Waarschuwingen bij zelfbouw van een thuisbatterij

Wil je zelf een thuisbatterij bouwen, dan moet je de tekst op deze pagina zeer serieus nemen. Zelfbouw van een thuisbatterij brengt namelijk zéér grote risico's met zich mee. Levensbedreigende risico's, brand tot zelfs de dood.

Ons dringende advies is om af te zien van zelfbouw.

Wij hebben een behoorlijk diepgaande kennis in elektronica en elektrotechniek, maar tijdens onze zoektocht naar informatie over zelfbouw moeten wij erkennen dat we een heel aantal zaken te weten gekomen zijn die essentieel zijn voor veilig gebruik, maar bij ons niet bekend waren. Hadden we zonder die kennis de zelfbouw gestart dan had dat tot gevaarlijke situaties kunnen leiden.

Dus zelfs als je denkt dat je veel kennis van elektro en elektronica hebt, dan is de kans zeer groot dat je lacunes in die kennis hebt.

De informatie op deze site pleegt niet uitputtend te zijn. We benoemen veel aspecten die met veiligheid te maken hebben, maar laten mogelijk, voor ons triviale dingen achterwege of hebben we belangrijke aspecten niet beschreven. Gewoon omdat we het vergeten zijn, of erger nog, dat ook wij die kennis niet hebben.

Denk héél goed na voordat je met zelfbouw begint

In alle tijden hebben hobbyisten dingen thuisgebouwd. Radio ontvangers, versterkers, computers en wat al niet meer. Een thuisbatterij kan je ook thuis bouwen, maar daar kleven wel zeer grote risico's aan vast en dat maakt het een hobbyproject van een geheel ander orde.

Op zich is een gekochte thuisbatterij al een potentieel gevaar in een woning. De kans is zeer klein, maar het is niet uitgesloten dat het misgaat. In het minst ergste geval komen er alleen giftige en zeer brandbare/ontplofbare gassen vrij, en dat was het dan.

Zit het tegen, dan brand je hele huis af of erger nog, wordt een deel of je hele huis weggeblazen door een ontploffing.

Dat dit niet uit te sluiten risico's zijn lezen we uit nieuwsberichten waarbij een thuisbatterij gezorgd heeft voor enorme schade.

Bedenk dat een verzekeringsmaatschappij mogelijk al lastig doet bij het vergoeden van de schade bij een "gekochte" thuisbatterij. Als je zelf een thuisbatterij hebt gebouwd en het gaat mis, dan is de kans nóg groter dat de verzekering nog moeilijker doet met het vergoeden van de schade.

Stel jezelf de vraag, is het zelfbouwen van een thuisbatterij het verlies van je huis en je dierbaren waard?

Plaatsing

Uit het voorgaande zel je begrijpen dat het plaatsen van een thuisbatterij in je woning niet een slim idee is. Een aanpandige garage is al een veel betere plaats, maar nog beter is om de thuisbatterij buiten de woning, zelfs niet in de garage te plaatsen.

Je moet hem dan wel beschermen tegen weer en wind, hoge en lage temperaturen. Want een LFP accu houdt niet van temperaturen boven de 35°C en ook niet onder de 5°C. Deze temperaturen zijn geen absolute waarden. Onder de nul graden Celsius moet je de accu niet laden (ontladen mag nog wel) en ook bij een temperatuur van bijvoorbeeld 45 graden kan je een LFP accu gebruiken, maar het is minder prettig voor de accu.

Warmtebeeldcamera

Wanneer je een thuisbatterij in dienst neemt, ben je haast verplicht om een warmtebeeldcamera te gebruiken. Laat de thuisbatterij sterk laden of ontladen, liefst met haast de maximale stroom, en bekijk dan de gehele installatie met een warmtebeeldcamara en ga dan op zoek naar warmere delen en beoordeel of dit "normaal" is of dat hier een potentieel probleem is.

Beperk die inspectie niet tot het DC gedeelte maar zeker ook in het AC gedeelte. Voer deze inspectie regelmatig uit.

Persoonlijke bescherming

Draag te allen tijde een veiligheidsbril zodra je gaat werken met AC maar vooral met DC. De stromen die in het DC circuit kunnen stromen, juist door het gebruik van een LFP accu, zijn giga-groot. Denk aan kortsluitstromen die hoger kunnen zijn dan 10.000 Ampère (dit is geen schrijffout, de interne weerstand van een LFP cel is enorm laag, daarom ook deze belachelijk grote kortsluitstromen).

Zo zou over de plus- en minpool van een accucel een metalen gereedschap kunnen vallen die de twee accupolen kortsluit. Dat levert enorme vonken of erger op, verwonding van rondspattende gesmolten metalen delen is dan denkbaar.

Sierraden enzo

Draag geen kettingen, armbanden, horloges, ringen en dergelijke zaken. Die zijn doorgaans van metaal en kunnen kortsluiting maken. Dat niet alleen, maar door die kortsluiting zal een zeer grote stroom door het sierraad vloeien waardoor het zéér heet wordt, mogelijk zelfs zal het metaal smelten. Dat vindt je huid vast niet fijn. Mogelijk zelfs niet door onderliggende aderen.

