Na installatie van de 15 panelen op het dak ontstond eerst de behoefte aan een back-up systeem in geval van stroomuitval. Ik heb vroeger wel eens gedacht aan een extra accu, zodat de zonnepanelen ook bij stroomuitval nuttig blijven, maar de kosten van ingrepen in de elektrische installatie hebben mij daarvan weerhouden. Ik wilde geen terugverdientijd van 25 jaar over mezelf afroepen. Toen was er overigens nog geen sprake van een probleem op het stroomnet. Er waren nog geen zwermen elektrische auto’s waarvoor overal hoogvermogen laadpalen opgesteld werden, geen stadswijken vol warmtepompen of airco’s die 24 uur per dag stroom slurpten, en geen groeiende datacenters en andere gulzige industrie die van fossiele brandstoffen af wilden.
Nu dus wel.
Het koper onder en boven de grond is niet berekend op de huidige stroomtransporten van en naar eindpunten. De topologie is niet zodanig bedacht dat er automatisch lokaal hergebruik is, en houdt te weinig rekening met hot spots in het netwerk: knooppunten waar bij een slechte samenloop van omstandigheden even vèèl meer vermogen doorheen gaat als waarvoor de koperdiameter is berekend. En dat leidt weer tot meer transformatorbrandjes, overbelaste schakelkasten, te ver doorhangende hoogspanningskabels enzovoorts. Ik ben blij dat ik op de H.T.S. ook energietechniek heb gestudeerd. Nooit écht gebruikt, maar nu wel handig om de breedte van het probleem te begrijpen.
De gevolgen zijn, zoals altijd, voor de brave burger.
Na de investering in zonnepanelen worden nu allerhande voordeeltjes om zeep geholpen. En hoewel ik het best begrijp, bekruipt me toch het gevoel dat er iets scheef zit. Alsof diegene die zich een elektrische auto of de investering van panelen kon veroorloven blijkbaar geschikt is als melkkoe voor modernisering van het net. Je betaalt al vaste kosten voor het netwerk, en straks ook nog eens voor de energie die je terugstuurt over dezelfde bekabeling (terugleverkosten). Je verkoopt weliswaar de stroom, maar het netto resultaat zal nihil of zelfs negatief worden, afhankelijk van je energiecontract. Wat wringt, is dat je blijkbaar niet per kWh verbruik hoeft te betalen voor datzelfde koper: wel vaste kosten voor het netwerk en de stroom zelf, maar geen leveringskosten. En dat jouw goedkoop verkregen stroom voor het volle pond wordt doorgegeven aan je buurman, bij wijze van spreken. Het voelt als meten met twee maten. Je kunt niet anders, want er is geen concurrentie wat betreft de netbeheerder. Niet zoals bij internet, waar je kiest tussen glasvezel, coax, telefoonlijn of mobiel, los van de providerdiensten die je afneemt. Je kunt andere elektriciteitsleveranciers kiezen, maar de wijze waarop de contracten en kosten berekend worden zijn erg ondoorzichtig en slecht vergelijkbaar. Zonnepanelen blijven alleen aantrekkelijk als je zelf je eigen opwek verbruikt, en dat is precies waarom ik de panelen niet zomaar uitschakel. Ondertussen komen er steeds meer oplossingen voor consumenten en ondernemers die beloven de nadelen voor jou op te lossen. Mij klinkt dat als het volgende verkooppraatje in de oren, waarmee geld uit onze portemonnee wordt geklopt.
Maar: ik zit niet bij de pakken neer.
Ik ben een hobbyist, en ik kan inderdaad investeren om mijn deel van het energieprobleem op te lossen. En als ieder zijn deel doet, òòk het bedrijfsleven, natuurlijk, én de energiebedrijven, dan moeten we een heel eind komen, nietwaar? Dus bedacht ik voor mezelf wat ik zou willen bereiken, en kwam tot het volgende lijstje:
- Ik wil in het ideale geval nooit iets terug leveren aan het net.
