Het is geen wonder dat de laatste jaren koortsachtig wordt gezocht naar manieren om duurzame stroom op te slaan. Wind- en zonnestroom zullen binnen afzienbare tijd een steeds groter deel van de energiemix uitmaken. Het grootste probleem is de ‘intermittency’, ofwel de afhankelijkheid van windkracht en zoninstraling: nu eens waait het niet, dan weer is het zwaar bewolkt. Een van de manieren om de zo ontstane overschotten en tekorten gelijk te trekken, is achtervang met batterijsystemen.

Achter de meter

Vrijwel iedereen denkt bij batterijsystemen aan LG Chem of de Powerwall van Tesla, opslagsystemen die vele duizenden euro’s kosten. Volgens Jurgen Timpert, adviseur nieuwe energiesystemen en -opslag bij consultancy DNV GL, verdienen kleinschalige systemen achter de meter meer aandacht. Van zulke thuisbatterijen staan er nu enkele honderden in ons land opgesteld, en dat worden er snel meer. Timpert: ‘Ook met dergelijke systemen kan het surplus aan zonnestroom uit het midden van de dag worden opgeslagen om dat ‘s avonds of de volgende ochtend voor eigen gebruik in te zetten. Nu nog kosten ze vele duizenden euro's, maar naarmate de prijzen voor batterijen per opgeslagen kWh verder dalen, worden deze systemen in steeds meer situaties aantrekkelijker.’

Twee smaken

De ontwikkelingen in batterijtechnologie gaan dermate snel dat technische specificaties over enkele maanden alweer verouderd zullen zijn. Op fabrikanten en merknamen gaat Timpert – ook al omdat DNV GL dergelijke systemen test – daarom niet in. Wel schetst hij ‘twee smaken’ voor opslag achter de meter: een omvormer met accu die de overtollige stroom vanuit het wisselspanningnet opslaat en een hybride omvormer die de accu onder gelijkspanning direct aan de pv-installatie koppelt. Elk van die oplossingen heeft zijn voor- en nadelen. ‘Een omvormer met accu werkt twee kanten uit’, zegt hij. ‘Op momenten dat de pv-installatie te veel zonnestroom opwekt, kan dat later voor eigen gebruik worden opgeslagen. Zo krijgt de consument bijna de volle mep terug. ‘s Ochtends en ‘s avonds, wanneer de meeste huishoudens elektriciteit vragen, zet hij zijn opslag in. Op die manier kan hij, wanneer de salderingsregeling wordt afgeschaft, het verschil tussen teruglevering en kWh-opname op zijn rekening terugzien. Omdat omvormer en accu achter de meter zitten, krijgen pv-eigenaren niet alleen de voordelen door bevordering van eigengebruik, maar ook minder invoeding op het net tegen een lagere vergoeding terug. Dat is het model. Daar werken uiteenlopende partijen aan, om opwek op woningen te waarderen. Dit systeem is vrij eenvoudig aan een bestaande pv-installatie toe te voegen.’ De andere ‘smaak’ achter de meter is een hybride omvormer naast de pv-panelen. ‘Die omvormer koppelt de accu rechtstreeks aan de pv-panelen onder gelijkspanning. De eindgebruiker hoeft dus geen conversieslag van DC naar AC en weer terug te maken bij opslag van zelfgeproduceerde elektriciteit. De accu laadt bijna direct op uit het pv-systeem. Dat is pakweg vier tot vijf procent efficiënter dan een omvormer met accu, maar vraagt wel meer aandacht voor het besturingssysteem. Als een nieuwe pv-installatie van meet af aan met opslag wordt uitgerust, is dit vaak de meest aantrekkelijke optie.’

