Thuisbatterijen worden anno 2024 steeds populairder. Maar wat is nu precies de werking van een thuisbatterij? Om antwoord te geven op die vraag, beschrijf ik in dit artikel de techniek van thuisaccu’s, hoe batterijen zonne-energie kunnen opslaan en zelfs kunnen handelen met energieprijzen. Ook zoom ik in op de verschillende groottes / capaciteiten en de mogelijkheden van thuisbatterijen.
Wat is een thuisbatterij?
Thuisbatterijen, ook bekend als residentiële energieopslagsystemen en thuisaccu’s, zijn apparaten die elektriciteit opslaan die is opgewekt uit hernieuwbare bronnen of tijdens perioden van lage elektriciteitsvraag.
Deze batterijen zijn ontworpen om noodstroom te leveren tijdens stroomuitval, energiegebruik te optimaliseren en huiseigenaren in staat te stellen overtollige zonne-energie op te slaan voor later gebruik. Een thuisbatterij dient als een schakel tussen jouw huis en het elektriciteitsnet en/of de zonnepanelen.
Een thuisaccu wordt aangesloten op jouw huidige elektrische systeem om dagelijks energiegebruik te optimaliseren en om noodstroom te leveren tijdens een netuitval. Dit doet het door stroom van het net of jouw zonnepanelen te gebruiken om slim binnenshuis in te zetten.
De werking en technologie van thuisbatterijen
Er zijn twee soorten thuisbatterijsystemen: met ‘droge’ en ‘natte’ accu’s. Natte batterijen gebruiken een vloeibaar elektrolyt om elektriciteit op te wekken, zoals loodzuuraccu’s. Loodzuuraccu’s worden nog steeds gebruikt in sommige systemen. Ze zijn over het algemeen goedkoper, maar hebben een kortere levensduur en lagere energiedichtheid vergeleken met bijvoorbeeld lithium-ionbatterijen.
Droge batterijen – zoals lithium-ionbatterijen – zijn het meest voorkomende type batterijen. Vanwege hun hogere energiedichtheden, lange levensduur en relatief laag onderhoud, zijn ze doorgaans de beste optie voor thuisbatterijen.
De lithiumijzerfosfaatbatterij (LiFePO4-batterij) of LFP-batterij (lithiumferrofosfaat) is een type lithium-ionbatterij die lithiumijzerfosfaat (LiFePO4) gebruikt als het kathodemateriaal, en een grafietkoolstofelektrode met een metalen achterkant als de anode.
Vanwege hun voordelen – zoals lage kosten, hoge veiligheid, lage toxiciteit, lange levensduur en andere factoren – vinden LFP-batterijen veel toepassingsmogelijkheden. Denk aan voertuiggebruik, stationaire toepassingen op nutschaal en in thuisbatterijen.
Werking thuisbatterij voor opslag overschot zonne-energie
Als zonne-energie niet direct wordt gebruikt, biedt een thuisbatterij een uitstekende manier om een overschot aan energie op te slaan voor later gebruik. Thuisbatterijen kunnen worden aangesloten op je zonnepaneelsysteem en zorgen voor een hernieuwbare energiebron. Met de mogelijkheid om op te laden met zonnepanelen, kun je vertrouwen op opgeslagen zonne-energie tijdens stroomuitvallen.
De opgeslagen energie kun je dus op een later moment inzetten. Bijvoorbeeld om ’s ochtends of ’s nachts een elektrische auto op te laden. Of om ’s nachts het huis te verwarmen.
Het installeren van thuisbatterijen biedt je het hele jaar door schone en duurzame energie en fungeert als onafhankelijke energiebron. Met de thuisbatterij kun je doorgaan met het produceren van zonne-energie, zelfs als het energienet overbelast raakt. Thuisbatterijen kunnen stroom leveren in de zwaarste weersomstandigheden, inclusief regen, sneeuw en ijs.
Tevens zijn de meeste batterijen goedgekeurd voor installatie zowel binnen als buiten bij temperaturen van -15°C tot 60°C.
Werking gelijkstroom en wisselstroom thuisaccu’s
Omdat zonnepanelen gelijkstroom (DC) elektriciteit opwekken, is een omvormer nodig om zonne-elektriciteit om te zetten in wisselstroom (AC). Dit is het type elektriciteit dat in je huis wordt gebruikt.
Stringomvormers en micro-omvormers zijn twee soorten omvormers die worden gebruikt in zonne-energiesystemen om de door zonnepanelen opgewekte gelijkstroom (DC) om te zetten in wisselstroom (AC) die kan worden gebruikt om huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien.