- Mijn stroomverbruik moet geminimaliseerd kunnen worden, indien nodig.
- Ik wil altijd over voldoende elektrische energie beschikken om in de minimale levensbehoeften te voorzien.
- Bij langdurige stroomuitval moet ik mijn zonnepanelen gewoon kunnen blijven gebruiken.
- Ook een niet-technische persoon moet om kunnen gaan met de oplossingen die ik bedenk.
Zo’n oplossing groeit in de loop der jaren naarmate men bijleert en ervaring opdoet. Ik denk echt niet dat ik nu klaar ben, ook al probeer ik wat vast te leggen. Mijn activiteiten bestrijken verschillende gebieden, behandelen een veelvoud van aan elkaar gerelateerde onderwerpen, en worden gestuurd door voortschrijdend inzicht. Zo is stroombesparing iets wat meerdere aspecten in zich heeft: energiezuinige verbruikers kiezen, strategische prioriteiten bedenken voor noodgevallen, en bijvoorbeeld opnieuw indelen van de serverfunctionaliteit, zodat het apparaat met de grootste stroomafname zonder problemen uitgeschakeld kan worden terwijl essentiële diensten zoals e-mail behouden blijven (zie bericht over Synology bij Home Assistant).
Bij een reguliere inspectie van mijn meterkasten vond ik 2 defecte driefasen aardlekschakelaars. Omdat ik ook extra groepen wilde aanleggen o.a. in de garage en de keuken, heb ik een nieuw concept bedacht. De oorspronkelijke opzet van het huis heeft 2 groepenkasten achter 1 aansluiting / elektriciteitsmeter. De eerste kast gebruikt alleen fase 1, terwijl de andere in de keuken met 3 fasen het fornuis en de kookplaat voedt. Daarnaast zijn er nog lichte groepen aangesloten op fase 1. Ik besloot om de installatie wat op te schonen, zoals het vervangen van klunzige draadbruggetjes door professionele verdeel-strips, vernieuwen van de aardlekschakelaars, groepen logisch positioneren, enzovoorts. Links is de oude hoofdaansluiting te zien. De dikke grijze kabel rechtsonder gaat naar de tweede aansluiting bij de keuken (afbeelding rechts).
Van de firma HomeWizard zijn een P1-dongle en 2 kWh-meters aangeschaft voor integratie van hun thuisbatterij. Om terugleveren vanuit die batterij te voorkomen wordt de tweede groepenkast gezien als een apart segment waar “nul op de meter” wordt nagestreefd. Om technische redenen moesten een paar groepen bij de hoofdaansluiting gekoppeld worden aan de kWh-meter van het tweede segment. Dan ontstaat schematisch het volgende plaatje:
Batterij HW komt van HomeWizard, en regelt met de kWh-meter van het subnet dat daar “nul op de meter” staat. De verbruikers vóór dit segment vragen hooguit 500W, dus mocht er vanuit het subnet terug levering zijn, dan wordt dat netjes geabsorbeerd.
Batterij 1 is een noodstroomvoorziening, met eigen zonnepanelen. Deze kan indien nodig extra stroom leveren, maar is primair bedoeld om paraat te staan voor stroomuitval. Batterij 2 is een extra buffer om een surplus van zonne-energie op te slaan, en in de avond weer terug te leveren. De HomeWizard batterij kan maximaal 800W opnemen, en batterij 2 in drie stappen van 300W maximaal 900W. Met een zonnepaneelvermogen van maximaal 2450W kom ik dus nog tekort. Dat kan opgelost worden door slim stroomverbruik (wasmachine, vaatwasser, enzovoorts), door EcoFlow Powerstations (maximaal 600W) of door de omvormer van de zonnepanelen af te knijpen op bijvoorbeeld 2000W. Omdat er altijd wel iets van stroomverbruik is (denk aan de mechanische ventilatie, de koelapparatuur en de servers), kan daarmee efficient gebruik worden gemaakt van de batterijcapaciteit.
