Meten is weten

‘Voor veel installateurs is de techniek van het opslaan van pv-energie in een accu nog onbekend gebied, aan ons de schone taak om hierbij hulp te bieden,’ stelt Ingmar de Winter, de specialist energieopslag bij Eaton. ‘De markt voor energieopslag drijft vooralsnog op de aanwezigheid van een pv-installatie. Bij pv is het zo dat het systeem maximaal presteert in de zomer, op het midden van de dag , als het gebruik van elektriciteit bij een doorsnee gezin het laagste is. Want de pieken in elektriciteitsverbruik zijn ’s morgens als de gezinsleden zich klaar maken voor school en werk, en ’s avonds als zij thuis komen.’

Bij het dimensioneren van een energieopslagsysteem spelen twee grootheden een rol:

• de opbrengst van de pv-installatie,
• het verbruikspatroon van elektriciteit in de woning.

Hieruit volgt met enig rekenwerk de grootte van de accu. Van het pv-systeem zijn meestal betrouwbare gegevens beschikbaar, zoals de Wp en de opbrengst op een zonnige dag. Het bepalen van het gebruikelijke verbruikspatroon van de bewoners ligt wat lastiger. Een goed begin kan het maken van lijstje zijn van de grootverbruikers met hun vermogens. Daarnaast komt dan nog een zekere basislast, bestaande uit verlichting, cv-pomp, tv en digitale apparatuur. Voor het bepalen van het actuele verbruik biedt de kWh-meter uitkomst. Op de meter staat aangegeven hoeveel pulsen of hoeveel omwentelingen van de schijf één kWh vertegenwoordigt. Als de schijf heel langzaam draait, de pulsen elkaar heel langzaam opvolgen, meet dan de tijd tussen de pulsen. Een klein rekensommetje geeft dan het afgenomen vermogen. Volgen de pulsen elkaar snel op, tel dan het aantal pulsen per minuut. Eenzelfde soort rekensommetje geeft het afgenomen vermogen. Controleer bij snelle pulsen even of er toch geen elektrisch zwaarder apparaat in bedrijf is. Leer de opdrachtgever zelf wat van deze metingen uit te voeren. Een paar op te stellen tabelletjes vereen-voudigen het rekenwerk. Het maakt de opdrachtgever er tevens van bewust dat elke handeling in huis elektrische gevolgen heeft; de eerste stap naar energiebesparend gedrag. Een voorbeeldje: op de meter vind je bijvoorbeeld 1.000 omwentelingen per kWh en de schijf heeft 30 seconden nodig voor één omwenteling (120 omw/h). Dan wordt uit het net opgenomen 120 / 1.000 = 0,12 kW. Als de schijf sneller draait, bijvoorbeeld 18 omw/min, dan wordt uit het net opgenomen 18 x 60 / 1.000 = 1,08 kW. Uit de basislast van de woning en de accu-grootte is gemakkelijk te bepalen hoeveel autonomie de installatie heeft, mocht het openbare net uitvallen. Uiteraard onder het voorbehoud dat de zware verbruikers worden uitgeschakeld.

In deze configuratie is het systeem zo opgezet dat alle belasting - indien nodig - vanuit de opslag kan worden gevoed.

Zwaardere apparaten

Dan het lastigste deel: hoe om te gaan met de elektrisch zwaardere apparaten? Hier speelt de gelijktijdigheid een belangrijke rol. Dit is een bekende zaak voor de installateur. Een installatie met een verdeler met 6 eindgroepen van 16 A aangesloten met 3 x 25A op het openbare net, zal zeker betrouwbaar functioneren, omdat de eindgroepen nooit allemaal tegelijk vol belast zijn. Voor een woning met pv-panelen en energieopslag in accu’s is meestal de beperkte basislast niet bepalend voor de benodigde capaciteit van de accu’s. De zware belastingen spelen hier een belangrijkere rol. Dit is een ingewikkeld deel van het ontwerp van een opslagsysteem voor elektriciteit. Een goede stap kan zijn de verdeler zo nodig opnieuw te bedraden, zodat apparaten van minder importantie in een aantal niet-preferente groepen kunnen worden ondergebracht. De resterende apparaten worden dan verdeeld over een cluster preferente groepen. Ook hier zijn nog mogelijkheden om het opgenomen vermogen te beperken. Denk aan het vullen van de wasmachine met warmwater te betrekken uit een elektrische boiler. In een 120 liter boiler met water van 90 °C zit ruim 10 kWh aan elektriciteit. Een lastige is een warmtepomp voor de vloerverwarming. Die moet in de winter aanpoten als er minder pv-opbrengst is. Een voordeel is dat bij netspanningswegval de vloer nog ruim voldoende warmte-inhoud heeft om het huis nog uren warm te houden. Alles overziend blijkt meestal dat de grootte van het energieopslagsysteem wordt bepaald door de opbrengst van de pv-installatie tijdens een zomerdag. Dan is er voldoende capaciteit tijdens een winterdag.

Het dashboard biedt een goed overzicht van de pv-productie, het huishoudelijk gebruik, de batterijstatus, de basislast en actuele extra belasting, en de afgenomen stroom vanuit het net.

Isso

Kennisinstituut Isso heeft zich ook over de materie gebogen en adviseert installateurs om eerst terdege kennis van gelijkspanning op te bouwen. Dat functioneert toch wel anders dan de vertrouwde wisselspanning. Het dimensioneren van een opslagsysteem zal de eerste keer best wel voeten in de aarde hebben. Isso geeft hiervoor kenniskaarten uit. De bladen 204 tot en met 213 geven richtlijnen voor het berekenen, ontwerpen en installeren van elektrische energieopslag.

Accu’s

Eaton biedt verschillende accupacks aan. De Winter: ‘Al onze accu’s zijn van het type lithium-ion. Wij maken accupacks met een capaciteit van 4,2 kWh, waarvoor gebruikte accu’s uit de elektrische auto’s van Nissan worden gebruikt. Uiteraard worden de accu’s grondig getest. Hierdoor kan zelfs een garantietermijn van vijf jaar op de set worden gegeven. Verder worden accupacks van 6,0 kWh en 10,08kWh met nieuwe accu’s geproduceerd. Op deze sets hanteren we een garantietermijn van tien jaar. De accupacks leveren - aangesloten op een inverter - een vermogen van respectievelijk 3,6, 4,5 en 6 kW.’ Rond de accu’s is het xStorage Home-programma ontwikkeld. ‘Wij hebben met dit programma vooral de eenvoud van montage op het oog gehad. In de untis zijn de accu’s en de inverter geïntegreerd, zodat alleen de pv-installatie en het 230 V-huisnet moeten worden aangesloten. Wij garanderen dat een rendement van ruim 90 procent wordt gehaald.’

Variabele tarieven

‘Er valt bijna niet aan te ontkomen om in de toekomst de kWh-tarieven te hanteren om vraag en aanbod van elektriciteit op elkaar af te stemmen. Goedkoop als er veel aanbod is, een flink hogere prijs bij geringer aanbod’, stelt De Winter. ‘Een energieopslagsysteem kan daarbij voordeel opleveren. Volladen als de prijs laag is en de opgeslagen energie gebruiken als de prijs hoog is. Hier is zelfs geen pv-installatie nodig om toch rendement uit energieopslag halen.’ Er ontstaat dan behoefte aan eenvoudige signalering en besturing van zwaardere apparaten, zodat die kunnen worden gestart als de kWh-prijs laag is.

Tekst: Bob Verheul
Fotografie: Industrie

Lees meer artikelen in het dossier Zonne-energie installaties