is. Vandaar dat een hybride omvormer dus tegenwoordig ook als thuisbatterij gezien kan worden.
Toen wij artikelen gingen schrijven over de thuisbatterij moesten we de lezers duidelijk maken dat er twee verschillende typen bestaan. En hoe gaan we die twee dan noemen? Daarom hebben wij gekozen voor de term "normale" thuisbatterij, daarmee aangevend dat dit de oorspronkele versie is zoals die destijds als eerste op de markt kwam, en de ander die historisch al een hybride omvormer werd genoemd, en zo heten ze vandaag de dag nog steeds.
Eenvoudige, niet technische uitleg
Een "normale" thuisbatterij kan je achteraf, lang na de aanschaf van de zonnepaneelinstallatie, installeren zonder dat er maar iéts verandert hoeft te worden aan de bestaande zonnepaneelinstallatie. Terwijl bij de hybride omvormer de bestaande zonnepaneelomvormer verwijderd wordt en daarvoor in de plaats de hybride omvormer geïnstalleerd wordt.
Destijds, tijdens de aanschaf van de zonnepanelen moest een specifieke en goed "passende" zonnepaneelomvormer geselecteerd worden. Je kan niet zomaar een willekeurige zonnepaneelomvormer aan je panelen koppelen. Vandaar dat een fabrikant van zonnepaneelomvormers ook zoveel verschillende modellen aanbiedt.
Exact hetzelfde geldt ook voor de hybride omvormer omdat deze ook dienst doet als zonnepaneelomvormer. Daar moet ook het model "passen" bij de aan te sluiten zonnepanelen. Soms zal zelfs men het dak op moeten om de zonnepanelen "iets anders aan te sluiten" (het aantal panelen die in serie staan te veranderen).
Bij een "normale" thuisbatterij kan je dus ieder willekeurig model uitkiezen, het zal altijd werken. Maar bij een hybride omvormer zal heel goed ondezocht moeten worden welk model bij je zonnepanelen past en zullen aanpassingen gemaakt moeten worden aan de bestaande zonnepaneelinstallatie.
Heb je zonnepanelen met micro-omvormers en/of optimizers (apparaatjes die onder je zonnepanelen zijn aangebracht) dan zal dit niet samen kunnen werken met een hybride omvormer, dus dan is de "normale" thuisbatterij de enige keuze[1].
Een "normale" thuisbatterij "past" dus áltijd bij iedere zonnepaneelinstallatie, zonder énige restrictie. Dat geldt dus niet voor een hybride omvormer.
Tot zover de voordelen van de "normale" thuisbatterij. Maar de hybride omvormer heeft ook zijn voordelen. Zo zijn de elektrische verliezen een stuk lager (noemt het: hij is energiezuiniger). Zo kent een hybride omvormer een elektrisch verlies van circa 10%, bij de "normale" thuisbatterij is dit circa 20%[2]
Bij een hybrdie omvormer zal mogelijk gebruik gemaakt kunnen worden van de bestaande elektische bekabeling van de zonnepaneelomvormer. Daarentegen zal voor de "normale" thuisbatterij doorgaans wel een extra elektriciteitsgroep aangelegd moeten worden naar de meterkast. Hoewel, een enkele "normale" thuisbatterij heeft iets ingenieus bedacht om toch gebruik te maken van de bestaande zonnepaneel elektriciteitsgroep zie:[3] óf je kiest voor de thuisbatterij met steker maar die heeft ook zijn beperkingen.
Tussen de twee type thuisbatterijen is er niet een duidelijke winnaar. Allebij hebben ze hun voor- en nadelen. Meer informatie in het artikel over de hybride omvormer.
