Noodstroomvoorziening met powerstation (met zonnepaneel)

Een powerstation is een interessante noodstroomvoorziening omdat je hierop zonnepanelen kan aansluiten. Daardoor is hij goed bruikbaar tijdens langdurige netspanningsuitval omdat de accu (potentieel) iedere dag opnieuw met zonne-energie geladen kan worden.

Introductie

Op zich is een powerstation al een interessante noodstroomvoorziening, hij levert met zijn accu voor een bepaalde tijd 230 Volt elektriciteit, alleen is de autonomietijd beperkt tot de inhoud van de accu en die meestal na een dag wel leeg.

Wat de powerstation in dit kader van noodstroomvoorzieningen interessant maakt is dat je een zonnepaneel of zonnepanelen kan gebruiken om de accu weer op te laden. Daarmee is hij, in potentie, dag in dag uit als noodstroomvoorziening te gebruiken zonder dat je benzine of een andere brandstof moet kopen (die bij langdurige crisis slecht beschikbaar én duur is).

Je moet je wel realiseren dat in de donkere maanden de zonnepanelen zeer weinig zonne-energie leveren waardoor de noodstroomvoorziening in die die maanden nauwelijks bruikbaar is, hooguit voor het opladen van een paar mobiele telefoons. Daar zal je dan mee moeten leven óf moeten kiezen voor een extra energiebron in de vorm van een aggregaat of brandstofcel.

Accu laden met zonnepaneel

Een powerstation kan op diverse manieren geladen worden, natuurlijk vanuit het elektriciteitsnet met 230 Volt, maar wat hem zo interessant maakt is dat de accu ook geladen kan worden met een zonnepaneel of zonnepanelen.

Hierbij moet je niet denken aan je huidige zonnepanelen die op je dak liggen, want daar heb je juist niets aan tijdens een stroomstoring. Want als de netspanning uitvalt valt ook de zonnepaneelomvormer uit.

De zonnepanelen waar we hier op doelen is een extra zonnepaneel, of een paar zonnepanelen (meestal beperkt tot twee), die als optie bij de powerstation koopt. Soms zijn dat speciale relatief dure zonnepanelen, bij andere powerstations kan je "normale" zonnepanelen gebruiken, net zoals die op het dak liggen en die flink goedkoper zijn dan die speciale panelen.

Op de powerstation bevinden zich meestal MC4 connectors of een XT60 connector (die met een verloopkabel overgaat naar MC4 connectoren). De MC4 connector is de internationale standaard voor het aansluiten van zonnepanelen. Met simpele connectors die maar op één manier op elkaar passen, je kan dus nooit een fout maken met de plus en mindraden van de zonnepanelen, sluit je heel snel een eenvoudig een zonnepaneel op de powerstation aan.

Of je één of meerdere zonnepanelen kan aansluiten en van welk type (spanning, stroom, vermogen) is afhankelijk van de specificaties. Maar vaak kan je een "normaal" zonnepaneel aansluiten die ook op daken van huizen worden gelegd. Dat is wel zo prettig omdat deze veel vermogen leveren en zeer goedkoop zijn.

Zoek in de specificaties van de powerstation op wat de maximale spanning, en de maximale stroom mag zijn van het zonnepaneel (of zonnepanelen).

Zoek bij de specificaties van het zonnepaneel de waarden U_oc en I_sc op. Dat zijn achtereenvolgens de waarde voor de maximale spanning (in Volt) en maximale stroom (in Ampère). Die twee waarden moeten beide lager zijn dan de maximale spanning en stroom van de zonnepaneelingang van de powerstation.

We geven een voorbeeld. Stel dat de powerstation een zonnepaneelingang heeft waarbij de spanning moet liggen tussen de 11 en 60 Volt en de stroom maximaal 15 Ampère mag zijn. Een voorbeeld-zonnepaneel (Trina Solar 440 W) met een U_oc van 52,2V en I_sc van 10,67A past keurig binnen de specificaties van het powerstation.

Een ander voorbeeld. Een powerstation met een zonnepaneelspanning van 30-150 Volt en een maximale stroom van 15A is goed te combineren met twee in serie geplaatste zonnepanelen die we hiervoor hebben beschreven. Want als je twee zonnepanelen in serie aansluit, dan wordt de maximale spanning 2 x 52,2 = 104,4V dus dat is minder dan 150V en de stroom blijft gelijk dus 10,67 Ampère bij het in serie schakelen van zonnepanelen, dus dat blijft binnen het maximum van 15A. Verdiepingsstof in het artikel serie- en parallel schakelen van zonnepanelen.

