Mijn eerste experimenten voor noodstroombedrijf waren op basis van traditionele loodaccu’s. Het idee was om met grote batterijen een noodstroomvoorziening te maken die minstens een nacht meeging en overdag opgeladen werd, ook bij minder zonnige dagen. Daarnaast wilde ik makkelijk te verplaatsen kleinere units om waar nodig in ieder geval wat licht te laten schijnen, maar ook eventueel andere 12 Volt toepassingen mogelijk te maken. Bij Hornbach kon je vroeger relatief goedkoop aan zogenaamde “deep-cycle” AGM accu’s komen van verschillende capaciteiten, speciaal bedoeld voor solar toepassingen. Dit soort accu’s zijn bekend en vertrouwd, er is veel literatuur over (ont-)laadkarakteristieken, en ze kunnen tegen een stootje. Nadelen waren echter:
- gewicht: voor een beetje capaciteit (zeg: 120 Ah) zeul je jezelf een breuk
- capaciteit: omdat ze niet helemaal ontladen mogen worden, is de effectieve opslagcapaciteit ongeveer de helft van de technische specificatie
- beveiliging: je hebt extra elektronica nodig om te voorkomen dat de accu te ver opgeladen of juist ontladen wordt
- zelfontlading: na verloop van tijd moet je de accu altijd bijladen (of permanent aan een pulserende onderhoudslader koppelen)
- sulfatatie: de loodplaten blijven schoon door de accu regelmatig stevig op te laden en te ontladen (in verhouding tot de capaciteit van de accu, natuurlijk)
- levensduur: het aantal laadcycli is ongeveer 400, wat in de praktijk maximaal 4 jaar gebruik betekent.
- er is een optimale laadstroom die afhangt van de capaciteit van de accu; je kunt hogere of lagere stromen gebruiken maar die gaan ten koste van de levensduur en kunnen (bij hoge laadstroom) leiden tot gasontwikkeling in de batterij. Laders voor loodaccu’s hebben ingewikkelde meer-traps laadkarakteristieken, waardoor je al snel per type accu een eigen lader nodig hebt.
Na mijzelf goed ingelezen te hebben over alternatieven, ben ik overgestapt naar LiFePo4 batterijen. Die bieden op alle gebieden voordelen:
- Bij dezelfde capaciteit een stuk kleiner en meer dan de helft lichter. Dat is vooral interessant voor draagbare systemen, als je ergens stroom wilt hebben zonder lange snoeren te leggen. Ik heb zo’n unit gebruikt als inline UPS, en andere in handzame boxen.
- ruim 90% beschikbare capaciteit
- ingebouwd batterij-management-systeem (BMS) welke je accu beschermt tegen een veelvoud van gebruikersfouten
- nauwelijks zelfontlading en geen sulfatatie: je kunt een geladen accu jarenlang ongebruikt op de plank laten liggen (maar niet overdrijven… gebruiken is beter als opslaan)
- beloofde levensduur meer dan 8000 cycli of 15 jaar (of iets dergelijks, afhankelijk van welke marges je gebruikt); betekenisvolle statistische ervaringscijfers zijn pas over aan aantal jaren beschikbaar
- de laadstroom is niet kritisch, zolang je de waarden van het BMS niet overschrijdt. De laadtijd is praktisch omgekeerd evenredig met de laadstroom. Een 100Ah accu laden met 100 A duurt een uurtje, met 50 A twee uur en met 1 A 100 uur. Wel heb je speciale LiFePo4 laders nodig vanwege de laadspanning (maximaal 14,7 V, tegen 13,6 voor loodaccu’s), maar de karakteristieken van die laders zijn veel eenvoudiger. Je kunt rustig meerdere laders parallel schakelen; ze stellen zich in op de klemspanning van de accu, welke door de lage inwendige weerstand een bijna ideale spanningsbron is.
- sommige modellen hebben Bluetooth ingebouwd, waardoor je de batterij via je telefoon kunt bewaken. Dat levert soms ook opties om de batterij direct binnen Home Assistant te integreren.
Enige nadeel (nog): de kosten, maar die zie ik door dump praktijken uit China sterk dalen. Wellicht is dat uit ideologisch oogpunt voor sommigen een nadeel: de cellen in zulke accu’s komen nagenoeg allemaal uit China. In Europa samengestelde pakketten zijn weer veel duurder, terwijl de inhoud niet wezenlijk anders is als de Chinese originelen. Zelfs de BMS-elektronica komt daar vandaan, zoals zoveel vermogenselektronica gerelateerde producten. China is op dat gebied momenteel onverslaanbaar: het gevolg van jarenlange kennisoverdracht vanuit westerse landen naar de productiecentra in het Verre Oosten.