Voor- en nadelen normale thuisbatterij
- goedkoper dan hybride omvormer, bestaande zonnepaneelomvormer blijft in gebruik
- vrije keuze in plaatsing, thuisbatterij kan in principe overal staan
- bij defect valt alleen de thuisbatterij uit, de zonnepaneelomvormer blijft werken
- lager rendement dan een hybride omvormer
- aanleg extra elektricitetisgroep noodzakelijk[3]
- twee apparaten nemen meer ruimte in dan één
- zonnepanelen laden de accu niet meer op tijdens stroomstoring
Voor- en nadelen hybride omvormer
- hoger rendement dan een "normale" thuisbatterij
- mogelijk geen extra elektricitetisgroep noodzakelijk
- bij uitval van zonnepanelen door te hoge netspanning kan de omvormer overgaan naar eilandbedrijf en zal het laden van de accu met zonne-energie gewoon doorgaan
- zonnepanelen blijven accu opladen tijdens (zeer langdurig -tot zelfs vele jaren-) eilandbedrijf
- één apparaat in plaats van twee nemen minder ruimte in
- duurder dan een normale thuisbatterij (mede door desinvestering van bestaande zonnepaneelomvormer)
- in principe geen keuze in plaatsing, hij komt op de plaats van de huidige zonnepaneelomvormer en kan geluid een rol spelen; andere plaats is alleen mogelijk als nieuwe elektriciteitsgroep aangelegd wordt
- bij defect valt zonnepaneelenergie en thuisbatterijfunctie tegelijkertijd uit (singel point of failure)
Gedetailleerde, technische uitleg
Bij de verschillen tussen een "normale" thuisbatterij en een hybridid inverter vallen twee belangrijke zaken op. 1: de verliezen bij een hybrid inverter zijn flink lager, zie round trip efficiency. 2: bij een hybrid inverter moet je de bestaande pv-inverter vewijderen en daarvoor in de plaats komt de hybrid inverter.
De zonnepanelen worden, net als bij de pv-inverter rechtstreeks op de hybrid inverter aangesloten, dus een directe DC koppeling. Bij de "normale" thuisbatterij verander je niets aan de bestaande zonnepaneelinstallatie, daar blijft de pv-inverter gewoon hangen en worden het twee totaal losstaande systemen. Sterker nog, je zou een normale thuisbatterij ook zonder zonnepanelen kunnen gebruiken, dat is dan vooral als je wilt handelen in elektriciteit of als je op goedkope momenten elektriciteit wil kopen, tijdelijk opslaat in de accu en die energie op een later tijdstip gebruikt als de elektriciteit duur is.
Overigens, omdat de hybrid inverter zijn oorsprong heeft in off-grid installaties zal deze ook in eilandbedrijf gebruikt kunnen worden. Naast de grid aansluiting heeft hij meestal ook een "load" aansluiting, en daar koppel je de "kritische loads" aan die onder spanning blijven bij een stroomstoring op het net, dus tijdens eilandbedrijf. Soms is hiervoor een optionele box vooor benodigd die als ATS werkt. Deze off-grid stand is interessant omdat je hier doorgaans automatisch naar kan schakelen bij een netspanning van >=253 Volt. Daardoor kan de accu geladen blijven worden met de zonnepanelen, en dat is niet mogelijk bij een normale thuisbatterij, immers daar valt de pv-inter meteen uit bij een stroomstoring.
Laten we beginnen met de overeenkomsten van de normale thuisbatterij en de hybrid inverter. Beiden bevatten een accu en als die je woning van elektriciteit moet voorzien dan wordt de gelijkspanning van de accu geconverteerd met een inverter naar 1- zo je wilt 3-fase 230 Volt wisselspanning. Let op: een driefase kWu meter saldeert intern, dus is een enkelfase thuisbatterij gewoon gebruikt worden bij een driefase installatie. Meer hierover in dit artikel.