Soms kan je geen "normale" zonnepanelen aansluiten maar alleen speciale, kleinere, panelen die vaak door de fabrikant worden aangeboden. Die hebben doorgaans lagere spanningen en stromen en dus ook een lager vermogen.

Hoe snel wordt de accu geladen door het zonnepaneel?

Over het algemeen zal een powerstation zodanige specificaties hebben voor het aansluiten van zonnepanelen, dat de accu binnen een dag weer vol geladen kan zijn. Maar dat is dan alleen bij volle zonneschijn. Bedenk dat in de winterperiode van november t/m februari de hoeveelheid zonne-instraling enorm laag is. Reken op gemiddeld 10% van de instraling tijdens de zomermaanden. Deze noodstroomvoorziening zal dus vrijwel geen elektriciteit beschikbaar hebben tijdens de winterperiode.

Je kan overwegen om voor die periode een aggregaat in te zetten en dan via het 230 Volt snoer van de powerstation de accu op te laden.

Autonomietijd

De autonomietijd van een powerstation is beperkt tot de capaciteit van de accu. Als voorbeeld, heeft de powerstation een accu met een capaciteit van 1,2 kWu (of 1200 Wu), en je wilt bij spanningsuitval je vriezer en koelkast van elektriciteit blijven voorzien, dan kan je in deze lijst lezen dat ze samen zo'n 0,8 kWu per dag verbruiken. De autonomietijd is dan 1,2 kWu / 0,8 kWu/dag = 1,5 dag (36 uur).

Een ander voorbeeld, stel je wil met je laptop werken, en stel dat die 35 Watt vermogen opneemt, dan is de autonomietijd 1200 Wu / 35 Watt = 34,3 uur, als je acht uur per dag de laptop zou gebruiken, dan is de autonomietijd 34,3 / 8 = 4,3 dagen. Bedenk wel dat bij een stroomstoring je internetrouter ook geen spanning heeft. En al zou hij dat hebben, dan zal het internet bij jou in de buurt waarschijnlijk toch niet werken, want de internetapparatuur van jouw internetprovider die ergens centraal opgesteld staat in jouw dorp of stad heeft ook geen spanning. Maar wellicht werkt een mobiele telefoon die je als hotspot inzet wel (soms maar tijdelijk omdat de gsm masten ook een noodstroomvoorziening hebben die circa drie uur noodstroom kunnen leveren).

Een kopje koffie zetten met het Senseo apparaat is meestal ook mogelijk. Twee kopjes koffie zetten (in één sessie) kost je ongeveer 0,14 kWu. Dat is best veel, want bij een powerstation met een accucapaciteit van 1,2 kWu, ben je na die twee kopjes al 1,2 kWu / 0,14 kWu = 8,5% van de accucapaciteit kwijt. Bij een powerstation met een accucapaciteit van 512 Wu (0,512 kWu) ben je na die twee kopjes 0,512 kWu / 0,14 kWu = 17% van de inhoud van je accu kwijt.

Voor kortdurende stroomstoringen, een paar uur, of maximaal een dag of zo, is een powerstation een prachtige oplossing. Hoewel wij je zeker adviseren om ook naar een thuisbatterij te kijken die voorzien is van een backupaansluiting, want dat is feitelijk een powerstation met ook nog eens een thuisbatterijfunctie. Aan die thuisbatterij met backupaansluiting kleeft wel een nadeeltje, dat behandelen we in het artikel noodstroomvoorziening met een thuisbatterij met backupaansluiting.

Bij een langdurige stroomstoring, bijvoorbeeld een week of bij een crisis wellicht maandenlang, is hét grote nadeel van de powerstation, dat als de accu eenmaal leeg is, je niets meer aan je powerstation hebt. Pas als de netspanning weer terugkeert kan je de accu weer opladen. Bij een aggregaat kan je er nog eens benzine in doen, of bij een PV-powerstation kan je de powerstation opladen met zonne-energie. Maar met de standaard powerstation kan dat dus niet.

Een powerstation is dus een perfecte oplossing voor een kortdurende netspanningsuitval, maar als je op zoek bent naar een noodstroomvoorziening die je kan gebruiken bij een zeer langdurige crisis, dan zal je om moeten zien naar andere noodstroomoplossingen.

Kosten

Een powerstation heeft een prijskaartje dat vergelijkbaar is met een aggregaat. Ook die zijn al vanaf een paar honderd euro te koop, tot flink duur.

