Meettechnieken voor het meten van het opgenomen of teruggeleverde vermogen aan het net bij een thuisbatterij

In dit artikel bespreken we hoe de thuisbatterij de vermogensopname uit, of -teruggave naar het net kan meten. Daar zijn namelijk verschillende technieken voor die ieder zo zijn voor- en nadelen hebben.

Introductie

Een thuisbatterij zal pas elektriciteit gaan leveren als daar "vraag" naar is. De meeste thuisbatterijen worden gebruikt voor "nul op de meter" (NOM). In dat geval zal de thuisbatterij, zodra elektriciteit uit het net wordt geleverd, precies die hoeveelheid vermogen gaan leveren als dat op dat moment vermogen uit het net wordt onttrokken.

Stel de televisie wordt aangezet, en die trekt 100 Watt uit het net, dan zal de thuisbatterij die 100 Watt gaan leveren waardoor geen energie opgenomen wordt uit het net, die 100 Watt komt immers uit de thuisbatterij.

De werking van een thuisbatterij zal dus gebaseerd zijn op het meten van het vermogen dat opgemomen óf terugeleverd wordt aan het net.

Fabrikanten van thuisbatterijen gebruiken verschillende technieken om dit vermogen te meten, zoals een P1-dongle, CT-klemmen of een extra energiemeter. Iedere techniek heeft zijn voor- en nadelen. In dit artikle bespreken we die verschillende technieken.

P1-dongle

De P1-dongle, soms ook als P1-dongel geschreven, is de meest eenvoudige (snelst installeerbare) meettechniek. De dongle is een klein kastje ter grootte van een luciferdoosje. Met een klein snoertje met RJ12 stekertje sluit je in een handomdraai hem aan op je slimme meter. Een kind kan de was doen.

De slimme meter wordt door de energieleverancier gebruikt om te meten hoeveel energie je afneemt, dus er is geen betrouwbaardere meting dan dit. Het vereist wel dat je een slimme meter hebt met een P1-poort. Heb je geen slimme meter, dan valt deze meettechniek af.

De slimme meter bestaat grofweg in twee uitvoeringen, de slimme meter gebaseerd op DSMR4 (oud) of op DSMR5 (nieuw). De DSMR4 standaard heeft als nadeel dat de vermogensmeting maar eens per tien seconden plaatsvindt. Dat betekent dat de thuisbatterij niet sneller dan 10 seconden kan reageren op wisselende vermogensopname- of teruggave.

De DSMR5 slimme meters geven iedere seconde het vermogen door, dat is dus lekker snel. Daardoor kan de thuisbatterij daar sneller op inspelen. DSMR5 heeft dus duidelijk de voorkeur.

Overgiens, alle DSMR4 slimme meters zullen op niet al te lange tijd vervangen worden voor DSMR5 modellen, dat komt omdat de DSMR4 meters gebruik maken van een oude GSM standaard. Die communicatie techniek wordt gebruikt om de meterstanden door te geven aan de netbeheerder (die het weer doorgeeft aan je energieleverancier). Die oude gebruikte GSM techniek wordt binnenkort niet meer door de telefoonmaatschappijen ondersteund, waardoor de meterstanden niet meer ontvangen kunnen worden.

Mocht je reeds de P1 poort van je slimme meter gebruiken voor het inzichtelijk krijgen van je energiegebruik met een app, bijvoorbeeld met Toon of Homewizard, dan moet je gebruik maken van een "P1 splitter" waardoor je meerdere P1 meetaparaten op één P1 poort aan kan sluiten.

De communicatie tussen de dongle en de thuisbatterij vindt draadloos plaats via WiFi. Dat is natuurlijk erg makkelijk, je hoeft geen draden te trekken. Maar het heeft ook nadelen, het WiFi signaar kan wegvallen en dan werkt de thuisbatterij tijdelijk niet meer.