Technisch is dit deel bij de "normale" thuisbatterij en de hybrid inverter exact gelijk. Het zijn dus beide grid-tie inverters. Omdat ze beiden, voor dit deel van het circuit technisch gelijk zijn, kunnen ze in potentie hetzelfde renement hebben. Maar dat betekent nog niet dat het rendement van model tot model en van fabrikant tot fabrikant gelijk zullen zijn. Die verschillen in rendement zullen er gegarandeerd bestaan omdat fabrikanten tijdens het ontwerp andere keuzes maken en dit invloed kan hebben op het rendement van dit deel van het omzettingsproces. Maar je mag verwachten dat die verschillen niet sterk van elkaar zullen verschillen.
Was het "uitgangscircuit" (het ontlaadcircuit) fundamenteel identiek, dat geldt totaal niet voor het ingangscircuit (het laadcircuit).
Bij een hybrid inverter zijn de zonnepanelen met gelijkspanning direct gekoppeld (DC coupled). Je prikt de zonnepaneel strings met de MC4 connectors direct in de hybrid inverter en via een DC/DC converter in de hybrid inverter wordt de accu direct geladen.
Bij de "normale" thuisbatterij is dat totaal anders. Daar zijn de zonnepanelen aangesloten op de pv-inverter. Die zet de gelijkspanning van de zonnepanelen om in 230 Volt wisselspanning. Vervolgens gaat de elektriciteit naar de groepenkast en van daaruit zal deze naar de normale thuisbatterij lopen en daar opgenomen worden om de accu te laden.
Omdat de thuisbatterij dus aan de 230 hang, moet hij eerst die wisselspanning weer terugconverteren naar gelijkspanning en dan pas kan de accu geladen worden.
Bij een normale thuisbatterij is dus sprake van twee extra conversies: zonnepanelen->DC/AC inverter->AC/DC omvormer->accu. Terwijl bij een hybrid inverter het circuit zo simpel is als zonnepanelen->DC/DC converter->accu.
Die twee omzettingen bij de normale thuisbatterij kennen natuurlijk elektrische verliezen. En in de praktijk zien wij bij de normale thuisbatterij een round trip efficiency van rond de 80% en bij een hybrid inverter is dit circa 90%.
Dat zijn significante verschillen. Maar ja, daar staat tegenover dat de installatie van een normale thuisbatterij bij wijze van spreke in een uurtje kan plaatsvinden (uitgaande dat er al een extra groep en kabel naar de meterkast beschilkbaar is). Het zal je in principe nooit voor kopzorgen zorgen, want "het werkt altijd" omdat technisch er geen relatie bestaat naar de zonnepaneelinstallatie.
Bij de hybrid inverter zal je eerst uit moeten zoeken welk model bij de zonnepaneelinstallatie past. Zijn er micro-omvorers of optimizers dan is dat een no-go. De hybrid inverter kan dus alleen de plaats innemen van een string PV inverter.
Maar je moet wel eerst kijken hoeveel spanning de string(s) leveren. Want dat moet wel passen bij de opstartspanning en moet de Voc en Vmp wel in de range vallen van de hybrid inverter. Ook zal je moeten kijken hoeveel MPPT's je nodig hebt. Soms is het noodzakelijk om de configuratie van de strings te wijzigen waardoor je meer of minder zonnepanelen in serie schakelt, en ja, dan moet je dus even het dak op.
Die hybrid inverter heb je trouwens in twee uivoeringen: de LV (low voltage) en de HV (high voltage) uitvoeringen en dat heeft te maken met de spanning van de accu die je op de hybrid inverter aansluit.
Overigens, we schreven hiervoor dat micro-omvormers of een SolarEdge systeem met optimizers een no-go is, maar je kán ze wel aansluiten op een hybrid inverter alleen is dat wel een vreemd constructie (maar het werkt). Je gebruikt dan de "gen" aansluiting op de hybrid inverter, die eigenlijk bedoeld is voor een aggregaat (generator). Daar kan je dus ook de (micro) pv-inver(s) aan hangen, maar dan zijn ze dus wel via AC gekoppeld met de bijbehorende grotere omzetverliezen. Dus dat is alleen zinnig als een flink aantal (nieuwe) zonnepanelen via DC worden aangesloten en nog een "restje" via AC gekoppeld worden. Kijk in de manual wat de eventuele maxima zijn v.w.b. het vermogen dat je aan mag sluiten op de gen-aansluiting.