De prijs van een powerstation wordt primair bepaalt door de accucapaciteit, want de accu is veruit het duurste onderdeel van een powerstation. Een powerstation van 1,024 kWu (1024 Wu) zal doorgaans twee keer zo duur zijn als een powerstation met een accu van 0,512 kWu (512 Wu). Daarnaast zal het maximum te leveren vermogen (in Watt) een rol spelen in de prijsvorming.

Op het moment van schrijven kon je, puur ter illustratie, een EcoFlow River 2 Max kopen voor circa 400 euro. Die heeft een accucapaciteit van 512 Wu (0,512 kWu) en kan een maximum vermogen leveren van 500 Watt. Zijn grotere broertje, de EcoFlow Delta 2, heeft een capaciteit van 1024 Wu (1,024 kWu) en kan een maximum vermogen leveren van 1800 Watt continue, maar die was op het moment van schrijven duizend euro.

Maximum te leveren vermogen

Een powerstation mag dan wel een normaal randaarde stopcontact hebben, maar dat betekent nog niet dat je alle soorten elektrische apparaten hierop kan aansluiten. Bij de meeste powerstations is het maximum vermogen beperkt tot 500 tot 1500 Watt. Een Senseo apparaat gaat dan (bij die van 1500 Watt) nog nét, maar een waterkoker van 2400 Watt absoluut niet. Ook geen strijkijzer, die standaard 2400 Watt vermogen opneemt. Een stofzuiger van circa 800 Watt zou wel kunnen. Kijk in dit overzicht van huishoudelijke apparaten om een indruk te krijgen hoeveel vermogen die apparaten opnemen.

Relatie maximum te leveren vermogen en accucapaciteit

Het maximum te leveren vermogen (in Watt) van een powerstation is sterk gerelateerd aan de capaciteit van de accu. Dat komt omdat je een accu niet te snel wil ontladen (of opladen), wil je een langdurige vriendschap opbouwen met je accuvriend.

Experts op het gebied van accu's houden bij LFP accu's een waarde aan van 0,2C tot 0,3C (wat zijn C-waarden?). Als je een accu met 0,2C ontlaad is hij in 5 uur leeg. Bij 0,3C is hij in 3,3 uur leeg. Wil je lief zijn voor je accu dan zou je een 1 kWu accu moeten ontladen met een maximum vermogen van 200 Watt (0,2C) tot 300 Watt (0,3C).

We zien echter dat de meeste aanbieders van powerstations een veel grotere C-waarde hanteren. Dat begrijpen we wel, want wil je 1500 Watt continue kunnen leveren dan zou je bij een ontlaadstroom van 0,3C een accu moeten hebben van 1500 Watt / 0,3C = 5000 Wu of 5 kWu. En een powerstation met zo'n grote accu is niet alleen groot, niet alleen enorm zwaar, maar ook nog eens behoorlijk aan de prijs.

Dus wat doen powerstationfabrikanten? Die "zoeken de grenzen op". Je kan een accu ook met 0,5C laden. Dat vindt een specialist op het gebied van accu's een "behoorlijk grote ontlading". Dus een 1 kWu accu zou dan een vermogen kunnen leveren van 1 kWu x 0,5C = 500 Watt.

Maar zelfs dat vinden de fabrikanten nog te weinig. Een waarde van 1C lijkt, zeker bij de wat kleinere powerstations, heel normaal. Dus een powerstation met een accu van 1 kWu, levert men dan een vermogen van 1000 Watt (1 kW). De gedachte van die fabrikanten is: we weten wel dat een accu zo sterk ontladen niet goed is voor de levensduur van de accu, maar ach, het is een powerstation en die zet men niet iedere dag in. En al vindt de accu het niet prettig, ze leveren dan toch nog een behoorlijk lange levensduur. Dus ze offeren levensduur op voor "goed verkoopbare specificaties". We geven toe, als je het vanuit dat perspectief bekijkt is het verdedigbaar.

Een waarde van 1C betekent dat je de accu in één uur leegtrekt. Dus als je een 1 kWu accu met 1 kW belast, zal hij één uur leeg zijn. En zelfs dat vinden vele fabrikanten nog te weinig en gaan nog veel verder.

Die grote vermogens waarbij je met meer dan 0,5C (accu in twee uur leeg) werkt, heeft gevolgen voor de levensduur van de accu. Normaal kan een LFP zo'n 6000 cycles halen, maar in de brochures van powerstations zie je waarden staan van 3000 cycles. Dat is nog steeds veel, maar als je powerstation niet zwaar belast, kan je makkelijk een veel langere levensduur verwachten. Verdiepingsstof is te vinden in het artikel over cycles en levensduur van een accu.