Iets vreemds? STOP!

Mocht je tijdens werkzaamheden iets vreemds bemerken, wat dan ook, een meting met een waarde die je niet begrijpt waarom het anders dan je verwacht had, een vreemd geluid, een vreemde geur, iets wat onverwacht warm wordt, ... STOP DAN METEEN.

Ga op zoek naar de oorzaak van het "vreemde" en pas als je die hebt gevonden, neem dan een besluit om eventueel door te gaan.

Als je het niet kan vinden, denk dan niet, gek maar het zal wel verder goed gaan. STOP en neem even afstand en blijf doorzoeken tot je de oorzaak hebt gevonden. Aanname dat het toch wel goed zal zijn is je grootste vijand.

Slechte verbindingen oorzaak nummer 1 van brand

Realiseer dat de nummer één oorzaak van branden die veroorzaakt worden door een elektrische installatie voor meer dan 90% (gokje) terug te voeren is tot één aspect: een slechte verbinding.

Denk hierbij niet alleen aan een draad die niet voldoende is vastgezet met een bout of moer met het juiste draaimoment (lees instructies fabrikant), maar ook dat tussen een kabelschoen en een accupool of ander onderdeel (shunt, BMS, inverter, lader) een ring is geplaatst. Een ring hoort niet in het "stroomvoerende deel" van een verbinding.

Denk ook aan een niet goed geknepen kabelschoen waarbij de draad steeds losser komt te zitten. Of dat de isolatie te ver in de kabelschoen geschoven is.

Of een verbinding waar een draad met vaste kern niet toegestaan is maar juist uit meerdere draden moet bestaan (lees instructies fabrikant).

Controleer meerder keren per jaar alle verbindingen als het systeem zwaar belast wordt en slechte verbindingen detecteerbaar zijn met een IR-camera of door "te voelen". Een goed alternatief is de overgansweerstand te meten of tijdens een belast systeem de spanningsval over een verbinding (met een milliohmmeter ).

Werken aan DC

Ga je met DC werken, gebruik dan geïsoleerd gereedschap waardoor kortsluiting haast uitgesloten is als je het gereedschap laat vallen.

Ga je werken aan DC zaken, schakel dan de spanning uit. Is dat onmogelijk, zoals bij accucellen, probeer dan op verschillende manieren de mogelijke kortsluiting zoveel als mogelijk te voorkomen.

Zo kan je bij een 48 of 24 Volt accu (die vaak gebouwd wordt met twee rijen accucellen) de middenverbinding die de ene rij cellen met de andere rij cellen verbindt, te verwijderen waardoor op de + en - van de gehele accu geen spanning meer staat.

Bedek tevens, met bijvoorbeeld karton of oude kleren, open spanningsvoerende contacten zoals de accupolen van de accucellen.

Zekeringen

In tegenstelling tot wat veel mensen denken, zijn zekeringen niet bedoeld voor het beschermen van de aangesloten apparatuur, maar voor het beschermen van de stroomvoerende draden/kabel. Een zekering zorgt er voor dat door de draad/kabel niet meer stroom zal vloeien dan waar hij op gedimensioneerd is. Zou de stroom te hoog worden, dan onderbreekt de zekering het circuit en wordt een snelle opwarming voorkomen.

Wanneer draden warm worden zou de isolatie kunnen smelten en komen de aders bloot te liggen en kunnen in contact komen met andere spanningvoerende draden waardoor er kortsluiting of erger nog, een vlamboog ontstaat.

Een zekering moet dus zo gedimensioneerd zijn dat de stroom door een ader zodanig beperkt wordt dat deze niet te warm wordt.

Er is géén relatie tussen de lengte van de draad en de waarde van de zekering. Primair bepaalt de doorsnede van het stroomvoerende gedeelte van de draad wat de maximale stroom mag zijn.

Een AC automaat is absoluut niet toe te passen als DC automaat, lees: kan leiden tot brand! Daarom bestaan er zowel AC- als DC automaten, of automaten die voor AC en DC verschillende onderbrekingswaardes hebben.

Bedenk dat er DC automaten zijn (automatische zekeringen voor gelijkstroom) die maar een beveiliging leveren als de stroom één kant op stroomt. Bij een thuisbatterij zal de stroom beide kanten kunnen oplopen (laden/ontladen). Als je automaten gebruikt moeten die automaten daarvoor geschikt zijn. Dat zijn zogenaamde bidirectionele DC automaten.

Het gebruik van een niet bidirectione (non-polorized) automaat waarbij de stroom "de verkeerde kant op stroomt" zal leiden tot brand. Op YT zijn voldoende filmpjes daarover te zien.

Bedenk dat zekeringen die gelijkstroom moeten kunnen onderbreken, in staat moeten zijn om grote stromen te kunnen onderbreken.

Een normale zekering heeft een smeltdraad die zich "in de lucht" bevindt. Zodra een te grote stroom door het draadje stroomt zal deze smelten en het elektrisch circuit onderbreken.

