Wat zijn veel gemaakte (denk)fouten en misverstanden bij thuisbatterij-zelfbouwers?

Tijdens het lezen van berichten in forums komen we regelmatig terugkerende verkeerde veronderstellingen en misverstanden tegen met betrekking tot onderdelen van de thuisbatterij. In dit artikel hebben we een aantal daarvan verzameld.

Zekering

Regelmatig lezen wij dat men denkt dat een zekering van bijvoorbeeld 100 Ampère zal doorsmelten zodra door die zekering 100 Ampère of meer stroomt. Dat is pertinent niet juist.

Een zekering, dat geldt ook voor een automaat, zal pas doorsmelten/afschakelen als langdurig een stroom vloeit die flink hoger is dan de nominale waarde, 100 Ampère in dit voorbeeld. Zo zal een stroom van 150 Ampère gedurende 100 seconden zorgen dat de zekering doorsmelt / afschakelt.

Het kan ook korter, bijvoorbeeld 200 Ampère gedurende 10 seconden, of 280 Ampère gedurende 1 seconde of 600 Ampère gedurende 0,1 seconde. Dit zijn realistische waarden, maar wel afhankelijk van de soort zekering, ze geven je een in ieder geval een zeer goed inzicht op het afschakelmoment.

Je ziet dat bij zekering de factor tijd en stroomsterkte een rol spelen en dat is logisch, want om het smeltdraadje door te laten smelten is een bepaalde hoeveelheid energie benodigd, die in het smeltdraadje als warmte wordt omgezet en daardoor uiteindelijk het draadje doet smelten. En de hoeveelheid energie die zich in het smeltdraadje ontwikkeld is jet product (vermenigvuldiging) van stroomsterkte en tijd. Bij lage stromen zal minder warmte ontstaan dus duurt het langer voordat de smeltdraad doorsmelt, daarnaast speelt bij stromen die relatief dicht bij de nominale stroom liggen dat de ontwikkelde warmte in het smeltdraadje deels kan wegvloeien via de aansluitingen en omgeving en daarom duurt het in dat geval nog langer. Bij zeer hoge stromen speelt dat neveneffect haast geen rol meer.

Eén ding is duidelijk de zekeringwaarde is een waarde waarbij de zekering dit continue kan "doorstaan" en niet zal doorsmelten. Verdiepingsstof in het artikel over zekeringen.

Een zekering is toch een zekering?

Veel foute aannames zien we bij berichtgeving over zekeringen. Velen realiseren zich niet dat er een groot verschil is tussen "normale" zekeringen, die gebruikt worden voor AC (wisselspanning), of de afwijkende DC (gelijkspanning) zekeringen. Een AC zekering is absoluut niet te gebruiken voor DC en totaal onveilig.

Daarnaast heeft een DC zekering ook een bepaalde maximale werkspanning. Een 32 Volt DC zekering kan dus niet gebruikt worden voor 48 Volt accu's. Meer daarover in het artikel over zekeringen.

Zekering smelt wel door, maar onderbreekt stroom niet?

Het moet niet gekker worden hoor ik je al denken. Een zekering die doorsmelt, dus het smeltdraadje is verdampt, laat daarna tóch de stroom door? Ja, dat is niet ondenkbaar.

Een veel gelezen foutieve onderstelling is dat een zekering die gebruikt wordt bij een LFP accu, bijvoorbeeld een 100 Ampère zekering, bij een te hoge stroom zal doorsmelten en het circuit zal onderbreken.

Tot verbazing van vele blijkt dit niet het geval te zijn. Een 100 Ampère zekering zal bij een stroom van bijvoorbeeld 400 Ampère netjes doorsmeleten en het circuit onderbreken. Maar bij een korsluitstroom van bijvoorbeeld 10.000 Ampère zal het smeltdraadje doorsmelten, maar zal dán de stroom (mogelijk) niet onderbreken!

Wat er bij het afschakelen van zéér grote DC stromen gebeurt is dat op het moment van onderbreking een vlamboog zal ontstaan. Dat is hetzelfde wat je ziet bij elektrisch lassen, een soort continue vonk die overslaat. Daarbij komt enorm veel warmte vrij en dat kan dus leiden tot brand.

Juist bij de veel toegepaste LFP accu zullen mogelijke kortsluitstromen gigantisch hoog zijn. Sta niet verbaast van 10.000 Ampère of meer. Alleen zekeringen die speciaal gemaakt zijn voor het onderbreken van deze zéér grote kortsluitstromen zijn in staat om zonder de ontwikkeling van zo'n vlamboog de stroom te onderbreken. Lees hier meer over in het artikel over zekeringen.

Zekering wordt heet

Zekeringen kunnen tijdens gebruik behoorlijk heet worden. Dat hoort ook zo. Zo heet dat je ze soms niet kan aanraken. Natuurlijk zal dat alleen gebeuren als door de zekering langdurig grote stromen vloeien. Maar dat zal ook regelmatig kunnen gebeuren tijdens laden of ontladen van de accu.