Dit is het resultaat van mijn acties. De sectie voor de zonnepanelen bestaat van links naar rechts uit een aardlekschakelaar, een zekering en een blauwe remote schakelaar via Z-Wave, waarmee ik de zonnepanelen op afstand los kan koppelen (volgens de beschrijving van de SunnyBoy omvormer is dat geen probleem). De volgende stap is de kWh-meter om de opbrengst te registreren. Rechts onder de energiemeter hangt de P1-dongle om de totalen van het huis te registreren.
Helaas kan ik niet op afstand het uitgangsvermogen van de omvormer instellen; daarvoor moet ik via Bluetooth met mijn laptop verbinding maken. De SunnyBoy integreert zonder extra modules niet met Home Assistant. Bij detailregelingen zal ik daarmee rekening moeten houden, bijvoorbeeld door een 4-seizoenen protocol in acht te nemen (in de winter maximaal vermogen, in de zomer juist beperken tot 2000W). Ik zou dat liefst per dag doen: tot 12:00 vol vermogen en ’s middags 1500W.
Rechts van de hoofd-groepenkast is de schakeleenheid naar het tweede segment te zien, met allereerst weer een kWh-meter. Deze communiceert met de thuisbatterij voor de gewenste regeling. Naast deze meter is de hoofdschakelaar voor de 3-fasenkabel. Bij de keuken is natuurlijk een lastscheider (zo’n grote draaiknop, net als boven de slimme energiemeter). In de afbeelding is verder de fornuisgroep te zien; groepen 2 & 3 zijn via een aardlekautomaat met fase 1 verbonden. Groepen 8 & 9 zijn voor toekomstige uitbreidingen.
Zodra er meerdere batterijen zijn met bi-directionele ingangen, bestaat het risico dat vermogen onderling uitgewisseld wordt. Technisch is dat geen probleem, maar de conversie van wissel- naar gelijkspanning en terug zorgt voor verliezen (10%-20%). Over mijn eigen batterijen heb ik voldoende controle om zo’n situatie te voorkomen, maar voor de HomeWizard eenheid is dat lastiger. Gelukkig kent de “nul op de meter”-regeling tegenwoordig 3 modi die ook via Home Assistant te activeren zijn:
- gewoon (laden en ontladen met een hysterese)
- alleen laden indien stroom over
- alleen ontladen indien stroom gevraagd
Een automatisering zorgt ervoor dat de juiste modus ingesteld is. ’s Avonds en ’s nachts kan de HomeWizard batterij alleen ontladen. Als dan nog via andere bronnen stroom geleverd wordt, past deze unit zich aan, of schakelt uit. Als er heel veel zon is (meer dan 1000W en stijgend) wil je alleen maar laden. Zodra het vermogen onder 500W komt en dalende is, kan die modus weer uitgeschakeld worden. Dat gebeurt ook na 17:00 uur, afhankelijk van welke conditie het eerst voorkomt, omdat dan de keuken intensiever gebruikt wordt. Dan wil je eventueel ook stroom uit de batterij gebruiken, en als het rustig is weer bijladen. Hetzelfde geldt na zonsopgang. In de zomer kan dan alweer bijgeladen worden, maar als het theewater wordt gekookt is de batterijstroom welkom (nog niet zoveel zonneopbrengst). Dit principe ligt ten grondslag aan alle andere regelingen; bedenk dat tijden en grenswaarden vrij te kiezen zijn (hetzij als vaste getallen in de automatisering, hetzij als invoer via je dashboard). Ze zijn ook seizoenafhankelijk: zonsopkomst en ondergang verschuiven vanzelf, en ’s winters wordt de grenswaarde van 1000W wellicht nooit bereikt, waardoor de tijdsintervallen dynamisch zijn.