Wat betekent round-trip efficiency bij een thuisbatterij?

Wanneer je een thuisbatterij overdag oplaad met zonne-energie dan verwacht je dat je die energie op een later tijdstip voor de volle 100% weer uit de accu kan halen. Maar dat blijkt niet juist. Denk eerder aan bijvoorbeeld 80% of 90%^[1]. Hoe dat komt, waarom het belangrijk kan zijn en hoe je hier een positieve invloed op kan uitoefenen behandelen we in dit artikel.

Rendement, bij iedere omzetting "verliezen" we energie.

In de kop hebben we het woord "verliezen" tussen aanhalingstekens geplaatst. Want volgens de "wet van behoud van energie" kan er nooit energie "verloren" gaan. En dat is natuurlijk ook van toepassing op een thuisbatterij.

Het is wel zo dat als we energie "omzetten", zoals dat gebeurd tijdens het laden van een accu, een deel van die energie niet nuttig gebruikt wordt.

Wordt, als voorbeeld, een accu geladen en kost dat 1 kWu, dan zal circa 95% daarvan maar in de accu als lading beschikbaar komen. Dus de energie-inhoud van de accu is dan niet 1 kWu, maar 0,95 kWu. Het deel dat we "kwijt" zijn, blijkt voornamelijk omgezet te zijn in warmte.

Dit is niet alleen van toepassing tijdens het laden van de accu, maar ook tijdens het ontladen. Dus ook daar zijn weer verliezen van toepassing (lees: komt warmte vrij).

Die verliezen zijn, als we het simpel houden, toe te schrijven aan de interne weerstand van een accu. Als een accu bijvoorbeeld een weerstand heeft van 0,01 ohm en de accu geladen wordt met een stroom van 40 Ampère, dan is de warmteontwikkeling (uitgedrukt in Watt) te berekenen met de formule P = I² x R, waarbij P het vermogen in Watt is, I is de stroom in Ampère en R is de weerstand in ohm.

Het verlies is in dit voorbeeld: 40² x 0,01 en dat komt overeen met 1600 x 0,01 en daar volgt uit dat het vermogen (de warmteontwikkeling) 16 Watt is.

Zie overigens dat dit verlies kwadratisch toeneemt met de stroom. Bij een twee keer zo grote stroom, is het verlies vier keer zo groot. Bij 80 Ampère is het verlies 80² x 0,01, dat is dus 6400 x 0,01 en dat is dus 64 Watt.

Het laden van een accu met een relatief lage stroom is dus gunstiger voor het rendement. Want hoe hoger de stoom, hoe meer elektrische energie omgezet wordt in warmte.

Niet alleen heeft de accu "verliezen" tijdens het laden en ontladen, dat is ook van toepassing op de acculader (of bij een hybride thuisbatterij de DC/DC converter) elektronica en omvormer elektronica.

De acculader zet 230 Volt wisselspanning om in een gelijkspanning waarmee de accu werkt en geladen wordt. Bijvoorbeeld met 48 Volt gelijkspanning. De omvormer zal, zodra de thuisbatterij vermogen moet leveren, de gelijkspanning van de accu weer moeten omzetten naar 230 Volt wisselspanning.

Beide omzettingen hebben verliezen. En als we pietje precies zijn, dan zijn er tevens verliezen in de bekabeling, verbindingen, schakelaars en zekeringen in de thuisbatterij. Die verliezen zijn echter relatief klein.

Bij elkaar hebben we dus te maken met verschillende soorten omzettingsverliezen. De round-trip efficiency, in het Nederlands zou je dit de laad- en ontlaadverliezen noemen, bedragen bijvoorbeeld 80%.

Wanneer je overdag vanuit je zonnepanelen de accu laadt met bijvoorbeeld 4 kWu, dan zal tijdens het gebruik van de thuisbatterij (dus tijdens het ontladen van de accu) maar circa 4 kWu x 0,8 = 3,2 kWu effectief beschikbaar zijn.

De rest, dus 0,8 kWu in dit voorbeeld, zal voor het grootste gedeelte als warmte vrijkomen.

Hou dus rekening dat een thuisbatterij warmte af zal geven. Plaats de thuisbatterij daarom niet in een bezemkast omdat het dan véél te warm wordt en dat is heel slecht voor de accu. Mogelijk kunnen twee flinke ventilatieroosters (onder en boven) of mogelijk actieve koeling met ventilatoren hier iets betekenen. Maar eigenlijk hoort een thuisbatterij niet in een kleine ruimte thuis.

Mocht je met je thuisbatterij gaan handelen in energie, elektriciteit kopen (laden) als het goedkoop is en verkopen (ontladen) als de elektriciteitsprijs hoog is, dat dien je in je berekeningen ook de round-trip efficiency (de verliezen) te verwerken. Doe je dit niet, dan denk je mogelijk dat je winst maakt met het handelen in energie, terwijl je in werkelijkheid wellicht quitte speelt (of minder verdient dan je dacht).

De round-trip efficiency is primair van vijf zaken afhankelijk.

Ten eerste is dit de type accu, een LiFePO3 (LFP) accu is op het moment van schrijven de accu met de laagste verliezen. Andere accutypen zoals AGM hebben een veel groter verlies. De loodaccu's zoals die toegepast worden bij auto's zijn helemaal ongunstig om te gebruiken. Vandaar dat vrijwel alle thuisbatterijen van LFP accu's gebruik maken.