Een andere eigenschap waar je rekening mee moet houden is de inwendige weerstand. Was die bij een loodaccu al heel erg laag, bij LiFePo4 is dat nog veel lager. Als een loodaccu veel stroom levert, zakt de klemspanning in (niet alleen vanwege de inwendige weerstand, overigens). Bij een ijzer-fosfaat batterij is dat nauwelijks het geval, en dat over de gehele gebruiksduur van de accu. De klemspanning blijft hoog, tussen 10,5 en 13,6 Volt, ook als de accu bijna leeg is. Dat de klemspanning instort bij sterke ontlading is meer het gevolg van een beveiliging in het BMS. Die lage inwendige weerstand betekent ook dat de invloed van aansluitkabels (of beter gezegd: de dikte daarvan) veel sterker is als bij loodaccu’s.
Persoonlijk ben ik een voorstander van het opbouwen van capaciteit door serie- of parallel schakelen van accu’s. Dat is duurder als èèn batterij van dezelfde capaciteit, maar het is handzamer, en als 1 exemplaar de geest geeft hoef je alleen die unit te vervangen. Die flexibiliteit vind ik belangrijk. Je kunt online zelfs losse cellen en BMS-boards krijgen waarmee met een beetje handigheid grote systemen te bouwen zijn (een vervolg project, ooit…). Omdat mijn noodstroom systeem op 12 Volt is ingericht, pas ik alleen parallelschakeling toe. Zorgvuldig aansluiten is een vereiste, omdat je kortsluiting van accupolen wilt voorkomen: kabels smelten als sneeuw voor de zon en je loopt groot risico op brandwonden. Welke schakeling je ook kiest, voor elke afzonderlijke accu geldt dat als je van de (+)-pool via de belasting naar de (-)-pool gaat, je elektrisch gezien eenzelfde weg volgt. In de praktijk betekent dat hetzelfde aantal doorverbindingskabels, die allemaal even lang zijn.
Verder moeten alle (doorverbindings-)kabels geschikt zijn voor de maximale stroom die kan lopen. Bij 100A is dat 35mm2. Bij 200A zijn kabels 2* zo dik, en als ze langer dan 5 meter zijn, dan evenredig dikker (10 meter, 100A: 70mm2). Gelukkig zijn belastingen niet zo zwaar, maar tussen de accu’s is die dikte wel belangrijk. Daarom worden vaak massief koperen verbindingsstukken gebruikt voor de onderlinge koppelingen.
Als het gaat om batterijsystemen, zoals de HomeWizard thuisbatterij, gaan andere overwegingen meespelen. Grote gelijkstromen zitten binnen in het systeem, en daarbuiten heb je met wisselstroom te maken. Dan gaat het om de hoeveelheid energie in kWh die je op kunt slaan, en het maximale vermogen voor op- en ontladen (wat de gebruikstijd bepaalt). Voor de HomeWizard batterij is dat respectievelijk 2,7 kWh en 800 Watt. Sluit je daarop een belasting aan van 100 Watt, dan duurt het ongeveer 25 uur voordat een volle batterij leeg is (je moet altijd verliezen meerekenen). Een lege batterij opladen met 800 Watt duurt dan ongeveer 4 uur (enerzijds door verliezen, anderzijds omdat het vermogen lager wordt naarmate de batterij vol raakt). Je kunt meerdere units stapelen. Dan neemt zowel de capaciteit als het laadvermogen toe. Maar of dat slim is, is de vraag. Zoiets moet je je ook afvragen als je een ander merk met meer vermogen of capaciteit overweegt: de marketingpraatjes zijn altijd verleidelijk, maar het is beter om zelf even na te denken.
Laat ik mijn eigen huishouden als referentie nemen; los van stadsverwarming (gelukkig geen warmtepomp, dus) gaat alles op elektriciteit. Ik heb een doorsnee huis met de gebruikelijke keukenapparatuur, mechanische ventilatoren die altijd aan staan (en soms opgeschakeld worden), normale LED verlichting overal, en een wasmachine. De 3-fasen kookplaat & oven hoeft in noodsituaties niet te werken. Die verbruikt zo’n groot vermogen dat daar eigenlijk geen economisch zinvolle oplossing voor is. Wat wel een behoorlijke impact heeft is alle IT-apparatuur. Allemaal samen verbruiken die 250 Watt, en dat 24 uur lang (dus 6 kWh per dag). Als ik de servers en de PC uitschakel, blijft nog ongeveer 20% daarvan over: het minimum om een actief met internet verbonden netwerk te bedrijven. Het verbruik in huis (dus exclusief opbrengst van zonnepanelen of energie uit batterijen) is gemiddeld 15 kWh. Overdag is het verbruikte vermogen variabel door in- en uitschakelen van apparatuur. In de nacht blijft alleen een soort minimumvermogen over wat altijd afgenomen wordt. Bij mij is dat 500 Watt, waarvan de helft dus door IT-apparaten opgeslurpt wordt. Op piekmomenten, als veel apparaten tegelijk aan staan, kan het afgenomen vermogen oplopen tot meer dan 5 kW. Met zonnepanelen die hooguit 2500 W opwekken als de zon er vol op staat, is het dus zinvol om zulke apparaten niet allemaal samen aan te zetten, maar verdeeld over de dag, kijkend naar het weerbericht en de verwachte zonne-opbrengst. Je moet daarbij ook opletten wanneer precies een apparaat veel vermogen gebruikt. Dat is met netpluggen makkelijk na te gaan. Een broodbakmachine gebruikt pas de laatste anderhalf uur van het programma veel stroom omdat de oven dan aangaat. Bij de vaatwasser en de wasmachine is dat omgekeerd: daar wordt het water eerst verwarmd, voordat het programma rustig verderloopt. Met een beetje aandacht lukt het om het verbruik op elk moment onder de 3 kW te krijgen (denk eraan dat de eerste 500 Watt sowieso verbruikt worden; zet een waterkoker aan, en je zit meteen op 3 kW).
