Thuisbatterij als noodstroomvoorziening
Welke meerwaarde kan dit bieden?
De markt van thuisbatterijen groeit traag maar gestaag. Ondanks de relatief lange terugverdientijd kan een thuisbatterij echter wel het voordeel bieden om ook bij stroomonderbrekingen op het net te kunnen blijven voorzien in elektrische energie. Een situatieschets.
Situering
De afgelopen jaren is de thuisbatterij geëvolueerd van een hulpmiddel om het eigen zonne-energieverbruik te verhogen naar een volwaardig onderdeel van het energiemanagement in woningen. Tegelijk groeit de aandacht voor leveringszekerheid van elektriciteit. De verdere elektrificatie van gebouwen, zoals de toename van warmtepompen, laadpalen en decentrale productie zorgen voor een steeds grotere belasting van het elektriciteitsnet. Hoewel België nog steeds beschikt over een zeer betrouwbaar elektriciteitsnet, nemen discussies rond netcongestie, piekbelasting en bevoorradingszekerheid toe.
In dat kader rijst steeds vaker de vraag of een thuisbatterij ook kan functioneren als noodstroomvoorziening bij een stroomonderbreking. Voor veel gezinnen vormt deze functionaliteit vandaag nog geen belangrijk argument bij de aankoop van een thuisbatterij, maar installateurs merken wel een toenemende interesse.
Waarom noodstroomvoorziening
Onder noodstroomvoorziening verstaan we het vermogen van een installatie om essentiële elektrische verbruikers van energie te blijven voorzien wanneer de netspanning wegvalt. Traditioneel gebeurde dit met dieselgeneratoren of UPS-systemen. Moderne thuisbatterijen kunnen deze functie gedeeltelijk of volledig overnemen.
De behoefte aan noodstroom groeit om verschillende redenen. Elektriciteit is uitgegroeid tot een kritische nutsvoorziening voor verwarming, communicatie, beveiliging en mobiliteit. Een uitgevallen internetverbinding kan thuiswerk onmogelijk maken, terwijl een stilgevallen warmtepomp het comfort in een woning aanzienlijk vermindert.
Noodstroom is vooral relevant voor:
- woningen met warmtepompen
- woningen met medische apparatuur
- thuiswerkers en zelfstandigen
- woningen met uitgebreide domotica- en beveiligingssystemen
- landelijke locaties waar storingen langer kunnen duren
- gebruikers die maximale energie-onafhankelijkheid nastreven
Werking van een thuisbatterij
Een thuisbatterij slaat elektrische energie op die afkomstig is van zonnepanelen of het openbare net. In de meeste residentiële toepassingen gaat het vandaag om lithium-ion- of LFP-batterijen.
Wanneer zonnepanelen meer elektriciteit produceren dan onmiddellijk wordt verbruikt, wordt het overschot opgeslagen in de batterij. Op momenten dat de productie onvoldoende is, levert de batterij de opgeslagen energie opnieuw aan de woning.
Bij elke omzetting treden verliezen op. Moderne systemen behalen echter een round-trip-efficiëntie (ook wel RTE of rondrendement) van ongeveer 85 tot 95 procent. Dat betekent dat van 10 kWh opgeslagen energie doorgaans 8,5 tot 9,5 kWh bruikbaar beschikbaar blijft.
Maar opslag van zonne-energie is niet de enige functionaliteit. Een batterijsysteem kan eveneens een rol spelen bij piekvermogensbeheer, energiemanagement, netondersteuning, beveiliging tegen overbelasting en dus ook functioneren als noodstroomvoorziening. Het energiemanagementsysteem (EMS) vormt daarbij het brein van de installatie. Het bewaakt productie, verbruik, laadstatus en netuitwisseling en stuurt de batterij optimaal aan.
Technische werking bij noodstroomfunctie
Een standaard thuisbatterij stopt meestal met functioneren zodra de netspanning wegvalt. Dit gebeurt om veiligheidsredenen. Zonder speciale voorzieningen mag een installatie immers geen spanning terug injecteren op een spanningsloos net.
Bij een batterij met back-upfunctionaliteit detecteert de omvormer het wegvallen van de netspanning vrijwel onmiddellijk. Vervolgens wordt de woning elektrisch losgekoppeld van het distributienet (off-grid) en schakelt het systeem over naar eilandbedrijf.
Bij een batterij met back-upfunctionaliteit detecteert de omvormer het wegvallen van de netspanning vrijwel onmiddellijk
Afhankelijk van fabrikant en configuratie gebeurt deze omschakeling binnen enkele milliseconden tot enkele seconden. Kritische toepassingen gebruiken doorgaans een quasi naadloze omschakeling in minder dan 20 milliseconden.