Omdat deze P1 dongle de informatie ontvangt van de slimme meter, betreft dit altijd een vermogensmeting van de gehele woning, inclusief evntuele grootverbruikers zoals een EV die je mogelijk niet van energie wil voorzien vanuit de thuisbatterij. Dit zou wel mogelijk zijn bij gebruik van bijvoorbeeld CT-klemmen.

CT of stroomklem

De stroomklem is een vermogensmeting die gebruik maakt van current tranformer (CT), ook wel CT-clamp of CT-klem, of in het Nederlands een stroomtransformator. De stroomklem is een klein doosje met een uitsparing in het midden die je openklapt, dan om de fasedraad in de groepenkast legt en dan dichtklikt.

De stroomklem zit alleen maar "om" de fasedraad, hij heeft dus geen elektrisch contact. Toch kan hij de stroom meten die door de draad vloeit omdat door die stroom een klein magnetische veld ontstaat. De stroomsterkte bepaalt de sterke van dit (geringe) magnetische veld. De stroomklem kan dit magenetisch veld omzetten in een kleine spanning. Met een klein snoertje wordt de stroomklem aangesloten op een apparaatje, is dit een dongle (een loshangend doosje) maar vaak is dit een energiemeter (bijvoorbeeld de Shelly Pro 3em, Eastron SDM630 en de Chint DTSU666) die op de DIN-rail gemonteerd is in de groepenkast. Deze kan de spanning van de stroomklem vertalen naar bruikbare vermogenswaarden in Watt (dit kunnen positieve of negatieve waarden in Watt zijn, afhankelijk van levering of teruglevering) en deze doorgeeft aan bijvoorbeeld de thuisbatterij.

Een stroomklem wordt niet alleen gebruikt bij thuisbatterijen maar ook bijvoorbeeld bij gebruik van een laadpaal. De stroomklem bevindt zich in de groepenkast meestal direct na de hoofdschakelaar. Je kan meerdere stroomklemmen van verschillende apparaten tegelijkertijd gebruiken, ze ondervinden geen hinder van elkaar. Wel kan soms ruimtegebrek ontstaan als meerdere stroomklemmen om dezelfde fasedraad aangebracht moeten worden. Maar met een kleine ingreep van een installateur is dat (meestal) eenvoudig op te lossen door de fasedraad iets langer uit te voeren.

De stroomklem meet alleen stroom, maar dit is eenvoudig om te zetten naar vermogen (in Watt) door de stroom te vermenigvuldigen met de spanning. Als voorbeeld: een stroom van 2 Ampère x 230 Volt = 460 Watt.

De stroomklem meet iets minder nauwkeurig het vermogen dan de slimme meter, een paar procent verschil is mogelijk, maar dat zal in de praktijk niet echt een probleem zijn, hooguit dat bij "nul op de meter", geen 0 Watt maar altijd een kleine positieve (levering) of juist kleine negatieve waarde (teruglevering) ontstaat.

Normaal wordt de stroomklem aangebracht rond de fasedraad direct achter de hoofdschakelaar in de groepenkast. De stroomklem meet dan alle stroom die opgenomen of geleverd wordt in je woning.

Het voordeel van de stroomklem is dat je kan kiezen om een keuze te maken wat je wél of juist niét wil meten. Zo kan je bepaalde grootverbruikers van stroom juist willen uitsluiten zoals een EV of inductiekookplaat. Als je daar voor kiest dan zal de thuisbatterij de vermogensopname van die grootverbruikers niet "zien" en zal er ook geen stroom vloeien van de thuisbatterij naar zo'n grootverbruiker als deze ingeschakeld wordt. Dit wordt meestal gedaan bij laadpaalaansluiting van de EV. De laadpaal heeft een eigen "laadstrategie" (meestal op basis van dynamische tarieven) en meestal wil je niet dat de thuisbatterij "leeggezogen" wordt tijdens het opladen van de EV.

