Batterijbank voor zonne-energie correct dimensioneren

Batterijcapaciteit begrijpen: kWh, Ah en spanning

Batterijcapaciteit wordt gemeten in ampère-uur (Ah) bij een specifieke spanning. Een batterij van 200 Ah bij 12 V slaat 200 × 12 = 2.400 Wh (2,4 kWh) aan totale energie op. Maar u kunt niet alles gebruiken – de bruikbare capaciteit hangt af van de ontladingsdiepte (DoD). Dezelfde 200 Ah-batterij bij 48 V slaat 9.600 Wh (9,6 kWh) op. Hogere-spanningssystemen (24 V of 48 V) zijn efficiënter omdat ze minder stroom gebruiken voor hetzelfde vermogen, wat dunnere draden, minder verliezen en kleinere laadregelaars betekent. Vergelijk bij het vergelijken van batterijen altijd de bruikbare kWh (totale kWh × DoD), niet ruwe Ah-waarden, want Ah zonder spanningscontext zegt niets.

Hoeveel autonomiedagen heeft u nodig?

Autonomiedagen zijn het aantal opeenvolgende dagen dat uw batterijbank uw verbruikers moet voeden zonder enige zonne-input. Dit hangt af van uw klimaat en risicotolerantie. Voor zonnige locaties (5+ PSH, weinig opeenvolgende bewolkte dagen) zoals zuidelijk Europa is 1–2 dagen vaak voldoende. Gematigde klimaten (Nederland, Noord-Europa) moeten 3 dagen plannen. Koude, bewolkte regio's of bedrijfskritische systemen (off-grid medische apparatuur, telecomsites) hebben 4–5 dagen of meer nodig. Netgekoppelde batterijback-upsystemen hebben doorgaans slechts 1 autonomiedag nodig omdat ze zijn ontworpen voor korte storingen, niet voor langdurige off-grid werking.

Ontladingsdiepte: LiFePO4 vs. loodzuur

Ontladingsdiepte is het percentage batterijcapaciteit dat u daadwerkelijk kunt gebruiken zonder de batterij te beschadigen. LiFePO4 (lithiumijzerfosfaat): 80–90% DoD, 3.000–6.000 cycli bij 80% DoD, 10–15 jaar levensduur. Een 200 Ah LiFePO4-batterij geeft u 160–180 Ah bruikbare capaciteit. Loodzuur (natte cel of AGM): maximaal 50% DoD voor een redelijke levensduur, 500–1.000 cycli bij 50% DoD, 3–5 jaar levensduur. Een 200 Ah loodzuurbatterij geeft u slechts 100 Ah bruikbare capaciteit. Dit betekent dat u tweemaal zoveel nominale loodzuurcapaciteit nodig heeft om de bruikbare opslag van lithium te evenaren. Ondanks hogere aanschafkosten is LiFePO4 goedkoper per cyclus en per bruikbare kWh over zijn levensduur.

De formule voor batterijdimensionering

Batterijcapaciteit (Ah) = (Dagverbruik in Wh × Autonomiedagen) ÷ (Systeemspanning × DoD × Rendement). De rendementswaarde (0,90–0,95 voor lithium, 0,80–0,85 voor loodzuur) houdt rekening met laad-/ontlaadverliezen. Voorbeeld: een woning met 5.000 Wh/dag die 2 autonomiedagen nodig heeft op een 48 V LiFePO4-systeem: (5.000 × 2) ÷ (48 × 0,85 × 0,92) = 10.000 ÷ 37,5 = 267 Ah bij 48 V. U koopt dan 3 × 100 Ah 48 V batterijen (300 Ah totaal, 14,4 kWh). Voor een kleiner off-grid huisje met 2.000 Wh/dag en 3 autonomiedagen op 24 V LiFePO4: (2.000 × 3) ÷ (24 × 0,85 × 0,92) = 6.000 ÷ 18,77 = 320 Ah bij 24 V.

Temperatuur, veroudering en praktijkomstandigheden

Labspecificaties vertellen niet het hele verhaal. Koude temperaturen verminderen de batterijcapaciteit aanzienlijk: loodzuur verliest bij 0 °C ongeveer 30% capaciteit en bij −20 °C 50%. LiFePO4 presteert beter maar verliest bij kou nog steeds 10–20% capaciteit en mag niet worden geladen onder 0 °C zonder verwarmde behuizing. In de loop van de tijd degraderen alle batterijen. Plan bij het dimensioneren met 80% van de oorspronkelijke capaciteit aan het einde van de levensduur. Als u nu 10 kWh bruikbaar nodig heeft, installeer dan 12,5 kWh zodat u na 10 jaar nog steeds 10 kWh heeft. Houd ook rekening met de laadsnelheid: de meeste batterijen hebben een maximale laadstroom (0,5C voor LiFePO4 betekent dat een batterij van 200 Ah maximaal 100 A kan opnemen). Uw zonne-array en laadregelaar moeten zo gedimensioneerd zijn dat de batterijen binnen de beschikbare zonuren volledig worden opgeladen.

FAQ