Normaal gesproken worden de batterijen overdag opgeladen als er vermogen over is, en geven ze hun energie ’s avonds af. Met een beetje slimme instelling geven ze ook energie af zodra grootverbruikers erom vragen. Dat helpt om de batterij overdag niet al te snel vol te laden, terwijl de hoeveelheid gevraagde stroom uit het net afneemt. De vraag is nu: welke dimensionering van een batterij is optimaal?
De capaciteit van mijn zonnepanelen is op mooie dagen ongeveer 15 kWh, maar op korte, regenachtige dagen maar 1 kWh ofzo. Een batterij moet de energie van de zonnepanelen als het ware uitsmeren over de dag, naar momenten waarop meer stroom nodig is dan op dat moment van de panelen komt. Een opslagcapaciteit van 10 kWh klinkt dan goed, maar zelfs op zonnige dagen krijg je die niet vol door regelmatige ontlading, afhankelijk van de in- en uitgangsvermogens van de batterij. En ’s avonds, als je gemiddeld 5 kWh nodig hebt, houd je energie over. Dat neigt naar een capaciteit van 5 kWh, maar nogmaals, dat geldt alleen voor die paar maanden dat de zon volop schijnt. Daarom mikken veel leveranciers op 2,5 kWh voor een gemiddeld huishouden. Als je je geen zorgen maakt over de kosten, en niet geïnteresseerd bent in rendabele oplossingen, dan kun je gerust een grote batterij met hoog in- en uitgangsvermogen nemen. In de zomer heb je daar veel voordeel van; in de winter slaapt dat systeem grotendeels. Een elektrische auto met “vehicle-to-grid/home” mogelijkheid is dan een goede optie (door de auto krijg je de thuisbatterij als het ware op de koop toe, en de capaciteit van een volle autobatterij is voldoende om een paar dagen je huis van stroom te voorzien). Een geschikt scenario, tenzij je veel onderweg bent natuurlijk.
Ik heb ervoor gekozen om verschillende systemen te gebruiken. De HomeWizard batterij, die elke nacht helemaal leegloopt en overdag grotendeels weer geladen wordt, regelt “nul op de meter” en is het hele jaar door actief. Daarnaast heb ik een noodstroomvoorziening van 2,5 kWh die opgeladen wordt door aparte zonnepanelen en tot 250 Watt kan terugleveren aan het net (nu ingesteld op 100 W, omdat in de avond zo weinig stroom wordt verbruikt). Via een extra 2500W omvormer kunnen eventueel zwaardere apparaten aangesloten worden. Het noodstroomsysteem zal door bewaking nooit meer dan half leeg zijn, zodat ik altijd een noodreserve overhoud. Een extra batterij fungeert als buffer van 1,8 kWh, die met maximaal 900 W geladen kan worden, en ook tot 250 W kan terugleveren (ingesteld op 200 W). Deze buffer is er vooral voor de zonnige dagen, om niet teveel zonne-energie naar het net te laten vloeien. In de winter laat ik die eerst vol lopen, en daarna in stand-by modus staan “voor het geval dat“. Zo’n buffer-accu is veel goedkoper dan een tweede HomeWizard batterij. Al bij al ben ik tevreden over deze configuratie. Het hangt ervan af wat de stroomprijzen doen als de salderingsregeling straks stopt en welke keuzemogelijkheid er qua contracten zal zijn, hoe ik mijn systemen ga inregelen. Het jaar 2026 is een tijd van experimenteren, scenario’s testen en veel documenteren. Wat ik in ieder geval niet zal doen is “handelen op de energiemarkt“. Op de lange termijn geloof ik daar niet in, en mijn doelen zijn ook anders: een noodstroomvoorziening hebben en mijn footprint op het elektriciteitsnet verkleinen.