Vorig jaar op 1 december nam ik mijn DIY energieopslag systeem in gebruik. Gebaseerd op Victron Energy componenten en een oude set AGM looadaccu’s heb ik er nu een heel jaar opzitten en is het tijd om de balans op te maken. Wat kunnen we leren en wat kan er beter?

Mijn gemaakte YouTube filmpjes van het energieopslag systeem worden goed gewaardeerd en deze leiden regelmatig tot vragen die ik graag beantwoord. Maar als je aan de hand van de meetgegevens terugkijkt op een heel jaar, kun je zelf ook een aantal vragen bedenken en verbeteringen zien. En dat kan helpen het systeem aan te passen zodat het een nóg betere bijdrage kan leveren aan het energievraagstuk in onze woning en misschien ook een bijdrage kan leveren aan de congestieproblemen die steeds vaker worden gezien.

Welke energie hebben de zonnepanelen geleverd voor de thuisbatterij?

Door wat kleine configuratie problemen (uitwisseling van data tussen de SolarEdge omvormers en de Victron besturingscomputer) heb ik de opbrengst data een klein beetje bijgewerkt. Hierbij ben ik ervan uitgegaan dat de opbrengstgegevens van de SolarEdge app betrouwbaar zijn. Als controlemechanisme heb ik de slimme meter geraadpleegd die ik via de Enelogic website kan uitlezen. Onderstaande tabel toont alle gecombineerde en gecorrigeerde gegevens van de management hulpmiddelen die ik heb.

Hoeveel energie wordt er via de thuisbatterij gebruikt

Mijn thuisaccu is ingesteld om maximaal te profiteren van de eigen opgewekte zonne-energie. De hoeveelheid te gebruiken energie is van een aantal factoren afhankelijk;

1. De dagelijkse opbrengst van de zonnepanelen,
2. De opslagcapaciteit van de batterijen,
3. De maximale laadstroom van de batterijlader.

In de periode dat er voldoende energie door de zonnepanelen wordt geproduceerd (tussen medio maart en medio oktober) wordt het overschot van energie dat niet zelf in huis wordt verbruikt, opgeslagen in de batterijen. Het opslagsysteem treeft ernaar om de export en import van elektriciteit van het grid, tot 0 te reduceren. Als de PV-opbrengst aan het eind van de dag terugloopt en niet meer voldoende is voor het eigen gebruik, zal de batterij het tekort leveren zodat het resultaat op de meter 0 blijft. Pas bij hele grote energiebehoefte (> 9kW), zoals gecombineerd elektrisch koken, warmtepomp en laadpaal, zal er weer energie van het grid worden afgenomen.

Vanaf eind maart wordt er dagelijks voldoende zonne-energie opgewekt om de batterijen tot 100% op te laden. In de avonduren worden de batterijen dan tot 40% ontladen. Loodaccu’s kunnen niet tegen te diepe ontlading, omdat ze dan stuk gaan. Het bereik is dus 60% van de totale batterij capaciteit, ongeveer 17kWh per dag.

Bovenstaande grafiek vertoont de State of Charge – SoC (blauwe vlak en lijn) tov het totale dagelijkse verbruik en de totale dagelijkse productie begin April. Dit is een periode waarin er over de dag verspreid een zeker evenwicht is tussen de totale productie (ca. 55kWh) en het totale verbruik (ca. 55kWh). Maar belangrijker is het om dan te kijken welke energie er via de batterij wordt uitgewisseld. De volgende grafiek laat dat zien.

Nu blijkt dus dat er 17kWh via de batterij verloopt en er ook nog 24kWh via het grid moet worden ingekocht.

Met andere woorden; het grid wordt ook als batterij gebruikt. Blijkbaar is de batterij capaciteit onvoldoende om de volledige zonneoogst van die dag op te slaan.

Wat is de ideale opslagcapaciteit van een thuisbatterij?

Die vraag heb ik al eens eerder beantwoord en mijn nieuwe analyse heeft daar nog geen ander inzicht in gegeven. Op dit moment ben ik een nieuw opslagsysteem aan het bouwen met LiFePo4 cellen. Een eerste Youtube video heb ik al gemaakt en er zullen er nog meerdere volgen. De opslagcapaciteit zal ik in stappen gaan vergroten tot ongeveer 45-55kWh. Maar er doet zich nu een nieuw probleem voor. Om die grote batterij te vullen moet er veel capaciteit in korte tijd worden opgeslagen. Die capaciteit moet beschikbaar zijn via de zonnepanelen maar die capaciteit moet ook via de batterijlader aan de batterij kunnen worden geleverd. Er is dus een spanningsveld tussen PV-opbrengst en Batterij laadstroom. Laten we eerst nog eens inzoomen op de PV-opbrengst.

Op zo’n gemiddelde dag vroeg in april wordt er bijna 11kWh méér aan energie geproduceerd dan dat er wordt opgeslagen in de batterijen of zelf in huis wordt verbruikt. En daarnaast moet er nog ruim 16kWh worden bijgekocht in de nachtelijke uren. Hier zit dus potentieel tot verbetering. De capaciteit van de batterijen kan worden uitgebreid. Maar hoeveel dan?