Die warmteproductie kan dusdanig hoog zijn dat het zeer onverstandig is om de zekering in een klein doosje te plaatsen. Dat doosje kan de warmte niet kwijt en dat zal zorgen dat de zekering warmer wordt dan verwacht en daardoor eerder zal doorsmelten dan verwacht. Zorg dat de zekering zijn warmte kan afstaan aan de omgeving.

Sahara temperaturen bij een thuisbatterij

We zien af en toe dat de inverter/charger en de accu netjes in een (metalen) kast weggewerkt worden. Deur er voor, netjes afgeschermd voor de kinderen, of gewoon omdat het mooi staat.

Al die installaties worden al snel ontmanteld. Men realiseerde zich niet dat de inverter/charger een enorme hoeveelheid warmte produceert tijdens laden en ontladen van de accu. Een grove vuitsregel stelt dat circa 10% van het vermogen dat geleverd wordt omgezet wordt in warmte. Dus een inverter die 3000 Watt levert, zal circa 300 Watt warmte produceren, tijdens het laden met 3000 Watt komt ook zo'n 300 Watt aan warmte vrij.

In eerste instantie probeert men nog door gaten in de kast te maken en met ventilatoren de kast geforceerd te koelen, maar uiteindelijk merkt men dat dit te weinig helpt en het toch erg warm blijft.

Het gevolg daarvan is dat de inverter/charger ook te warm wordt en zal dan zijn vermogen tijdens laden/ontladen terugschroeven. Tevens loopt de temperatuur in die kast erg op en dat neemt de accu je niet in dank af. Vooral de LFP accu is gevoelig voor hogere temperaturen en dat vertaalt zich in een kortere levensduur.

Hoe moeilijk is het voor een fabrikant om een behoorlijke SoC meting uit te voeren?

Iedere thuisbatterij bevat een SoC (State of Charge) meter, waarbij de ladingsgraad van de accu weergegeven wordt met een rij ledjes of een display met daarop een waarde in procenten (van 0-100%).

Menig thuisbatterij bezitter verbaast zich enorm dat die SoC meter er soms héél flink naast zit en ze denken "wat voor koekenbakker moet die fabrikant wel niet zijn om zo iets simpels als de SoC meting zo slecht uit te voeren?".

Nou, die SoC meting blijkt zéér, maar dan ook zéér lastig. Lees hier meer over in het artikel over het meten van de SoC.

Als je het gevoel hebt dat met het vorderen van de de tijd, de fout van de SoC meter steeds groter wordt, dan klopt dat helemaal. Dat heet SoC drift of SoC verloop.

Lage en hoge temperaturen bij een LFP accu

Veel zelfbouwers realiseren zich niet dat LFP accu's een hekel aan hebben aan temperaturen waar wij zelf ook een hekel aan hebben. Ze hebben mogelijk de specificaties van een compleet gebouwde thuisbatterij gezien en daar durven de fabrikanten (soms) met droge ogen een temperatuurbereik van -20 tot +60°C te specificeren. Ja hoor, natuurlijk, droom maar lekker verder. Duidelijk een actie van de marketingafdeling, een techneut zou dit nooit schrijven.

Een LFP accu in een tuinhuisje waar het in de zomer 40°C wordt is echt onverstandig, dat heeft een enorme negatieve invloed op de levensduur, wordt het nog warmer, dan nóg slechter voor de accu.

In dat zelfde tuinhuisje wordt het in de donkere maanden veel te koud. Eigenlijk moet je de LFP accu niet onder 15 graden willen gebruiken, 10 graden mag wel, maar is verre van optimaal vanwege het lagere rendement en lager dan 5°C moet je echt uitkijken want het laden van een accu moet absoluut boven het vriespunt gebeuren. Ontladen mag nog wel onder nul. Het laden rond het vriespunt kan leiden tot een onomkeerbare beschadiging en niet makkelijk te constateren defect van de LFP accu wat later kan leiden tot een thermal runaway.

Driefase-aansluiting, dus dan ook...

We lezen vaak dat als iemand een driefase-aansluiting heeft op het elektriciteitsnet, dat als een pavlovreactie men dan ook een driefase inverter/charger installatie gaat installeren. Dat is vaak niet nodig. Een enkelfase inverter/charger kan heel goed als thuisbatterij dienen om de zelfvoorzienendheid te verhogen en nul-op-de-meter te bereiken.

Op fase 2 en 3 neem je als voorbeeld respectievelijk 800 en 1200 Watt af van het net, maar op fase 1, waar de inverter op aangesloten is, lever je dan 2000 Watt terug, "samen" dus 0 Watt. In dat geval heb je precies "nul op de meter". De kWu meter saldeert/sommeert namelijk intern over de fasen.