Veilig installeren

Een belangrijk aandachtspunt is veiligheid; voor de installateurs zelf, maar ook voor de naaste omgeving. Zo worden er nieuwe internationale standaarden ontwikkeld op basis van Gridstor, de zogenaamde ‘safety requirements for grid intergrated EES systems’ (waarbij EES voor ‘electrical energy storage’ staat). Van die classificaties zijn kleine systemen voor toepassing bij particulieren voor de installateur het belangrijkst.
‘Installatiebedrijven dienen voldoende op de hoogte te zijn van veiligheid’, legt Timpert uit. ‘Dan gaat het dus niet alleen over brandveiligheid en vloerbelasting voor accu’s die soms meer dan 100 kg wegen. Ook de temperatuur ter plaatse is belangrijk. Batterijen zijn gevoelig: als het te koud is, presteren ze onder de maat, is het te warm, dan verouderen ze snel. Tussen de 20 en 25 °C presteren ze het best. Dat vereist extra vakkennis, zeker in de bouw.’

Zwaardere installaties

Was een gebouw vroeger slechts beperkt met (elektro) techniek uitgerust, tegenwoordig is het eerder zo dat een gebouw rondom de installaties wordt vormgegeven. Naast pv-panelen komen er steeds meer warmtepompen te staan. Al die installaties trekken een behoorlijke wissel op de stroomvoorziening van het gebouw en de onmiddellijke omgeving. Bij meer dan 8.000 kWh verbruik per jaar zullen installateurs vaker naar synergetische voordelen moeten zoeken om zwaardere aansluitingen te voorkomen.
‘Een mooie combinatie is een zonneboiler. Een warmtepomp zorgt meestal voor een zwaardere aansluiting, vooral om tapwater elektrisch na te verwarmen. Kan die in een koele ruimte worden geplaatst, dan heb je al wat gewonnen, maar met een zonneboiler hoeft verwarming niet of veel minder plaats te vinden.’ Vaker ziet Timpert spanningsniveaus en belasting op transformatoren toenemen. Worden er meer dan 16 pv-panelen op een gebouw geplaatst, dan dreigt overbelasting bij 1 fase-aansluiting (zeker bij inductie koken en elektrische ruimteverwarming). Thuisopslag kom daar nog eens bij. ‘Een lithiumion batterij kan op 24 tot 48 V werken, maar het is veel efficiënter om batterijspanning op 500 V te brengen. Dat kan gevolgen voor de elektriciteitsvoorziening in en rond huis hebben. Installateurs zullen steeds meer training bij hun leveranciers moeten krijgen, evenals bijscholing. Hoe kan de status van batterijen worden uitgelezen? Welke combinatie van omvormers is in een bepaalde situatie de beste oplossing? Op welke gronden wordt voor een 1 fase- of 3 fase-aansluiting gekozen? De goede installateur gaat echt in een energiesysteemspecialist veranderen.’

De buurt(batterij)

Intussen blijven de prijzen voor batterijsystemen dalen. Stonden die in 2010 op € 1.000,- per kWh, nu liggen die op gemiddeld € 300,- per kWh. Het eind van die prijsdaling is nog lang niet in zicht. Als gevolg daarvan wordt het steeds interessanter om huizen door middel van kleinschalige opslag aan elkaar te verbinden. ‘Wie teveel aan zonnestroom
heeft, kan dat via opslag met zijn buren uitwisselen zodat de wijktransformator op middenspanning minder wordt belast', zegt Timpert. Een andere manier, recentelijk als proef toegepast door netbeheerder Stedin in Hoog-Dalem, een nieuwe all electric-wijk in Gorinchem, is opslag verspreid over de kabel.

‘Installateurs zullen steeds meer training bij hun  leveranciers moeten krijgen’

‘Het spanningsniveau op de kabel varieert sterker naarmate die langer is’, verduidelijkt hij. ‘Aan het eind treden de grootste schommelingen op. Pv-omvormers aldaar zullen wegens overbelasting soms moeten worden afgeschakeld. Eindgebruikers missen daardoor de opbrengst. Dat valt te compenseren door stroomopslag over de kabel te spreiden, tussen de pv-systemen in. Die laden op wanneer de spanning te hoog dreigt te worden en ontladen als de spanning aanzienlijk lager is. Uitvoering kan bij de huishoudens liggen (achter de meter) of bij de netbeheerder (buurtbatterij). Voordeel van opslag op wijkniveau is dat controle en onderhoud niet op het bordje van de installateur en de huiseigenaar terecht komt.’