Als we wat verder in de tijd duiken en we nemen een zonnig dag in mei zien we meteen waar de limiet zit. De productie is nu 72kWh maar het verbruik neemt af naar 39kWh. In de grafiek zien we ook dat er nu geen energie meer ingekocht wordt (met uitzondering van een kleine piek in de ochtend). Het eigenverbruik (de blauwe grafiek) is overigens inclusief het laden van de batterijen. Uit al mijn metingen weet ik inmiddels dat het gemiddelde dagverbruik van onze woning inclusief auto’s, warmtepomp e.d. op 55kWh ligt, in de zomer fors lager (<35kWh), in de winter fors hoger (>75kWh). Daar ligt dus het optimum voor een groot deel van het jaar. Er zullen in de zomer dan periodes zijn dat er nog steeds een overschot is aan energie. Die zal dan worden terug geleverd, hopelijk tegen een redelijke vergoeding. Maar dan moeten we met variabele ririjzengaan werken, bijvoorbeeld via de EPEX-APX handelsbeurs.

Welke gevolgen heeft de maximale laadstroom van de batterijen?

Hoe groter de batterij, des te meer er geladen moet worden. In de zomer heb je daar vele uren de tijd voor. De zon schijnt 10-12 uur en levert genoeg energie om 55 kWh te verzamelen, dat is dus 5kW per uur. Maar in voor- en najaar zijn het aantal zonuren korter en moet de laadstroom dus oplopen tot wel 7kWh. Helaas gaan de batterijladers van Victron maar tot 5kWh. Daar zit dus een beperking, of ik moet zwaardere laders hebben. Maar in de winter is de situatie precies omgekeerd. Dan wordt er op een hele dag misschien maar 10kWh geproduceerd, en op een regenachtige zelfs nog minder. Zwaardere laders en grotere batterijen hebben dan dus een averechts effect: de batterij van 55kWh zal nooit vol raken.

De volgende grafiek laat dat effect goed zien. De batterij capaciteit van 17kWh is groter dan de opbrengst, vooral vanaf half oktober. Het systeem anticipeert daarop door minder capaciteit vanuit de batterijen beschikbaar te stellen. De SoC varieert dan niet meer tussen 40-100% maar tussen 75-95%. Een bewuste variatie om de gezondheid van de batterijen te bewaken.

De ruimte die er nog onbenut is in de winter zou wel voor iets anders gebruikt kunnen worden. We zouden op momenten dat stroom goedkoop is, bijvoorbeeld als het hard waait, deze kunnen inkopen en opslaan. Op momenten dat de prijs weer hoger ligt, gebruik je dan eerst de goedkoop ingekochte stroom uit de eigen batterijen. Dit is nabije toekomst en staat nu hoog op mijn wensenlijst.

En ook in de zomer zou er meer geoogst kunnen worden dan er op een dag wordt opgemaakt. Het overschot (55-35=20kWh) zou dan in de nacht alsnog terug geleverd kunnen worden.

Doet de thuisbatterij ook peak-shaving?

Ja, dat is een goede vraag en het antwoord is nee. Thuisbatterijen worden vaak gezien als oplossing voor de hoge pieken die zonnestroom installaties op het netwerk veroorzaken. In de grafiek hiervoor van 20 mei zie je een typische eigenschap van een thuisaccu die geoptimaliseerd is voor gebruik van eigen opgewekt stroom. Zodra de zon gaat schijnen in de vroege ochtend worden de batterijen weer volgeladen. In mijn geval zijn de batterijen in de zomer al vol rond de klok van 11 uur. De piek moet dan nog komen….. En het voorbeeld toont ook nog eens wat het effect is van wisselende bewolking: een grillig patroon. Mijn systeem doet dus niet aan peak-shaving en dat zou dus best verbeterd kunnen worden. Natuurlijk is dat dan wel afhankelijk van de totale beschikbare opslagcapaciteit en de laadstroom die ik kan genereren. Met mijn installatie zou alle PV-productie boven 5kW alsnog in het netwerk worden gestort, simpelweg omdat dat de grens is van mijn batterijladers. Maar de capaciteit van 17kWh vergroten naar 55kWh zou wel kunnen helpen om over de hele dag gemeten, minder terug te leveren.

En hoe zit het nou met de omzetverliezen?

De loodaccu’s die ik heb gebruikt hebben een rendement van ongeveer 80%, daarnaast zijn er omzetverliezen in de Victron omvormer die van de AC spanning een DC spanning moet maken. Samen kom ik op een rendement van 77%, ofwel (zie tabel) er is 880kWh in 1 jaar weggegooid (omgezet in warmte). Met de overstap naar LiFePo4 batterijen zal het rendement verbeteren naar ongeveer 95%. Best aanzienlijk dus. Gebruik daarom geen loodaccu’s voor energieopslag, er gaat veel energie verloren. Er zou ook nog een paar procent verbetering behaald kunnen worden door de zonnepanelen rechtstreeks op de batterijen aan te sluiten mbv een MPPT tracker. Maar dan mis ik die mooie SolarEdge app en monitoring. Dus dat verlies neem ik voor lief.