Zonnepanelen en batterijen: een goede investering?

Batterij-opslag heeft nog steeds niet de massamarkt bereikt maar mede door bedrijven zoals Tesla met de Powerwall winnen ze sterk aan populariteit, ook in onze regio. Heel wat installateurs bieden nu ook batterij-opslag aan.

En terecht, de utopie om volledig onafhankelijk (off-grid) te worden van een energieleverancier is zeer aantrekkelijk, vooral met de verders stijgende energieprijzen. Daarnaast worden batterijen alsmaar interessanter met de opkomst van de elektrische wagen, waar de energie welke uit de zon wordt gewonnen ’s nachts de auto oplaadt.

In de Verenigde Staten en vooral Australië worden momenteel meer zonnepanelen installaties met batterijen geplaatst dan zonder. Ook in Europa verwachten we dat dit binnen enkele jaren het geval zal zijn, zeker wanneer batterijen betaalbaarder worden.

Zonnepanelen en batterijen

Vooraleer je verder kijkt naar batterij-opslag en of deze technologie geschikt is, is het goed te verstaan hoe batterijen werken en dit samen met een zonnepanelen installatie.

Bij een klassieke zonnepanelen installatie wordt stroom opgewekt uit de zonnepanelen. Deze stroom wordt in de omvormer omgezet van gelijkstroom naar wisselstroom zodat deze compatibel is met de huishoudtoestellen.

Deze stroom wordt direct gebruikt door de toestellen. De stroom welke niet gebruikt is, wordt op het elektriciteitsnet geïnjecteerd. Wanneer de zonnepanelen meer opbrengen dan de stroom welke verbruikt word, ziet u de teller terugdraaien, dit is een vorm van subsidie. 

Wanneer u meer stroom opwekt dan verbruikt, wordt u niet voor deze stroom vergoed. Bijvoorbeeld, een zonnepanelen systeem levert op jaarbasis 4000 kWh maar uw verbruik ligt op 3500kWh, dan verliest u 500kWh aan stroom. Hier is waar een batterij-opslag systeem interessant is.

Wanneer u een batterij-systeem voorziet in de installatie, wordt de overtollige stroom hier opgeslagen direct uit de zonnepanelen. Wanneer het verbruik hoger ligt dan de opbrengst, wordt deze extra stroom gebruikt uit het batterij systeem en niet het elektriciteitsnet. Dit maakt off-grid wonen een mogelijkheid. Enkel wanneer de batterij leeg is en er geen zonnestroom wordt opgewekt wordt energie uit het  elektriciteitsnet afgenomen. 

Zonnepanelen generen de grootste opbrengst wanneer u meestal niet thuis bent overdag. De meeste elektriciteit wordt 's avonds verbruikt, met een batterij wordt de energie welke normaal terug op het net geïnjecteerd opgeslagen en dus ook effectief door u verbruikt wanneer u 's avonds thuis bent.

Het is ook mogelijk om stroom op te slaan uit het electriciteitsnet. Vooral bij daluren of nachttarief is dit interessant. De batterij kan worden opgeladen wanneer de stroom goedkoper is en dan de opgeslagen elektriciteit verbruiken gedurende piekuren wanneer elektriciteit (veel) duurder is.

Hoe werken batterijen en zonnepanelen samen?

Een zonnepanelen batterij systeem werkt net zoals de bekende kleine batterijen met welke we alle bekend zijn. Ze worden opgeladen door stroom te injecteren, bij kleine batterijen gebeurd dit direct van het elektriciteitsnet en bij een zonnepanelen systeem direct vanuit de zonnepanelen.

Wanneer elektriciteit wordt gebruikt voor huishoudtoestellen wordt de elektriciteit via de omvormer omgezet in wisselstroom. Veel batterijen zoals de Powerwall van Tesla beschikken over een ingebouwde omvormer. 

Er bestaan verschillende soorten batterijen met elk hun kenmerken:

• Lithium-ion batterijen: Dit type batterij is aangeraden bij zonnepanelen elektriciteit opslag. Hun opslagcapaciteit is zeer groot tegenover het gewicht, opladen gebeurt snel. Bekende batterijen merken zoals Tesla of Enphase maken beide gebruik van lithium-ion batterijen.
• Loodzuur batterijen: Loodzuur batterijen zijn de oudste batterijen en worden al geruime tijd gebruikt voor off-grid toepassingen. Qua prijs zijn ze laag, ongeveer de helft van lithium-ion batterijen. Hun grote nadeel is wel dat ze niet meer dan voor de helft ontladen mogen worden waardoor een grote batterij vereist is voor zonnepanelen, wat het financieel minder interessant maakt. 

Kan ik off grid gaan met zonnepanelen?

Batterij opslag maakt het in principe mogelijk om ‘off grid’ te wonen. Bij off the grid wonen wordt u volledig onafhankelijk van het elektriciteitsnet en wordt u volledig zelfvoorzienend in uw eigen energie productie. 

Ook al is het mogelijk, we raden we dit met de huidige situatie af omwille van drie reden:

• Sterk dalende prijzen
• Terugdraaiende teller werkt als batterij-opslag
• Systeem dient voldoende groot te zijn (lees: heel duur)

Sterk dalende prijzen

De prijs van batterijen daalt jaarlijks ongeveer met 20%. Dit is een trend welke ook bij zonnepanelen merkbaar was enkele jaren terug, al was de daling minder snel. We verwachten dat de prijzen voor batterijen nog fors zullen dalen de komende jaren waardoor ons advies is om nog even te wachten. Studies hebben aangetoond dat de ‘tipping point’ waar batterijen financieel interessant worden rond 2018-2020 ligt.