Aanloopstroom

Sommige apparaten, denk vooral aan elektrisch gereedschap of dingen waarin een motor in zit zoals een pomp voor bronbemaling of een hydrofoor, hebben een zeer hoge aanloopstroom. Hoewel een bepaald apparaat een opgenomen vermogen heeft van bijvoorbeeld 500 Watt, en jouw powerstation een maximum vermogen heeft van bijvoorbeeld 600 Watt, dan is de kans groot dat het betreffende apparaat niet wil starten. Verdiepingsstof tref je aan in het artikel over aanloopstroom.

USB en 12 Volt aansluitingen

De meeste powerstations zijn rijkelijk voorzien van usb aansluitingen, vaak in diverse typen. Het meest voor de hand liggende is dat je USB-A en USB-C aantreft, en daar kan je vrijwel alle telefoons, tablets, ereaders en dergelijke mee opladen. Ook heeft een powerstation meestal een 12 Volt aansluiting vergelijkbaar met die in je auto.

Geluid

Een powerstation doet in principe geruisloos zijn werk, tenzij je hem "op zijn staart trapt". Wanneer hij relatief veel vermogen moet leveren, dan zal een ventilator flink van zich laten horen.

Dat komt omdat tijdens het ontladen van de accu (dus de gelijkspanning van de accu omzetten naar 230 Volt wisselspanning) flinke elektrische verliezen optreden. Denk aan zo'n 10%. Tijdens het laden gebeurt precies hetzelfde, ook dan raak je zo'n 10% energie kwijt.

Die elektrische verliezen zijn overigens heel normaal, heb je wel eens aan je lader van je telefoon of laptop gevoeld als hij staat te laden? Die wordt flink warm. De elektrische verliezen komen als warmte tot uiting.

Stel dat je een accu van 1 kWu hebt, dan zal het zo'n 1,1 kWu kosten om hem volledig op te laden. En als je diezelfde accu ontlaad, dan zal maar 90% beschikbaar komen, want die andere 10% wordt omgezet in warmte. Dus is maar 0,9 kWu werkelijk beschikbaar. In de berekening die we maakten over de autonomietijd hebben we bewust deze verliezen niet meegenomen om het niet gelijk al te complex te maken. Maar nu je dit weet zal je bij de autonomieberekening dus 10% moeten aftrekken.

Langdurige bewaring

Bij langdurige bewaring doet zich bij deze noodstroomoplossing zich een onverwacht verschijnsel voor. Een powerstation zou je liefst continue volgeladen hebben staan. Dat is niet heel moeilijk, want de LFP accu heeft een zelfontlading van circa 3% per maand en is dus behoorlijk laag. Als je de powerstation oplaad tot 100% zal hij maandenlang "goed gevuld blijven". Eens in het half jaar opnieuw laden lijkt een redelijke keuze.

Maar nu komt het, de accu die gebruikt worden in powerstations, tegenwoordig haast allemaal LFP accu's, die vinden het niet zo prettig als ze langdurig volgeladen (dus tot 100% geladen) ongebruikt blijven. De levensduur zal dan minder lang zijn. Het is niet voor niets dat LFP (maar ook lithium-ion accu's) doorgaans voor maar circa 50% geladen zijn als je ze ontvangt. Of het een mobiele telefoon is, accu-gereedschap, een robot-stofzuiger, of wat dan ook, in de handleiding staat altijd "laad eerst de accu vol". Dat komt omdat de fabrikanten de accu's expres maar voor 50% opladen, want dan verouderen ze niet snel in de tijd die zit tussen productie en verkoop.

Dus dat is wel een "dingetje". Vanuit het perspectief van een noodstroomvoorziening wil je de powerstation eigenlijk continue voor 100% geladen hebben, maar voor de levensduur zou 80% of lager een veel betere keuze zijn. Begrijp je nu waarom veel telefoons een "accubesparende optie" hebben om ze tot maximaal 80% op te laden? Dan gaat de accu simpelweg langer mee.

In handboeken van powerstations kan je dan ook lezen, we citeren er één: For long-term storage, please recharge the product every three months (firstly discharge it to 0%, then recharge it to 60%). De reden dat ze schrijven dat je hem eerst moet ontladen tot 0% en daarna moet opladen, komt doordat de ladingsgraadindicator, die technisch SOC wordt genoemd, bij de meeste apparaten die een LFP accu hebben, laten we het heel vriendelijk zeggen "zeer indicatief is", andere zullen het "zeer onnauwkeurig" noemen. Als je dat eerst geheel ontlaad tot 0% en dan laad tot 60% dan, en alleen dan, klopt die 60% "heel aardig".