Maar tijdens dit onderbreken kan een vlamboog ontstaan die niet uitdooft en daardoor kunnen zeer hoge temperaturen ontstaan.

Een gelijkspanningszekering van bijvoorbeeld 100 Ampère zal bij een stroomsterkte die groter is dan 100 Ampère doorslaan, maar dat betekent niet (!) dat hij ook een hoge stroom kan onderbreken. Onderzoek hoe groot de maximale stroom is bij kortsluiting. Bij LFP accucellen kan dit oplopen tot bijvoorbeeld 15.000 Ampère. Dit vereist daarom zekeringen die een onderbrekingscapaciteit hebben van bijvoorbeeld 20 kA. Dit soort zekeringen zijn speciale, dus dure zekeringen die met zand of vergelijkbaar materiaal zijn gevuld die een vlamboog kunnen doven.

AC beveiliging

Niet alleen moet de DC zijde beveiligd worden met bijvoorbeeld zekeringen, dit geldt ook voor de AC zijde. Denk ook aan aardlekschakelaars. Mocht de inverter geen 6 mA verklaring hebben, dus dat op de AC zijde een gelijkstroomcomponent kan voorkomen, dan kan dat er voor zorgen dat een normale aardlekschakelaar "blind" wordt (niet meer functioneert) en dat vergt dan een type B aardlekschakelaar.

Kabelgoten

De maximale stroom die door een ader mag vloeien is berekend dat deze in het ergste geval in een niet afgesloten kabelgoot ligt. Maak dus geen gebruik van afgesloten kabelgoten of hou in de ontwerpfase hier rekening mee.

Aarding

We stippen alleen hier aan dat je goed moet nadenken over de aarding van je installatie. Sta er vooral bij stil dat mocht je thuisbatterij een UPS functie hebben en elektriciteit leveren als het net uitgevallen is. In dat geval ben jij verantwoordelijk voor een correcte aarding (en aardlekbescherming).

Aarding is zo'n complexe materie dat we ons hier beperken tot allen het noemen dat dit een zeer belangrijk aandachtspunt is. Je zal dus zelf moeten uitzoeken hoe je op de juiste wijze aarding moet realiseren.

BMS

Een accu moet voorzien worden van een BMS, een battery management systeem. Deze kan vele functies vervullen, maar primair is het je "laatste beveiliging" die de accu moet beschermen tegen te hoge spanningen, stromen en temperatuur. Hierdoor kan "gassen", brand of ontploffing voorkomen worden.

Zorg dat de BMS geheel autonoom kan werken en niet aan het internet hangt waardoor op afstand de functies/instellingen gewijzigd of uitgeschakeld kan worden, het gaat immers om je veiligheid.

Brand blussen

Denk niet dat LFP accucellen die in brand vliegen te blussen zijn met normale middelen, ook niet met een brandspuit van de brandweer.

De enige manier om het vuur te doven is om de temperatuur van de accucellen te verlagen, omdat onder een bepaalde celtemperatuur de productie van brandbare gassen stopt. Dat is alleen maar (goed) mogelijk door deze onder te dompelen in water.

Het advies dat de brandweer geeft bij brand met thuisbatterijen is: waarschuw iedereen in de omgeving van de brand en ren zo snel mogelijk weg uit het huis en bel 112. Probeer de brand niet te blussen!

De brandweer suggereert bij zelfbouwers: zorg dat de accu in een grote bak staat met een opening bovenin, dan kunnen we bij brand de bak vol laten lopen met water.

Bewaking

Bij gebruik van een thuisbatterij, en zeker bij zelfbouw, is het noodzakelijk dat de hele installatie bewaakt wordt en bij calamiteiten de noodzakelijke maatregelen genomen worden om een ramp te voorkomen.

Denk bijvoorbeeld aan het bewaken van de temperatuur van verschillende onderdelen van de installatie, maar vooral de accucellen. Wordt deze te hoog, dan moet de installatie automatisch uitgeschakeld worden.

Het is ook slim om een naast een rookdetector ook een CO2 of CO detector boven de installatie aan te brengen die er voor zorgt dat bij een calamiteit de installatie automatisch uitschakelt. De CO2 of CO detector (of een andere detector afhankelijk van het type accu) wordt gebruikt om "gassen" van bijvoorbeeld een LFP te detecteren omdat tijdens een thermal runaway, onder andere H2, CO, CO2 CH4 en C2H4 gassen vrijkomen. Als je dus een hogere concentratie CO2 of CO detecteert, weet je ook dat er andere brandbare gassen vrijkomen.

PGS 37-1

Hoewel niet van toepassing op particulieren met kleine thuisbatterijen is het toch slim om kennis te nemen van de PGS 37-1 richtlijn. PGS staat voor Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen. En PGS 37-1 beschrijft de risico's met betrekking tot lithiumhoudende energie opslag systemen.

In die publicatie staan onder andere een aantal scenario's beschreven die een calamiteit beschrijven en zet je mogelijk aan het denken om die risico's te mitigeren.