Het verschil tussen een batterij met en zonder noodstroomfunctie zit voornamelijk in de hybride omvormer, de back-upinterface, de omschakelcomponenten en de softwareconfiguratie. Er bestaan twee benaderingen: de volledige of de selectieve back-up.
Bij de volledige back-up wordt de ganse woning gevoed tijdens een stroomonderbreking. Dit vereist een batterij en omvormer die voldoende vermogen kunnen leveren voor alle aangesloten belastingen of toestellen. Bij de selectieve back-up blijven enkel vooraf geselecteerde kringen actief. Verderop in dit artikel worden enkel voorbeelden gegeven.
Voor de realisatie van noodstroom zijn doorgaans bijkomende componenten nodig:
- automatische transfer switch (ATS)
- back-upbox
- omschakelrelais
- energiemeter
- extra verdeelbord voor kritische kringen
- beveiligingen conform AREI
In de praktijk wordt vaak een afzonderlijk noodstroombord geplaatst waarop enkel de prioritaire verbruikers worden aangesloten. Dit beperkt de benodigde batterijcapaciteit aanzienlijk.
Bij activatie verloopt het proces als volgt:
- de netspanning valt weg
- het spanningsverlies wordt gedetecteerd
- de ATS of back-upbox opent de netkoppeling
- het eilandbedrijf wordt geactiveerd
- de noodstroomkring wordt gevoed vanuit batterij
- het EMS bewaakt belasting en batterijstatus
- na het herstel van het net volgt een automatische hersynchronisatie
Bestaande installaties kunnen achteraf soms nog worden uitgebreid met een noodstroomfunctionaliteit, maar dit hangt sterk af van de gebruikte omvormer. Bij veel oudere systemen is een vervanging van de omvormer namelijk noodzakelijk.
Bij renovaties vormt de bestaande verdeelinrichting vaker de grootste uitdaging. Nieuwbouwprojecten bieden meer vrijheid om vanaf het ontwerp een afzonderlijke noodstroomkring te voorzien.
Noodstroomfunctie
De compatibiliteit vormt een belangrijk aandachtspunt. Niet elke batterij werkt probleemloos samen met elke omvormer. Fabrikanten werken vaak met gecertificeerde compatibiliteitslijsten die strikt moeten worden gevolgd.
Hybride omvormers beschikken meestal over de meest uitgebreide back-upmogelijkheden. Omdat de zonnepanelen en batterij rechtstreeks op dezelfde omvormer zijn aangesloten, kan de overgang naar eilandbedrijf efficiënt verlopen. Bij AC-gekoppelde systemen (waarbij gelijkstoom van de zonnepanelen eerst wordt opgezet in wisselstroom) zijn de mogelijkheden afhankelijk van de gebruikte batterijomvormer. Niet elk systeem ondersteunt noodstroom.
Tijdens een stroomuitval speelt het EMS een cruciale rol. Het bepaalt welke belastingen actief blijven, bewaakt de laadstatus en voorkomt overbelasting van de omvormer.
Veel moderne systemen kunnen zonnepanelen blijven gebruiken tijdens een black-out. De woning functioneert dan als een autonoom microgrid waarbij zonnepanelen rechtstreeks verbruikers voeden en eventuele overtollige energie de batterij oplaadt. Hierbij gelden wel technische beperkingen. De productie mag nooit groter worden dan wat de verbruikers en batterij kunnen opnemen. Daarom sturen omvormers de PV-productie dynamisch terug wanneer de batterij vol raakt.
Vermogen en autonomie
Voor noodstroomtoepassingen volstaat het niet enkel naar batterijcapaciteit te kijken. Ook het continue en piekvermogen van de omvormer zijn bepalend. Problemen ontstaan vooral bij toestellen met hoge startstromen, zoals warmtepompen, laadpalen, inductiekookplaten, airconditioning en elektrische boilers.
Typische noodstroomkringen bevatten enkele (led)verlichtingskringen, de koelkast en diepvries, internet- en netwerkapparatuur, de cv-ketel- of warmtepompsturing, beveiligingssystemen, enkele stopcontactgroepen en eventueel het ventilatiesysteem.
De autonomie, hoe lang de thuisbatterij in noodstroom kan voorzien, kan worden berekend als volgt:
Autonomie [uren] = bruikbare batterijcapaciteit [kWh] / gemiddeld vermogen [kW]
Een batterij van 10 kWh die een gemiddelde verbruik van 1 kW voedt, levert theoretisch ongeveer 10 uur autonomie.
Belangrijke beïnvloedende factoren zijn echter de laadstatus bij uitval, de omgevingstemperatuur, de leeftijd van de batterij, de efficiëntie van de omvormer, het belastingprofiel en of er beschikbaarheid is van zonneproductie.
Een volledige woning gedurende meerdere dagen voeden blijft doorgaans niet realistisch zonder zeer grote batterijcapaciteit. Wel kan een combinatie van zonnepanelen en batterij de autonomie aanzienlijk verlengen.
Veiligheid
Het voorkomen van terugvoeding naar het openbare net is een absolute prioriteit. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van anti-islandingfuncties en automatische scheidingsschakelaars.
Een foutief aangesloten noodstroominstallatie kan namelijk ernstige risico’s veroorzaken, zoals brandgevaar, beschadiging van apparatuur maar bijvoorbeeld ook instabiliteit van het net tot in extremis zelfs elektrocutie van het personeel.
De beveiligingen verdienen daarom bijzondere aandacht. Kortsluitbeveiligingen, differentieelschakelaars en overstroombeveiligingen moeten correct functioneren in zowel netbedrijf als eilandbedrijf. Ook de aardingsinstallatie blijft essentieel.
Afhankelijk van de configuratie kunnen bijkomende maatregelen nodig zijn om foutstromen te detecteren tijdens noodbedrijf. Bij de AREI-keuring wordt onder meer gecontroleerd of er een correcte scheiding van net en eilandbedrijf is, of de omschakelsystemen conform functioneren en of de standaardzaken in orde zijn: werking en beveiliging, schema’s en documentatie, aarding en equipotentiale verbindingen.
Regelgeving en autonomie
Voor installaties met noodstroomvoorziening zijn diverse bepalingen in het AREI regelgevend. Vooral de voorschriften rond alternatieve energiebronnen, beveiligingen, scheiding van energiebronnen en bescherming tegen terugvoeding zijn van belang.
Daarnaast gelden specifieke productnormen voor omvormers, automatische omschakelsystemen, beveiligingscomponenten en anti-islandingfunctionaliteit.
De installateur dient de eindklant zoals steeds minstens volgende documenten te bezorgen: het eendraad- en situatieschema, de technische fiches en gebruikershandleiding, een keuringsverslag.
Bij het uitbreidingen van een bestaande installatie zijn doorgaans een nieuwe keuring en de actualisatie van de schema's vereist.
Een noodstroomfunctie verhoogt de projectkost afhankelijk van de gekozen configuratie met enkele honderden tot duizenden euro's
Kosten en rendabiliteit
Een noodstroomfunctie verhoogt de projectkost afhankelijk van de gekozen configuratie met enkele honderden tot duizenden euro's. De meerkost wordt voornamelijk veroorzaakt door de back-upbox of het ATS-systeem, de bijkomende bekabeling, de extra verdeelborden en zwaardere omvormers.
Economisch is noodstroom moeilijk uitsluitend te verantwoorden op basis van energiebesparing. Voor de meeste particuliere klanten blijft het in essentie een comfort- en continuïteitsfunctie. Argumenten zijn doorgaans bedrijfszekerheid, bescherming van kritische apparatuur of energie-onafhankelijkheid.
Toekomst en trends
De Belgische markt voor thuisbatterijen blijft sterk groeien. Volgens cijfers van Fluvius werden in Vlaanderen in 2025 ongeveer 29.500 nieuwe thuisbatterijen geïnstalleerd, goed voor een groei van ruim 50 procent ten opzichte van het voorgaande jaar. Technologisch evolueren de batterijen richting een hogere energiedichtheid en een langere levensduur.
Ook energiegemeenschappen en flexibiliteitsdiensten zullen de rol van thuisbatterijen verder versterken. Batterijen zullen niet alleen energie opslaan voor eigen gebruik, maar ook actief deelnemen aan netondersteunende diensten.
Een belangrijke ontwikkeling daarbij is vehicle-to-home (V2H) en vehicle-to-grid (V2G). Hierbij fungeert de batterij van een elektrische wagen als tijdelijke energiebron voor de woning of zelfs voor het elektriciteitsnet.
Aangezien moderne elektrische voertuigen batterijen van 50 tot 100 kWh bevatten, beschikken zij over een veel grotere opslagcapaciteit dan de meeste residentiële thuisbatterijen. Op termijn kunnen elektrische voertuigen daarom uitgroeien tot een aantrekkelijk alternatief of complement voor klassieke noodstroomvoorzieningen.
Met dank aan: Fox ESS, Fronius, Goodwe, SMA