Wanneer je te maken krijgt met stroomuitval, dan zal natuurlijk maar één fase beschikbaar zijn, en dat kan behelpen zijn. Maar ja, dat is een uitzonderlijke situatie. Meer informatie is te lezen in het artikel over de overwegingen voor een enkel- of driefase installatie.

Drie inverters, dus drie accu's?

Vele menen dat als men meerdere inverter/chargers gebruikt, bijvoorbeeld drie stuks in een driefase opstelling, dat iedere inverter/charger zijn eigen accu moet hebben. Dus drie inverters, dan ook drie accu's.

Dat is een foutieve (okay, minder slimme) gedachte. Sterker nog, je moet eigenlijk helemaal geen "aparte" accu's willen hebben. Mocht je meer dan één accu gebruiken, dan moeten die via een busbar met elkaar verbonden worden. De inverters moeten op hun beurt ook aan die busbar verbonden worden. Alle inverters delen dus één gemeenschappelijke accu die uit meerdere accu's bestaan.

Het idee hierachter is dat de energiebehoefte op de drie fases nooit gelijk is. Zou je met aparte accu's werken, dan zou de ene accu op een gegeven moment helemaal leeg zijn, terwijl de andere accu nog voor de helft gevuld zijn.

Daarnaast heeft het parallel schakelen van accu's nog een additioneel voordeel en dat is dat de gemiddelde gelijkstroomverliezen lager zullen zijn omdat grote stromen (die zorgen voor een groot verlies) nu verdeeld worden over meerdere kleine stromen per accu, dus lagere verliezen.

Drie fase omschakelaar: gevaarlijk

Een bij de meeste mensen totaal onbekend fenomeen, zijn de problemen die kunnen ontstaan bij gebruik van een driefase omschakelaar. Zeer grote problemen zelfs. Zo erg dat een groot deel van de elektrische apparaten defect kan raken door het gebruik van een drie fase omschakelaar.

Het probleem dat kan ontstaan dat je last krijgt van een "zwevende nul" en dat kan desastreuze gevolgen hebben. Wil je een omschakelaar toepassen om de thuisbatterij te "by-passen", gebruik dan een speciale driefase omschakelaar die geen last heeft van die zwevende nul. Meer informatie in het artikel over de driefase-omschakelaar.

Een alternatief is om een "gewone" driefase omschakelaar te gebruiken, alleen moet je voor het omschakelen eerst alle belastingen (groepen) afgschakelen en dán pas omschakelen. En na het omschakelen schakel je stuk voor stuk de elektriciteitsgroepen weer in. Dus, bij deze simpele omschakelaars, nooit schakelen "onder belasting" (wat eigenlijk al nooit een goed idee is).

Aarding tijdens eilandbedrijf / noodstroom

Mocht je de thuisbatterij in willen zetten als noodstroomvoorziening, weet dan dat je zelf verantwoordelijk bent voor een veilige elektrische installatie. Je noodstroomvoorziening heeft mogelijk geen verbinding met aarde en dan functioneert de aardlekschakelaar niet meer zoals jij denkt dat hij zou moeten doen, ondanks dat als je op het testknopje drukt hij wel uitschakelt (maar dat heeft dan geen énkele betekenis/waarde).

Dit lastige onderwerp over aarding zullen we later in een apart artikel toelichten.

Vergeten de inverter te pre-chargen

Mocht je het nog niet meegemaakt hebben, ik weet niet of je daar nu triest of blij om moet zijn, want je hebt spectacilair vuurwerk gemist, maar als je een accu op een inverter aansluit, dan moet je éérst de inverter pre-chargen.

Als je niet weet wat dat is, lees dan eerst dit artikel, je kan er ook voor kiezen om het niet te lezen en een ervaring rijker te zijn, om daarna alsnog te gaan lezen wat pre-chargen inhoudt.

MPPT misverstanden

Ga je MPPT's gebruiken (zonnepaneellaadregelaars), dan tien tegen één dat je bepaalde aspecten niet goed doorgrond maar die wel grote gevolgen kunnen hebben. Zo kan je met een paar zonnepanelen die maximaal 142 Volt afgeven een MPPT 150/35, die dus een zonnepaneelspanning van 150 Volt aankan, toch kapot maken.

Ook vergissen velen zich in de "35" in de MPPT 150/35 naamgeving. Velen denken dat die 35 Ampère de maximale kortsluitstroom is van de zonnepanelen. Niet helemaal juist. Lees meer over de maximale openklemspanning en maximale kortsluitstroom bij zonnepanelen in relatie tot een MPPT in het artikel MPPT maxima.

Verder lezen

Dit artikel maakt deel uit van een artikelenreeks waarbij we de vele aspecten van zelfbouw van een thuisbatterij bespreken.