Overigens, vaak kan je die pv-inverters ook op de load-kant aansluiten van de hybrid inverter, maar daar gelden doorgaans strenge regels/beperkingen voor wat betreft het maximale vermogen. Want als de hybrid inverter off-grid gaat (bijvoorbeeld bij een netspanning van 253 Volt, dan moet het vermogen van de pv inverters wel opgenomen kunnen worden door de accu en moet dan binnen de limiet blijven van de C-laadwaarde. Ook zullen de pv inverters iets van VDE4105 moeten ondersteunen om hun vermogen te kunnen afschalen bij een hogere frequentie of bij een spanningsverhoging.
- Bij gebruik van een micro-omvormers of optimizers zoals SolarEdge die gebruikt, is een combinatie met een hybride omvormer mogelijk. Maar met beperkingen. Zo kan je de SolarEdge optimizers alleen maar blijven gebruiken als je ook de hybride omvormer van SolarEdge koopt. Een andere fabrikant hybride omvormer kan je dan niet kiezen. Heb je micro-omvormers (die onder de zonnepanelen aangesloten zijn) of zonnepanelen met optimizers zoals die van SolarEdge, dan kán je deze ook aansluiten op een hybride omvormer maar dan alleen op een speciale aansluiting die ook gebruikt wordt voor het aansluiten van een genereator (aggregaat). Die aansluiting werkt met 230 Volt wisselspanning. Dat betekent dat je op een oneigenlijke manier gebruik maakt van de hybride omvormer. Want die kies je juist vanwege het feit dat je de zonnepanelen op basis van gelijkspanning (dus rechtstreeks) op de hybride omvormer aansluit, en nu ga je dat toch weer via een gelijkspanning-wisselspanning-gelijkspanning omweg doen (omdat je gebruik maakt van de bestaande zonnepaneelomvormer(s). Je kan dan net zo goed een "normale" thuisbatterij aanschaffen omdat de hybride omvormer totaal geen voordeel biedt. De enige situatie dat dit verdedigbaar is als op de hybride omvormer weldegelijk (een heel aantal) zonnepanelen rechtstreeks (dus zonder omvormers) aangesloten worden (meestal nieuw te leggen panelen) en dat "een restje" zonnepanelen nog via de omvormer(s) ook aangesloten worden (en dan van die panelen geaccepteerd wordt dat de omzetverliezen hoger zijn).
- De genoemde elektrische verliezen van 10 en 20% van respectievelijk de hybride omvormer en de "normale" thuisbatterij zijn gemiddelde waarden dien wij in de praktijk zien en je een hele goede indruk geven in welke grote van orde deze verliezen liggen. Lees hier meer over in het artikel over round trip efficiency.
- Ons is, op het moment van schrijven, één "normale" thuisbatterij bekend waarbij dit kan, dat is de Sessy van Nederlandse fabrikant Charged. De 230 Volt kabel die normaal van de zonnepaneelomvormer naar de meterkast gaat, wordt doorknipt (meest logische plek: naast de zonnepaneelomvormer) en verbonden met de thuisbatterij en die op zijn beurt weer aangesloten wordt op de andere kant van de doorgeknipte kabel. Feitelijk bevindt de thuisbatterij dus zich tussen de zonnepaneelomvormer en de aansluiting in de meterkast. Het is letterlijk zo eenvoudig als de 230 Volt kabel doorknippen (wel even de spanning er af hè) en de thuisbatterij aan de twee uiteinden van de doorgeknipte kabel verbinden.
publicatie: 20241019
aanpassing/controle: 20241020
Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie