Door Marion de Graaff

In Nederland werden in 2018 ongeveer 4,6 miljoen nieuwe zonnepanelen geïnstalleerd. Het totale opgestelde vermogen komt daarmee op 4,2 gigawatt. Er wordt in Nederland met zonnepanelen volop energie opgewekt.

Het elektriciteitsnet speelt vooralsnog een grote rol. Leveren zonnepanelen meer energie dan op een dag verbruikt wordt, dan vloeit dat overschot nu in de meeste gevallen nog terug naar het net. En is de opbrengst op een bewolkte dag  laag, dan wordt er juist energie aan het net onttrokken. Het levelen van die energie door middel van opslag, gebeurt nauwelijks. Maar dat is aan het veranderen.

Integreren kan altijd

Er verschijnen steeds meer opslagsystemen van allerlei merken. Aan de andere kant is er al een enorme hoeveelheid panelen en omvormers geïnstalleerd, van verschillende merken en vermogens. Arjan Schrauwen, projectcoördinator bij ISSO en deskundig op het onderwerp energieopslag zegt: “Het is in alle situaties mogelijk om een al geïnstalleerd pv-systeem te koppelen aan een opslagsysteem, maar het inbouwen is vaak een specialistische klus.”

Gelijkstroom

Schrauwen: “Een lastig punt bij het integreren van een opslagsysteem in een bestaande situatie is dat zonnepanelen altijd gelijkstroom leveren. De omvormer zet dat om in wisselspanning zodat je het uit het stopcontact kunt halen. Een energieopslagsysteem werkt ook op gelijkstroom, en moet dus eigenlijk tussen de zonnepanelen en de omvormer in worden geïnstalleerd. Dit is vaak goed mogelijk, maar er zijn ook pv-sets met een geïntegreerde omvormer, en dan is er een soort van ‘operatie’ nodig om toch een accu te kunnen plaatsen.”

Met stappenplan capaciteit bepalen

De installateur of installatie-adviseur kan met behulp van een stappenplan bepalen wat de capaciteit van het opslagsysteem moet zijn en hoe dat het beste in de bestaande installatie kan worden geïntegreerd. Dat zal in veel situaties het geval zijn, want het is natuurlijk niet de bedoeling dat bestaande systemen met een technische levensduur van 25 jaar (zonnepanelen) en 10 jaar (omvormers) op de schroothoop kunnen. Het inpassen van een innovatie in een bestaande infrastructuur is een voorwaarde voor succes. Het is immers niet te verkopen dat je je zojuist aangebrachte zonnepanelen en omvormer moet gaan vervangen omdat er toevallig een opslagsysteem nodig is.

Energiebehoefte en opbrengst

De eerste stap is altijd het vaststellen van de energiebehoefte en de opbrengst van de zonnepanelen. Het is handig om dat in getallen per maand uit te drukken. Op basis van de behoefte en de opbrengt kan worden bepaald hoe groot de overschotten dan wel tekorten zijn. Daaruit is dan de benodigde capaciteit van het opslagsysteem af te leiden.

Rekenvoorbeeld

Aan de hand van een voorbeeld ziet het er als volgt uit. Een gezin verbruikt jaarlijks 3.000 kWh (kerncijfer van het Nibud) en heeft daarbij een elektrische auto. Die auto wordt thuis ieder etmaal met 4,5 kWh opgeladen, dat is op jaarbasis 1642 kWh. Op het werk wordt de auto dan nog verder opgeladen, maar dat blijft hier buiten beschouwing. De totale energiebehoefte van het huishouden is daarmee 4.642 kWh. Per maand schommelt dat tussen de 11,5 en 14,2 op een dag.
Op het dak van de woning liggen 16 zonnepanelen, die ieder 230 kWh opwekken; in totaal per jaar is dat 3.680 kWh. De opwekking van zonne-energie is in de wintermaanden laag, met een minimum van 2 kWh per dag in december, en in de zomermaanden hoog, met een maximum van 16 kWh per dag in juni.

De opwekking en het verbruik van energie gaan nooit gelijk op. In de zomermaanden wordt er veel energie opgewekt, er is zelfs een overschot. In de winter zijn er tekorten. Een opslagsysteem of thuisaccu is rendabel in de maanden dat er per dag een energieoverschot is. Dat is in dit voorbeeld het geval van april tot en met september, de accu heeft dan een rendement van 100%, want alle gewonnen stroom kan worden opgeslagen en direct gebruikt.

Tabel 1 Energieoverschot, tekort en resultante (kWh)

De kleinste waarde van het tekort is de maatstaf voor de capaciteit van de accu. Op basis van een uitgebreide berekening blijkt dat in deze situatie in de maand juni de gemiddelde opbrengst op een dag het hoogst is, en wel 10,99 kWh. De resultante is dan ook het hoogst, met 4,25 kWh. Het tekort in die maand is het kleinst, namelijk 6,74 kWh, en dat is dus de benodigde capaciteit van het opslagsysteem. Zou er voor een grotere accu worden gekozen, dan kan die in juni zijn capaciteit niet kwijt. Is de accu kleiner, dan kan hij bij tekorten niet aan de energievraag voldoen. Om die reden wordt in dit voorbeeld een accu van 6,74 kWh geselecteerd.
Toch kan de capaciteit van de accu opeens veel te weinig of juist teveel zijn als er in de energiebehoefte of aan de opwekkingskant iets wezenlijks verandert. Wordt er een tweede elektrische auto aangeschaft bijvoorbeeld, of sluiten de bewoners zich aan bij een project met deelauto’s? Of wordt het rendement van de panelen minder omdat nieuwbouw van zes verdiepingen voor schaduw op het dak zorgt? In die gevallen zijn er aanpassingen nodig. Tegenwoordig kunnen veel accu’s parallel worden geschakeld om meer opgeslagen energie te leveren.

Plug and play

In de nabije toekomst is het waarschijnlijk dat een pv-systeem niet meer zonder opslagvoorziening verkocht wordt. Het is dan geen keuze meer. Arjan Schrauwen: “Er komen dan standaard oplossingen, en fabrikanten zijn druk bezig met het ontwikkelen van dergelijke combinaties. Het is belangrijk dat pv-sets en opslagsets gemakkelijk te koppelen zijn. Door bijvoorbeeld plug and play sets op de markt te brengen zal het gebruik van opslagsystemen een enorme vlucht gaan nemen. Het is waarschijnlijk dat de partij die rekening houdt met de ontwikkeling van een nieuw regelsysteem en accu een voorsprong zal hebben. Hopelijk komt dat qua timing zo’n beetje overeen met het moment dat de salderingsregeling straks echt helemaal stopt. Nog een ontwikkeling die eraan komt, is de mogelijkheid van seizoensopslag. Dan gebruik je in de winter de energie die je in de zomer hebt opgewekt. Dat betekent echt een enorme stap richting energieneutraal en CO2-reductie.”