Op de stroomklem is altijd voorzien van illustratie van een "pijltje". Bij de ene fabrikant moet die naar het elektriciteitsnet wijzen, bij de ander juist naar de huisinstallatie. Maar één ding is zeker, ze moeten allemaal op dezelfde manier aangebracht worden. Zou je ze, één of meerdere verkeerdom gemonteerd hebben dan meet die verkeerd gemonteerde stroomklem een negatieve waarde. Dus teruglevering in plaats van levering, of juist andersom. In iedergeval fout. Het niet in de juiste richting monteren van een stroomklem is een veelgemaakte fout.

Energiemeter

Sommige fabrikanten van thuisbatterijen gebruiken een aparte energiemeter die in de groepenkast opgenomen moet worden. Gelukkig is die energiemeter niet zo groot als je slimme meter, sterker nog, hij is feitelijk behoorlijk klein. Op de foto zie je zo'n energiemeter, in dit geval van Eastron. Hij neemt dezelfde ruimte in als vier automaten (72 mm breed). De Eastronm maar ook Chint energiemeters (DTSU666 of DSSU666) worden door de fabrikanten veel gebruikt voor het meten van het vermogen in de groepenkast. Deze meter kan toegepast worden in een enkel- of driefase installatie.

De energiemeter kan het opgenomen vermogen meten als gekozen wordt om de fase en nul draden "door deze energiemeter te laten lopen", meetal wordt deze meter dan (technisch gezien, niet fysiek) direct achter de hoofdschakelaar gemonteerd.

Overigens kan er ook voor gekozen worden om bepaalde grootverbruikers zoals een EV of inductiekookplaat "voor" deze meter aan te sluiten. In dat geval meet deze energiemeter niet het vermogen van die grootverbruiker(s).

In plaats van de fase en nul draad "door deze meter te geleiden" kiezen sommige fabrikanten er voor om stroomklemmen te gebruiken en die aan te sluiten op deze energiemeter. De oplossing met stroomklemmen maakt het wat makkelijker voor de installateur omdat geen aanpassingen van fase en nuldraden in de groepenkast aangebracht hoeven worden. De monteur hoeft alleen maar om de juiste fasedraad of fasedraden de stroomklemmen aan te brengen en dat werkje is ook weer klaar.

P1-dongle WiFi

Bij de P1-WiFi dongle vindt de communicatie met de thuisbatterij plaats via WiFi. Dat is lekker makkelijk, geen snoeren noodzakelijk. Maar draadloze communicatie is wel gevoeliger voor storingen. Als de verbinding verstoort is zal de thuisbatterij tijdelijk niet goed functioneren.

• vereist slimme meter met P1 poort
• zeer eenvoudige installatie
• betrouwbare vermogensmeting
• geen kabel naar thuisbatterij noodzakelijk, draadloos via WiFi
• verbinding via wifi kan uitvallen
• grootverbruikers zoals EV zijn niet uit te sluiten

P1-dongle Ethernet

Deze P1-Ethernet dongle sluit je eenvoudig aan op je slimme meter en met een Ethernetkabel sluit je hem aan op de internetrouter. Doordat geen gebruik wordt gemaakt van draadloze communicatie is deze techniek veel betrouwbaarder en heeft de voorkeur boven WiFi.

• vereist slimme meter met P1 poort
• zeer eenvoudige installatie
• betrouwbare vermogensmeting
• Ethernetverbinding veel betrouwbaarder dan wifi
• grootverbruikers zoals EV zijn niet uit te sluiten

P1-dongle RS485 / Modbus

Deze P1-RS485 dongle sluit je eenvoudig aan op je slimme meter en met een RS485 kabel sluit je hem aan op de thuisbatterij. De kabel die gebruikt wordt bij RS485 is een heel simpele, geen speciale, dunne kabel met twee draadjes zoals voor het aansluiten van een bel, maar het mag ook een utp (Ethernet) kabel zijn met acht draadjes waarbij je er maar twee gebruikt. RS485 wordt veel toegepast in industriële omgevingen, en RS485 heeft het voordeel dat de kabel heel lang mag zijn. Doordat geen gebruik wordt gemaakt van draadloze communicatie is deze techniek veel betrouwbaarder en heeft de voorkeur boven WiFi. Het nadeel van RS485 is dat een apart kabeltje getrokken moet worden naar de thuisbatterij terwijl doorgaans voor Ethernet geen extra installatie noodzakelijk is omdat de thuisbatterij en de dongle op bestaande Ethernetaansluitingen aangesloten kan worden.