Je zal hier zelf een keuze in moeten maken. Als wij een powerstation zouden gebruiken, dan zouden we de accu op zo'n 70-80% geladen houden, dat vinden wij een mooie balans tussen levensduur van de accu en dat je altijd zo'n 70-80% van de accucapaciteit beschikbaar hebt als zich een stroomstoring voordoet. Mocht de netbeheerder aankondigen dat binnenkort de spanning een dagje er uit ligt vanwege onderhoudswerkzaamheden, dan kan je hem altijd nog even tot 100% laden.

Levensduur

De levensduur van een powerstation valt uiteen in twee delen, de levensduur van de elektronica en die van de accu. De hedendaagse powerstations met LFP accu's hebben een behoorlijk lang leven beschoren. De accu 3000 keer ontladen en opnieuw laden is een normale waarde. Op het moment van schrijven is de verwachting dat de LFP accu's langer dan 10 jaar mee zullen gaan. Het zou ons niet verbazen als de accu over 15 of 20 jaar nog heel redelijk presteert. De levensduur van de elektronica is voor ons heel moeilijk in te schatten. Dat is enorm afhankelijk van de gekozen kwaliteit van de onderdelen. Omdat je de powerstation doorgaans nauwelijks gebruikt zal een levensduur die vergelijkbaar is met de accu niet vreemd zijn.

Accutype

De meeste powerstations die tijdens het schrijven van dit artikel worden aangeboden beschikken over een LFP accu. Mogelijk dat oudere modellen nog een NMC, ook bekend als Lithium-ion accu, hebben. We raden met klem af om de NMC versies aan te schaffen. Niet alleen hebben ze een kortere verwachtte levensduur, maar ook zijn ze onveiliger. Hoewel de kans erg klein is, maar het zou kunnen gebeuren dat tijdens het laden van de accu, alléén dán, een NMC accu in brand raakt. Dat gebeurt ook wel bij hoverbords, laptops, telefoons, en andere apparaten waarin die NMC accu's zitten.

LFP accu's zijn een stuk veiliger, we zullen je niet vertellen dat ze onbrandbaar zijn, maar als er wat fout gaat is de kans klein dat het tot brand leidt. Het ontsnappen van giftige gassen zal wel mogelijk zijn als het echt uit de hand loopt.

We benadrukken dat de de kans dát er wat fout gaat zeer gering is, maar niet nul. Als het fout gaat zal het in vrijwel alle gevallen gebeuren tijdens het laden van de accu. Dat geldt niet alleen voor een powerstation, maar voor alle apparaten met accu's. Daarom het dringende, maar algemene advies, laad een oplaadbaar apparaat zoals je telefoon, laptop maar ook dus een powerstation alleen maar als je "aanwezig" bent, en zeker niet als je slaapt. Haal de steker er dan altijd uit.

Noodstroom activeren

Dit betreft een "actieve noodstroom oplossing". Je moet dus activiteiten ontplooien om over te schakelen naar noodstroom. Je moet eerste een "noodstroomnet" bouwen: schakel de powerstation in, want standaard staat hij uit en levert hij geen 230 Volt. Hoe dat moet staat in je handboek. Steek een verlengsnoer met stekkerblok in het randaarde stopcontact op het powerstation. Ga vervolgens met andere verlengsnoeren vanuit dit stekkerblok naar de apparaten die je ook van elektriciteit wil voorzien. Sluit de apparaten één voor één aan en niet tegelijkertijd vanwege een mogelijke te grote aanloopstroom.

Maak een keuze welk beperkt aantal apparaten je van noodstroom wil voorzien. Gezien de beperkte accucapaciteit en maximum te leveren vermogen zal je hierin écht keuzes moeten maken.

De meest logische keuze is om minimaal de vriezer, koelkast en cv-ketel van elektriciteit te voorzien. Heb je een warmtepomp, dan kan je die doorgaans niet van noodstroom voorzien. De aanloopstroom zal zeer hoog zijn, mogelijkerwijs is het opgenomen vermogen te groot en als dat allemaal nog lukt, dan is de accucapaciteit niet toereikend. Een cv-warmtepomp trekt de accu in zeer korte tijd leeg.

Raadpleeg deze lijst om een idee te vormen hoeveel vermogen of energie diverse apparaten vragen en of het verantwoord is om deze te blijven gebruiken tijdens stroomuitval.

Vergeet niet om gelijk ook het zonnepaneel aan te sluiten.