Domoticahuis: is batterijopslag al haalbaar?

Op Technologiecampus Odisee te Gent bouwen studenten stelselmatig aan het Domoticahuis. Nadat alle sturingen en onderdelen op elkaar afgestemd waren, was het nu tijd voor de volgende stap: de plaatsing van een thuisbatterij.

Domoticahuis geeft meerwaarde aan opleiding
Docent Joachim Goeminne: “Het idee om een echt domoticahuis te realiseren ontstond enkele jaren terug. De bedoeling was om onze studenten in een levensechte setting te laten kennismaken met de diverse technieken, componenten en communicatieprotocollen die in een hedendaagse woning de dienst uitmaken. Ze kunnen er naar hartenlust experimenteren en programmeren.”

Volledig off-grid mogelijk?

“Het domoticahuis geeft dankzij die reële situatie een zekere meerwaarde aan onze opleiding, maar we wilden nog een stap verder gaan. We beschikten al over een pv-installatie, maar tot voor kort deden we daar nog weinig mee. De opgewekte elektriciteit werd op het net geplaatst en we haalden er terug af wat we nodig hadden. We gebruikten het net dus als het ware als een soort batterij. Daarom rijpte bij ons het idee om onze woning compleet zelfvoorzienend te maken. Op dat moment was het verbruik in ons huis evenwel weinig realistisch, want met uitzondering van de verlichting, koelkast en rolluiken waren er weinig verbruikers in het domoticahuis: we geraakten amper aan een verbruik van 500 Watt. Daarom beslisten we om ook een lucht/lucht-warmtepomp te plaatsen, zodat we toch één grote verbruiker hadden en het geheel wat representatiever werd.”

Keuze valt op batterijsysteem

“Vervolgens gingen we op zoek naar manieren om de eigen energieproductie af te stemmen op het verbruik. Daarbij passeerden meerdere oplossingen de revue, zoals een brandstofcel of een oplossing met een back-upgenerator. Maar ofwel waren die oplossingen niet praktisch, ofwel werkten ze met fossiele energie en dat wilden we vermijden.”

domoticahuis — De studenten onderzochten of het interessant kan zijn om een systeem met thuisbatterij aan te kopen. In de praktijk blijken er toch nog enkele hinderpalen te zijn, zoals het gebrek aan variabele stroomtarieven

Eigen beginsituatie altijd uniek

Collega Tom Claeys pikt daarop in: “Bij de keuze voor een installatie hielden we rekening met meerdere factoren. Je moet ten eerste altijd vanaf de eigen beginsituatie starten, want die is bijna altijd uniek. We beschikten zoals gezegd al over een beperkte pv-installatie van 8 panelen van 300 Wp, dus we zijn van die setting vertrokken. In een eerste fase plaatsten we een tweede string zonnepanelen, met nogmaals 10 panelen. Daarna zochten we uit welke batterijmerken compatibel waren met de omvormer. Dat bleek een beperking, want voor ons type omvormer hier vonden we slechts twee batterijmerken die erop aangesloten konden worden. Bovendien was een van beide opties niet langer beschikbaar op de markt, dus de facto bleef slechts één batterijmerk over. Binnen dat merk konden we wel verschillende types kiezen. We opteerden uiteindelijk voor de 10H-variant van het type LG RESU: een batterij met een totale energieopslag van 9,8 kWh waarvan 9,3 kWh bruikbaar is. Daarmee kan de batterij een maximumvermogen van 5 kW leveren en gedurende tien seconden een piekvermogen van 7 kW.”

Verbruikspatroon

Goeminne: “Een tweede factor waarmee rekening moet worden gehouden, is het verbruikspatroon. Bij de dimensionering is het zaak om ook toekomstige ontwikkelingen mee te nemen in de berekening. Een gezin kan uitbreiden en later weer krimpen, het interne verbruik kan schommelen door bouwtechnische veranderingen of de bewoners kunnen overschakelen op elektrisch rijden. Al die zaken leiden tot een compleet ander verbruikspatroon.”

Correcte dimensionering batterij

“Een derde factor is de correcte dimensionering van de batterij. Om de capaciteit van de batterij te bepalen, zijn er twee belangrijke pijlers waarnaar gekeken moet worden: het verbruik en de opbrengst van de pv-installatie. Deze moeten zo goed mogelijk op elkaar worden afgestemd. De pv-installatie van het domoticahuis zal gemiddeld 12,8 kWh/dag opbrengen. Dat ligt hoger dan de maximale opslag van de batterij en dat is positief. Indien het lager zou liggen, zou de batterij niet volledig opgeladen kunnen worden.

Gemiddeld verbruikt een gezin ongeveer 3.500 kWh per jaar, ofwel 9,5 kWh/dag. Met een opslag van 9,8 kWh ligt de gebruikte batterij daar dichtbij. De batterij kan dus in de maanden waarin de opbrengst hoger ligt dan het verbruik, genoeg energie opslaan om off-grid te gaan.”

Rekening houden met op- en ontlaadcurve batterij

“Batterijen hebben een zeer specifieke op- en ontlaadcurve. Om hun levensduur en prestatie te optimaliseren, moet het dimensioneren zeer nauwgezet gebeuren. Er is altijd een zekere bandbreedte waarin de laadstatus zich moet bevinden. Als je ze te ver ontlaadt of te veel oplaadt, heeft dat een negatieve invloed op de levensduur. Dat is een belangrijk punt om rekening mee te houden; de laadcurve moet absoluut in de gaten worden gehouden. Het kan zelfs een invloed hebben op de oriëntatie van de zonnepanelen. Het heeft geen zin om een piekvermogen te genereren door een zuidelijke oriëntatie, als je batterij gebaat is met een meer egale curve. In dat geval is een oost/westopstelling vaak beter. Dat vergt toch een andere manier van denken van zonnepaneelinstallateurs, want bij traditionele installaties willen zij die opbrengst natuurlijk zo hoog mogelijk hebben. Pieken waren geen probleem, omdat alles toch op het net geplaatst werd.”

Batterij afstemmen op omvormer

”Fabrikanten van omvormers bieden ondertussen tools aan om de batterij af te stemmen op de omvormer. Gebruikers krijgen er feedback op hun mogelijk keuze. Dat kan al een grote hulp zijn, al houdt dit weinig rekening met toekomstige evoluties.”

domoticahuis — De blauwe lijn staat voor het verbruik en de groene lijn voor de opbrengst van de pv-installatie van een willekeurige woning. Als het groene deel op de grafiek het grootst is, kan de batterij het snelst opladen. Wanneer de batterij volledig opgeladen is, kan de energie in het net worden geïnjecteerd. Indien deze ’s avonds leeg is, kan energie van het net worden onttrokken. De zelfconsumptie is de verhouding van het groen gearceerde deel op het groen gekleurde deel

Thuisbatterij nog niet interessant

Geen variabel tarief

Is het nu interessant om een thuisbatterij te plaatsen? “Neen,” zegt Claeys, “omdat we in België nog geen variabel tarief kennen. Iedereen kan dus het net als bijna gratis back-up inzetten. Daar komt bovenop dat de prijs van een thuisbatterij al gauw enkele duizenden euro’s bedraagt, dus financieel is dat niet interessant. De huidige steunmaatregelen zijn ook beperkt. Stel dat men start met variabele stroomtarieven, dan kan dat wel snel de andere richting uitgaan, zeker omdat de prijzen van batterijsystemen toch een dalende trend vertonen.

In Duitsland betaalt men een laag tarief voor de geïnjecteerde energie. In dat geval zijn een verhoogde zelfconsumptie en zelfvoorziening wel gunstig. Dit zal in België wellicht ook interessant worden dankzij de slimme meter.”

Zelfvoorziening en -consumptie in theorie mogelijk, maar niet in de praktijk

“Samengevat: het is duidelijk dat in theorie de zelfvoorziening en zelfconsumptie 100% kan bedragen, maar door de grote wanverhouding tussen de opbrengst- en verbruikersprofielen is dit verre van haalbaar in de praktijk. Op zonnige dagen met een laag verbruik kan het, met een correcte dimensionering van de batterij, mogelijk zijn om de kloof tussen opbrengst en verbruik op dag/nachtniveau te overbruggen. Het is in de praktijk echter niet mogelijk om in de zomer voldoende energie op te slaan om de winter door te komen. Het verbruik in de winter ligt ongeveer 25% hoger dan in de zomer.

Technisch gezien zou het wél mogelijk zijn met een enorme pv-installatie en een batterij met grote opslagcapaciteit. Dit is echter niet goed voor de zelfconsumptie en vergt een enorm hoge investering. Het is daarom interessanter om de zelfconsumptie en zelfvoorziening zodanig te doen stijgen, dat een techno-economisch optimum bereikt wordt zonder dat een grote investering gedaan moet worden.”

domoticahuis — Op de slimme meter is een P1G2-module van KNX geplaatst

Tot slot: slimme meter maakt verbruik intelligent

“In het domoticahuis wordt de laadstatus van de batterij voortdurend opgevolgd. De bedoeling is om het batterijniveau via ons Creston-domoticasysteem in te passen in de dagelijkse werking van het huis. Zo zouden we het lichtniveau lichtjes kunnen dimmen als het niveau van de batterij te laag dreigt te worden. Ik zie ook mogelijkheden om koelkasten en diepvriezers gericht in of uit te schakelen als dat nodig is. Vloerverwarming kan ook als een enorme energiebuffer fungeren, zodat de warmtepomp daar als regulator kan optreden. Dat vereist uiteraard een continu meet- en communicatieproces. Dat is altijd de vereiste als we nieuwe toestellen willen aansluiten. Ook de warmtepomp kan bijvoorbeeld via KNX communiceren.

Op onze slimme meter van Fluvius is een P1G2-module van KNX geplaatst. Die module converteert de gegevens uit de digitale meter naar een signaal dat ingezet kan worden voor de communicatie met de andere componenten op de KNX-bus. Uiteindelijk is dat de achterliggende bedoeling: alles koppelen met elkaar, zodat het één geautomatiseerd verhaal wordt. De gebruiker kan bijvoorbeeld met één spraakbevel zijn complete installatie besturen, maar het is aan de plaatser om de intelligentie achter het geheel te ontwikkelen.”

domoticahuis