• vereist slimme meter met P1 poort
• zeer eenvoudige installatie
• betrouwbare vermogensmeting
• RS485 veel betrouwbaarder dan wifi
• grootverbruikers zoals EV zijn niet uit te sluiten

CT-WiFi (stroomklem)

De CT-WiFi werkt met een stroomklem (of strooomklemmen als je een drie-fase aansluiting hebt) en communiceert draadloos via WiFi met de thuisbatterij. Maar draadloze communicatie kan verstoord worden en dan werkt de thuisbatterij tijdelijk niet goed.

• relatief eenvoudige installatie (maar lastiger dan P1 dongle)
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• iets minder betrouwbare vermogensmeting
• verbinding via wifi kan uitvallen

CT-Ethernet (stroomklem)

De CT-WiFi werkt met een stroomklem (of strooomklemmen als je een drie-fase aansluiting hebt) en communiceert via Ethernet met de thuisbatterij. De Ethernetkabel sluit je aan op de internetrouter en je bent klaar.

• relatief eenvoudige installatie (maar lastiger dan P1 dongle)
• ethernetverbinding veel betrouwbaarder dan wifi
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• iets minder nauwkeurige vermogensmeting

CT-RS485 (stroomklem)

Bij deze meettechniek wordt een stroomklem, of stroomklemmen bij driefase installatie, rond de fasedraad aangebracht en aangesloten op een dongle. Deze dongle communiceerd op basis van RS485 (en Modbus) met de thuisbatterij. Deze RS485 communicatie, waarbij een dun snoertje gebruikt wordt dat behoorlijk lang mag zijn, is een uiterst betrouwbare communicatietechniek die veel gebruikt wordt bij industriële processen.

• relatief eenvoudige installatie (maar lastiger dan P1 dongle)
• RS485 verbinding is zeer betrouwbaar
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• iets minder nauwkeurige vermogensmeting

Extra vermogensmeter RS485

Bij deze vermogensmetingstechniek moet in de groepenkast een extra energiemeter geïnstalleerd (bijvoorbeeld de eerder besproken Eastron SDM630) worden. De communicatie met de thuisbatterij vindt plaats op basis van RS485 (en Modbus) standaard (een simpel dun snoertje met meestal twee draadjes die behoorlijk grote afstanden kunnen overbruggen). De RS485 communicatietechniek is zeer betrouwbaar en wordt ook veel toegepast bij procesautomatisering.

• nauwkeurige vermogensmeting
• RS485 verbinding is zeer betrouwbaar
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• installateur nodig voor installatie in groepenkast
• kost ruimte op de DIN rail van de groepenkast

Extra vermogensmeter Ethernet

Bij deze vermogensmetingstechniek moet in de groepenkast een extra energiemeter geïnstalleerd worden (zoals de eerder besproken Eastron SDM630). De communicatie met de thuisbatterij vindt plaats op basis van Ethernet (dezelfde techniek hoe je het netwerk aansluit op je internetrouter).

• nauwkeurige vermogensmeting
• Ethernetverbinding veel betrouwbaarder dan wifi
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• installateur nodig voor installatie in groepenkast
• kost ruimte op de DIN rail van de groepenkast

Extra vermogensmeter met CT-klemmen RS485

Bij deze vermogensmetingstechniek moet in de groepenkast een extra energiemeter geïnstalleerd worden (bijvoorbeeld de eerder besproken Eastron SDM630) en vindt de vermogensmeting plaats met CT-klemmen (stroomklemmen).

• eenvoudige installatie
• RS485 verbinding is zeer betrouwbaar
• grootverbruikers zoals EV zijn wél uit te sluiten
• installateur nodig voor installatie in groepenkast
• kost ruimte op de DIN rail van de groepenkast
• iets minder nauwkeurige vermogensmeting