Onderstaand een korte uitleg over string omvormers en micro-omvormers.
Omzetting bij een string omvormer
Een stringomvormer is een centrale omvormer die veelal op een vaste locatie wordt geïnstalleerd, zoals aan een muur of dicht bij de zonnepanelen.
In een systeem met een stringomvormer zijn meerdere zonnepanelen in serie verbonden om een string te vormen. De door de hele string opgewekte gelijkstroom wordt vervolgens naar de stringomvormer gevoerd, die deze omzet in wisselstroom voor gebruik in huis of voor teruglevering aan het net.
Voordelen van stringomvormers zijn onder meer lagere initiële kosten en gemak van installatie. Een mogelijk nadeel is echter dat de prestaties van de hele string kunnen worden beïnvloed door schaduw of vervuiling van slechts één paneel. Als één paneel niet goed presteert, kan dit de output van de hele string beïnvloeden.
Omzetting bij micro-omvormers
Een micro-omvormer is een kleinere omvormer die direct aan elk afzonderlijk zonnepaneel is bevestigd. In een systeem met micro-omvormers werkt elk zonnepaneel onafhankelijk en zet het zijn DC-output op paneelniveau om in AC. Dit betekent dat schaduw of problemen met één paneel de prestaties van het hele systeem niet beïnvloeden, aangezien elk paneel autonoom functioneert.
Micro-omvormers staan bekend om het bieden van een betere energieopbrengst in situaties waar veel schaduwval is. Daarnaast laten ze meer flexibele systeemontwerpen toe. Micro-omvormers zijn echter over het algemeen duurder dan stringomvormers op basis van per watt en kunnen complexere installatieprocedures vereisen.
Verschil werking thuisbatterijen string omvormer en micro-omvormers
In een systeem met een stringomvormer vindt de omzetting van DC (gelijkstroom) naar AC (wisselstroom) één keer plaats. Dit is het meest ideaal. Er zal dan geen extra verlies van zonne-energie zijn. In een systeem met micro-omvormers vindt de omzetting van DC (gelijkstroom) naar AC (wisselstroom) twee keer plaats. Er is dan een verlies van 10%-15% aan zonnestroom vergeleken met een systeem met een stringomvormer.
Kortom, als je overweegt om nu of in de toekomst een thuisbatterij in gebruik te nemen, dan is het qua energieverlies het meest rendabel om een stringomvormer te gebruiken. Mits jouw situatie dit natuurlijk toelaat. Wanneer een dak veel schaduwval heeft, kan een systeem met micro-omvormers effectiever zijn. Een specialist op het gebied van zonnestroomsystemen zoals Recharged denkt graag met jou mee.
Laden en ontladen van thuisbatterij met stroom uit het net
Thuisbatterijen die opladen en ontladen met energie uit het net wordt mogelijk gemaakt dankzij bepaalde software, zoals Bliq. Deze software laadt automatisch een thuisbatterij vol wanneer de energieprijs laag is, en ontlaad de batterij wanneer de energieprijs hoog is. Dit verkort de terugverdientijd. Je bent dan als het ware aan het handelen met elektriciteit.
Thuisaccu’s kunnen tevens worden geprogrammeerd om te ontladen tijdens piektijden van de vraag, wanneer de elektriciteitstarieven doorgaans hoger zijn. Dit stelt huiseigenaren in staat opgeslagen energie te gebruiken wanneer dit het meest kosteneffectief is.
De capaciteit van een thuisbatterij
Thuisbatterijen zijn er in verschillende maten. Met andere woorden, met verschillende capaciteiten. Hun capaciteit kan aanzienlijk variëren, van 5 kWh tot meer dan 20 kWh. Voor particulieren is dit meestal een thuisbatterij van 5 kWh, 10 kWh en 15 kWh. De geschikte grootte hangt af van het energieverbruik per dag. Stel dat iemand 4 kWh per dag gebruikt, dan is het het beste om een batterij van 5 kWh aan te sluiten.
Innovaties en toekomst van thuisbatterijen
De toekomst van thuisbatterijen in Nederland ziet er rooskleurig uit. Met vooruitgang in batterijtechnologie en toenemende vraag worden thuisbatterijen efficiënter en betaalbaarder. Volgens een rapport van MIT Technology Review wordt verwacht dat dit jaar nieuwe batterij technologieën voor elektrische voertuigen zullen opkomen, wat de batterijproductie zal stimuleren.
Naarmate hernieuwbare energiebronnen meer voorkomen en de technologie blijft verbeteren, zullen thuisbatterijsystemen een steeds belangrijkere rol spelen in onze energie-infrastructuur.