Ten tweede de laad- en ontlaadstroom van de accu. De verliezen in de accu nemen kwadratisch toe met het toenemen van de stroomsterkte. Dat kan je in dit artikel lezen. Het devies is dus om deze stroomsterkte niet tot het maximum te laten oplopen. Kan je de laadsnelheid en ontlaadsnelheid beïnvloeden door het vermogen tijdens het laden en en ontladen te beperken, dan levert dit dus winst op omdat de verliezen dan afnemen.

Ten derde, hoe groter de accucapaciteit is van de thuisbatterij, hoe lager (normaal gesproken) de verliezen. Dat heeft alles te maken met het vorige punt. Stel je wil je thuisbatterij van bijvoorbeeld 4 kWu met 2 kW laden en ontladen. En laten we eens aannemen dat de spanning van de accu 48 Volt is. Dan zal er een stroom vloeien die gelijk is aan: 2000 Watt / 48 Volt = 41,7 Ampère, afgerond 42 Ampère.

Stel dat je kiest voor een thuisbatterij met een dubbele accucapaciteit, dus geen 4 maar 8 kWu, dan zal vaak (maar dat is dus geen wet van Meden en Perzen) de thuisbatterij uitgerust zijn met niet één maar twee accu's, beiden van 4 kWu.

Doordat de laad- en ontlaadstroom uit dit voorbeeld van 42 Ampère verdeeld wordt over de twee accu's, zal de stroom per accu halveren naar 21 Ampère.

Door die halvering van de stroom, zullen de verliezen -in de accu's- kwadratisch, dus met een factor vier afnemen^[2]. Daarnaast leveren lagere stromen ook nog een langere levensduur op voor de accu's.

Ten vierde, de verliezen tijdens het laden en ontladen in de elektronica (lader en omvormer) zijn afhankelijk van het laad- of ontlaadvermogen. De thuisbatterij zal vaak een "sweet spot" (optimum) hebben rond 60-70% van het maximaal te leveren vermogen.

De round-trip efficiency is dus bij een bepaald laad- en ontlaadvermogen optimaal. Bij een kleiner of juist hoger vermogen dan dit optimum zal de round-trip-efficiency lager zijn. Kijk er dus niet vreemd van op als de round-trip efficiency gespecificeerd wordt op bijvoorbeeld 80%, maar dat bij een heel laag laad- of ontlaadvermogen, of juist bij maximaal vermogen zakt naar 70% of lager.

Wat we je willen meegeven: laat de thuisbatterij niet op zijn tenen lopen. Een laad- of ontlaadvermogen van 20% van de accucapaciteit (dus bijv. 2 kW vermogen bij een 10 kWu accucapaciteit) is sterk aan te bevelen. Gebruik liever geen vermogen dat 40, 50% of meer van de accucapaciteit (hoewel dat kort niet heel erg is, maar dat moet je niet lang volhouden)

Ten vijfde: de omzettingsverliezen van de acculader en omvormer in de thuisbatterij is ook een ontwerpkeuze. Bij "goedkope ontwerpen" zullen financieel gedreven keuzes zijn gemaakt bij de acculader en omvormer. Bij kwalitatief en duurdere thuisbatterijen heeft kwaliteit / verlaging van omzetverliezen een grotere rol gespeeld. Dit betekent niet dat dure modellen per definitie beter zijn, maar goedkopere vaak wel slechter presteren op dit punt.

Het loont de moeite om de round-trip verliezen op te zoeken van een thuisbatterij als je deze onderling gaat vergelijken voordat je hem aanschaft. Realiseer, zoals we hiervoor al schreven, dat die omzetverliezen onder andere afhankelijk zijn van het vermogen tijdens het laden en ontladen. Dus round-trip efficiency onderling vergelijken zonder dat de laad/ontlaadvermogens (feitelijk als percentage van de accucapaciteit) ontbreekt, is zinloos. Net als een ICE auto een verbruik heeft van bijvoorbeeld 3 liter/100 km. Dat is leuk, maar als dit geldt bij een snelheid van 70 km/u (en men dit niet vermeldt) dan heb je niets aan zo'n waarde.

Lees de kleine lettertjes!

Dat je bij het vergelijken van thuisbatterijen op de round-trip-efficiency let is evident. Maar let op, de afdeling marketing ligt altijd op de loer, en je moet altijd (vooral) op de (letterlijk) kleine lettertjes letten, daar staan vaak ontbindende voorwaarden of beperkingen.

Zo is het heel gebruikelijk om in de specificaties een round-trip-efficiency te vermelden (bijvoorbeeld 89%), maar onderin de pagina staat dan in héél kleine lettertjes dat dit percentage alleen van toepassing is bij een belasting van het systeem met 50% van zijn maximale vermogen. Wat het dan bij hogere of lagere vermogens is, blijft in nevelen gehuld.

Problemen met een 1-fase thuisbatterij bij een 3-fase aansluiting?

Veel toekomstige thuisbatterij-eigenaren maken zich zorgen dat de thuisbatterij maar op één fase werkt en dat dit problemen oplevert met een driefase aansluiting. Want dan zal je op één fase terugleveren en tegelijkertijd elektriciteit geleverd krijgen over de andere twee fases. Nul-op-de-meter gaat dan niet werken, denken ze. In dit artikel leggen we alle details uit en brengen we het goede nieuws: het werkt gewoon zoals je zou hopen!

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.

voorwaarden   disclaimer

publicatie: 20240916

aanpassing/controle: 20250111

Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie