Thuisbatterij en zelfvoorziening goed dimensioneren

1Zelfvoorziening en eigen verbruik zijn niet hetzelfde

Beide getallen beschrijven dezelfde hoeveelheid energie, maar met een andere noemer – en juist daarom worden ze voortdurend verward.

De mate van zelfvoorziening zegt welk deel van je verbruik uit je eigen installatie komt. De formule: zelf gebruikte zonnestroom gedeeld door het totale verbruik. Een huishouden dat 3.500 kilowattuur verbruikt en daarvan 1.300 uit de eigen installatie dekt, heeft een zelfvoorziening van 37 procent.

Het aandeel eigen verbruik zegt welk deel van je opwekking in huis blijft. Formule: zelf gebruikte zonnestroom gedeeld door de totale opwekking. Dezelfde installatie met 4.800 kilowattuur opwekking komt daarmee op 27 procent.

Het verschil is niet academisch. De zelfvoorziening gaat erover hoe onafhankelijk je van het net bent – dat is het getal dat de meeste mensen bedoelen als ze „zelfvoorzienend” zeggen. Het eigen verbruik gaat erover hoe goed je je eigen stroom benut – dat is het getal dat over de rentabiliteit beslist, want zelf gebruikte stroom bespaart de volle inkoopprijs, teruggeleverde stroom levert alleen de veel lagere vergoeding op.

Een grote installatie verhoogt de zelfvoorziening en verlaagt tegelijk het aandeel eigen verbruik. Een kleine installatie doet het omgekeerde. Wie een van beide getallen wil maximaliseren, moet weten welk.

2Wat een batterij doet – en wat niet

Een batterij verschuift energie in de tijd – van de middagpiek naar de avond. Meer niet. Deze ene zin beantwoordt de meeste vragen over opslag.

Zonder opslag komt zonnestroom op het moment dat een doorsnee huishouden het minst verbruikt. Wat over is, gaat het net op. 's Avonds, als er gekookt, verwarmd en televisie gekeken wordt, komt de stroom weer van het net – alleen duurder. Precies dat gat vult de batterij.

Daaruit volgt de eerste grens: een batterij kan maar zoveel verschuiven als er overdag over is en 's avonds nodig is. In een huishouden dat overdag toch al verbruikt – thuiswerken, een warmtepomp die overdag draait – valt er minder te verschuiven, en de batterij draagt navenant minder bij.

De tweede grens is het seizoen. In de zomer is er elke dag meer overschot dan de batterij kan opnemen; ze is 's middags vol en 's avonds leeg, een perfecte cyclus. In december is er op veel dagen helemaal geen overschot; dan blijft de batterij leeg en draagt ze niets bij. Een batterij overbrugt de nacht, niet de winter. Seizoensopslag met batterijen is fysiek noch economisch haalbaar; daarvoor zou honderd keer de capaciteit nodig zijn.

De derde grens zijn de verliezen. Een lithiumbatterij geeft ongeveer 90 tot 95 procent van de geladen energie terug; met de omvormerverliezen in beide richtingen blijft er voor het systeem als geheel zo'n 85 tot 90 procent over. Tien geladen kilowattuur worden ruim negen bruikbare.

3Hoe groot de batterij moet zijn

De meest gebruikte vuistregel: ongeveer één kilowattuur bruikbare opslagcapaciteit per 1.000 kilowattuur jaarverbruik. Een huishouden met 3.500 kilowattuur komt uit op 3,5 kilowattuur, een met 5.000 op 5.

Een tweede, even goede regel gaat uit van de installatie: ongeveer één kilowattuur opslag per kilowattpiek. Bij een gangbare dimensionering komen beide op vergelijkbare groottes uit, omdat installatie en verbruik meestal bij elkaar passen.

Beslissend is wat er boven deze grootte gebeurt. De curve van de zelfvoorziening over de batterijgrootte stijgt eerst steil en vlakt dan duidelijk af. Voor ons voorbeeldhuishouden – 3.500 kilowattuur verbruik, 3,5 kWp op een zuidwestdak in Keulen, berekend met de SolarFinder-calculator – levert de stap van nul naar 3,5 kilowattuur zo'n 25 procentpunten zelfvoorziening op, van 34 naar 59 procent. De stap van 3,5 naar 7 levert nog maar tien, van 7 naar 14 nog eens vier. Elke extra kilowattuur kost evenveel.

De reden is eenvoudig: het eerste deel van de batterij wordt op bijna elke dag van het jaar volledig benut. Het bovenste deel alleen op de weinige dagen waarop er genoeg overschot én genoeg avondverbruik is – nooit in de winter, niet altijd in de zomer. Een te grote batterij staat het grootste deel van de tijd half leeg en veroudert toch.

In de praktijk betekent dat: houd je bij de eerste aanschaf aan de vuistregel. Veel systemen zijn later uit te breiden als er een warmtepomp of een elektrische auto bijkomt en het avondverbruik echt stijgt.

4Welke mate van zelfvoorziening is realistisch?

Zonder opslag haalt een gemiddeld huishouden met een passend gedimensioneerde installatie – ongeveer 1 kWp per 1.000 kilowattuur jaarverbruik – een zelfvoorziening van 30 tot 40 procent. De waarde ligt hoger als er overdag iemand thuis is, en lager bij een klassiek forenzenprofiel. Een balkoncentrale van 0,8 kWp dekt 15 tot 25 procent.

Met een batterij volgens de vuistregel – ongeveer 1 kilowattuur per 1.000 kilowattuur verbruik – stijgen de waarden naar 55 tot 65 procent. Is de installatie groter dan het verbruik en de batterij iets groter dan de vuistregel, dan is het 70 tot 80 procent: de standaardinstelling van de calculator, 4 kWp met een batterij van 5 kilowattuur bij 3.500 kilowattuur verbruik, geeft afhankelijk van de locatie 68 (Hamburg) tot 74 procent (München). Alles daarboven vraagt een veel grotere installatie, een veel grotere batterij of een verbruik dat sterk naar overdag verschoven kan worden.

Boven 80 procent zelfvoorziening over het jaar kom je in Midden-Europa alleen als installatie en batterij voor het verbruik zeer groot zijn – de calculator laat dat bijvoorbeeld zien bij 6 kWp en een batterij van 10 kilowattuur voor 3.500 kilowattuur verbruik (82 tot 89 procent). De reden zit in de maandverdeling: november tot en met februari leveren samen maar zo'n 14 procent van de jaaropbrengst. In die maanden komt de stroom grotendeels van het net, hoe groot de batterij ook is.

Omgekeerd is in het zomerhalfjaar wekenlange volledige zelfvoorziening normaal. Wie in juli naar zijn installatie kijkt en dat doortrekt naar het jaar, krijgt een volledig verkeerd beeld – dezelfde valkuil als bij de opbrengstprognose.

Een goede zelfvoorziening is overigens geen doel op zich. Ze kost geld, en vanaf een bepaald punt koop je onafhankelijkheid tegen een hogere prijs dan netstroom kost. Wie uit overtuiging zelfvoorzienend wil zijn, moet dat weten en er bewust voor kiezen; wie rekent, stopt eerder.

5Loont de batterij?

Het nut van een batterij is één enkel getal: het verschil tussen wat een kilowattuur van het net kost en wat die bij teruglevering zou hebben opgebracht. Bij 35 cent inkoopprijs en 8 cent vergoeding is dat 27 cent per verschoven kilowattuur.

Hoeveel kilowattuur een batterij per jaar verschuift, volgt uit de bruikbare capaciteit maal het aantal volledige cycli. De uursimulatie van de calculator komt voor een batterij van 5 kWh aan een installatie van 4 tot 6 kWp op zo'n 230 tot 290 volledige cycli per jaar – in de zomer bijna één per dag, in de winter nauwelijks. De batterij levert daarmee ongeveer 1.150 tot 1.450 kilowattuur.

Maal 27 cent geeft dat een jaarlijks nut van ongeveer 310 tot 390 euro. Kost de batterij 4.000 euro, dan ligt de eenvoudige terugverdientijd op 10 tot 13 jaar – op of voorbij de gebruikelijke garantieperiode van tien jaar of 6.000 tot 10.000 cycli.

Deze berekening is gevoelig voor drie grootheden. Stijgt de stroomprijs, dan wordt de batterij snel aantrekkelijker. Daalt de batterijprijs, eveneens. En hoe meer avondverbruik het huishouden heeft, hoe meer cycli er samenkomen. Wie een warmtepomp of elektrische auto heeft, rekent veel gunstiger dan een tweepersoonshuishouden zonder beide.

Wat niet in de berekening hoort: de installatie zelf. Zonnepanelen verdienen zich doorgaans veel sneller terug dan de batterij, meestal in acht tot twaalf jaar. Wie beide samen bekijkt, verhult dat het om twee afzonderlijke investeringsbeslissingen gaat. Je kunt de installatie bouwen en de batterij later bijplaatsen.

Zo rekent ook SolarFinder: de terugverdientijd is de totale kosten gedeeld door de jaarlijkse besparing. Voor de totale kosten neemt de calculator standaard de winkelprijs van een kit die past bij de ingestelde grootte van installatie en batterij; is die er niet, dan staat er een als schatting gemarkeerde standaardwaarde. Een eigen prijs, bijvoorbeeld uit een offerte, stel je met de schuifregelaar in – die blijft dan staan, ook als je installatie of batterij verandert.

6Hoe lang duurt het om de batterij vol te laden?

De laadtijd volgt uit het overschot, niet uit het vermogen van de installatie. Beslissend is wat er overblijft nadat het lopende verbruik van het huishouden eraf is.

Een voorbeeld: een installatie van 5 kWp levert op een heldere junidag rond het middaguur zo'n 4 kilowatt. Het basisverbruik van het huis is 0,4 kilowatt. Er blijft dus 3,6 kilowatt laadvermogen over. Een batterij met 10 kilowattuur bruikbare capaciteit is daarmee in net geen drie uur vol – mits ze leeg was en het laadvermogen van het systeem dat toelaat.

Precies daar ligt de tweede grens: veel thuisbatterijen laden met hooguit 0,5 C, dus met de helft van hun capaciteit per uur. Een batterij van 10 kWh neemt dan maximaal 5 kilowatt op; bij kleinere installaties is het overschot sowieso de bottleneck.

In het voorjaar en najaar spreidt zich dat over de hele dag, omdat het vermogen maar twee tot drie kilowatt haalt. In december wordt de batterij op veel dagen helemaal niet vol.

Voor de dimensionering volgt daaruit een eenvoudige test: wordt je batterij op een gemiddelde zomerdag niet vol, dan is ze te groot voor je installatie. Is ze halverwege de ochtend al vol en wordt de rest van de dag teruggeleverd, dan is ze te klein – of de installatie te groot.

7Een volledig voorbeeld

Een vierpersoonshuishouden in Keulen verbruikt 4.200 kilowattuur per jaar, vooral 's ochtends en 's avonds. Op het zuidwestdak is 6 kWp met 35 graden helling gepland; volgens de PVGIS-uurwaarden van de calculator ligt de specifieke opbrengst rond 925 kilowattuur per kilowattpiek, wat 5.550 kilowattuur opwekking geeft. Alle getallen in dit voorbeeld komen uit de SolarFinder-calculator.

Zonder opslag: het eigen verbruik bedraagt zo'n 28 procent van de opwekking, dus 1.550 kilowattuur. De zelfvoorziening is 1.550 van 4.200, dus 37 procent. Ongeveer 4.000 kilowattuur gaat het net op.

Met een batterij volgens de vuistregel, 4,2 kilowattuur bruikbaar, afgerond naar een gangbaar systeem van 5 kWh: in de calculator maakt de batterij zo'n 270 volledige cycli per jaar en levert ze ongeveer 1.370 kilowattuur die anders van het net zou komen. Het eigen verbruik stijgt naar 2.910, het aandeel eigen verbruik naar 52 procent, de zelfvoorziening naar 69 procent.

Het financiële effect: de jaarlijkse besparing stijgt van 862 naar 1.221 euro, dus met ongeveer 360 euro – 1.370 kilowattuur maal 27 cent verschil, min de laadverliezen. Bij een meerprijs van 4.000 euro voor de batterij verdient ze zich op papier in ruim 11 jaar terug.

En de variant die velen over het hoofd zien: dezelfde 4.000 euro in meer panelen in plaats van de batterij zou op dit dak zo'n 3 kWp extra opleveren en daarmee ongeveer 2.780 kilowattuur meer opwekking, waarvan maar een klein deel zelf verbruikt zou worden. Welke variant wint, hangt af van de verhouding tussen paneelprijs, batterijprijs en terugleververgoeding. Precies die berekening kun je in SolarFinder uitproberen door installatiegrootte en batterij los van elkaar te veranderen.

8Meteen kopen of later bijplaatsen?

De installatie verdient zich sneller terug dan de batterij. Daaruit volgt een voor de hand liggende strategie: eerst de zonnepanelen bouwen, de batterij later toevoegen als stroomprijs, batterijprijs of je eigen verbruik ervoor pleiten.

Technisch zijn er twee wegen. Een AC-gekoppelde batterij zit achter de omvormer op het huisnet en is aan praktisch elke bestaande installatie te koppelen, ook van een ander merk. Ze heeft iets meer verlies, omdat de stroom twee keer wordt omgezet, maar is volledig onafhankelijk van de bestaande installatie. Een DC-gekoppelde batterij zit vóór de omvormer en werkt efficiënter, maar vraagt een hybride omvormer, die er vanaf het begin moet zijn of later vervangen moet worden.

Wie het bijplaatsen open wil houden, koopt dus meteen een hybride omvormer. De meerprijs tegenover een gewone netomvormer is overzichtelijk en veel kleiner dan een latere vervanging.

De belangrijkste argumenten tegen wachten zijn subsidies en installatie. Wordt de batterij samen met de installatie geplaatst, dan valt de inspanning één keer: steiger, elektricien, aanmelding bij de netbeheerder. Later komt een deel daarvan terug. Of dat opweegt tegen het voordeel van de latere, meestal goedkopere batterij, hangt af van de offerte.

Een derde optie wordt vaak vergeten: helemaal geen batterij, maar verbruik verschuiven. Wasmachine, vaatwasser, warmwaterbereiding en het laden van de elektrische auto in de middaguren verhogen het eigen verbruik ongeveer zo sterk als een kleine batterij – en kosten niets behalve gewoonte.

9Noodstroom, back-upstroom en wat de batterij echt levert

Veel mensen kopen een batterij in de verwachting dat ze bij een stroomstoring voorzien blijven. Dat is geen vanzelfsprekendheid. Integendeel: een gewone batterij schakelt uit als het net uitvalt.

De reden is een veiligheidsvoorschrift. Omvormers moeten zich bij netuitval afschakelen, zodat niemand aan een vermeend spanningsloze leiding werkt terwijl de installatie blijft invoeden. Zonder extra techniek staat zelfs een installatie met volle batterij dus stil zodra de netstroom weg is.

Er zijn twee uitbreidingsniveaus die dat veranderen. De noodstroomfunctie levert na de storing één enkel stopcontact, meestal met beperkt vermogen en met een onderbreking van enkele seconden tot minuten. Dat volstaat voor koelkast, router en licht. De back-upfunctie voorziet daarentegen via een omschakelaar het hele huis en kan afhankelijk van het systeem zelfs zonder onderbreking werken. Ze is duidelijk ingewikkelder en duurder, omdat er een netscheider en passende bekabeling nodig zijn.

Beide moeten bij de aankoop worden besteld. Achteraf inbouwen is bij veel systemen technisch mogelijk, maar duur, omdat het ingrijpt in de huisinstallatie. Wie de batterij als back-up wil, moet dat vóór de keuze beslissen en het uitdrukkelijk in de offerte zien – in de verkoop worden de begrippen vaak losjes gebruikt.

Voor de rentabiliteitsberekening speelt de functie geen rol: ze bespaart geen kilowattuur, ze verhoogt de beschikbaarheid. Wie haar wil, koopt comfort en zekerheid, geen rendement.

10Veelgemaakte fouten

Zelfvoorziening en eigen verbruik verwarren. Beide getallen beschrijven dezelfde hoeveelheid energie met een andere noemer en leiden tot tegengestelde conclusies.

De batterij dimensioneren op een zomerdag. Wie de capaciteit zo kiest dat een junidag gedekt is, koopt voor elf maanden te veel.

Met bruto- in plaats van nettocapaciteit rekenen. Daartussen zit vaak tien procent.

Op zelfvoorziening over de seizoenen hopen. De batterij overbrugt de nacht, niet de winter; daarvoor ontbreekt een factor honderd.

Batterij en installatie in één berekening mengen. De installatie verdient zich veel sneller terug; opgeteld lijkt de batterij beter dan ze is.

Een vast aantal volledige cycli aannemen. Hoe vaak een batterij per jaar een volledige cyclus maakt, hangt af van de verhouding tussen installatie, batterij en verbruik: een batterij van 5 kWh aan 4 tot 6 kWp haalt 230 tot 290 volledige cycli, een batterij die te groot is voor de installatie veel minder.