Terugdraaiende teller werkt als batterij-opslag

In België wordt, wanneer u meer elektriciteit opwekt dan verbruikt, deze elektriciteit terug op het elektriciteitsnet geïnjecteerd en door andere gebruikers genuttigd. Doordat uw netbeheerder de elektriciteit aan dezelfde prijs aankoopt als welke u betaalt, kan het elektriciteitsnet in principe gezien worden als een soort batterij-opslag. Wanneer u meer energie opwekt dan verbruikt wordt deze echter niet vergoedt.

Met de opkomst van de slimme meter wordt er wel gesproken voor het afschaffen of wijzigen van een terugdraaiende teller in ruil voor een vaste compensatie, dus mogelijks wordt het wel meer aantrekkelijker om batterijen te plaatsen.

Systeem dient voldoende groot te zijn 

Wanneer u off-grid bent kan u geen dienst doen op elektriciteit van het net. Met andere woorden, u dient volledig zelfvoorzienend te zijn in uw elektriciteitsverbruik.

Tijdens de winter, wanneer de dagen kort en meestal niet zonnig zijn, kan het heel moeilijk worden om voldoende elektriciteit in de batterijen op te slaan. U dient dan rekening te houden met een batterijsysteem dat gedurende enkele dagen tot 80% van uw verbruik kan dekken.

Indien u gemiddeld 4000kWh per jaar verbruikt komt dit neer op 11kWh per dag. Bij 3 opeenvolgende dagen met weinig zonlicht heeft u dan een batterij-opslag nodig van meer dan 25kWh. Zulke systemen kosten vandaag al snel 13000 Euro, en dit zullen meerdere batterijen zijn (de Tesla Powerwall 2 heeft een capaciteit van 14kWh).

Batterij prijzen

De prijzen voor batterij opslag zijn continu veranderend. Het is daardoor vrijwel onmogelijk om een richtprijs te geven. Belangrijk, net zoals bij een volledige zonnepanelen installatie is om te gaan rekenen naar prijs per kWh en niet louter te kijken naar de prijs van een batterij zonder meer.

Om de prijs te berekenen gebruik je volgende formule:
Prijs per kWh = (batterij prijs / capaciteit * totaal aantal cyclussen * rendement * ontlading percentage)

Vooraleer we dieper ingaan op een voorbeeldberekening is het goed om te kijken wat elke onderdeel in de formule betekent:

• Batterij prijs: De prijs voor welke de batterij wordt verkocht
• Capaciteit: De hoeveelheid energie welke in de batterij kan worden opgeslaan. 
• Totaal aantal cyclussen: Om de levensduur van een batterij uit te drukken kijkt men naar het aantal cyclussen welke gegarandeerd worden door de fabrikant. Dit is de standaard om de levensduur van een batterij aan te duiden.
• Ontlading percentage: Niet elke batterij kan volledig ontladen worden gezien dit de levensduur aanzienlijk verslechtert. Een batterij met 10kWh en ontlading percentage van 50% kan in principe maar voor 5kWh stroom zorgen vooraleer ze opnieuw dient te worden opgeladen. Deze data wordt altijd meegegeven in de specificaties van een batterij. Loodzuur batterijen hebben een laag ontlading percentage.
• Rendement: Het rendement van een batterij geeft aan hoeveel energie er verloren gaat tijdens de ontlading cyclus en hoeveel energie effectief kan worden opgeslaan in de batterij. Een batterij van 10kWh met 90% rendement kan 9kWh aan energie opslaan en gebruiken.

Als voorbeeld nemen we de Tesla Powerwall 2:

• Batterij prijs: 6300 Euro
• Capaciteit: 13.5kWh
• Totaal aantal cyclussen: 3650 (garantie van 1 cyclus per dag gedurende 10 jaar)
• Ontlading percentage: 100%
• Rendement: 90%

Formule: 6300 / (13.5 * 3650 * 0.90 * 1) = 0.14 EUR/kWh

Dit is heel wat goedkoper dan elektriciteit uit het elektriciteitsnetwerk. Maar dan hoeft u wel degelijks een volledige cyclus te gebruiken, wat neerkomt op bijna 5000kWh per jaar.

Batterij merken

Wie zonnepanelen batterij zegt, denkt meteen aan Tesla met de Powerwall. Maar Tesla is lang niet het enige merk, andere (bekende) merken mengen zich in de strijd. 

Tesla

Tesla heeft met de Powerwall de zonnepanelen batterij markt helemaal opengebroken. Inmiddels is er al de tweede generatie Powerwall 2, welke tegenover de eerste Powerwall de prijs per kWh met meer dan de helft heeft doen dalen. 

De Tesla Powerwall 2 is de batterij met laagste €/kWh verkrijgbaar op de markt vandaag. Tesla zegt dat de batterij markt binnen enkele jaren groter zal zijn dan de volledige zonnepanelen markt.

Mercedes Benz

Zo kwam medio 2016 ook Mercedes-Benz met zijn eigen zonnepanelen batterij op de markt. Deze eerste versie heeft een opslag van  2.5kWh en in totaal kunnen er tot 8 batterijen met elkaar verbonden worden.

SMA

Een ander bekend merk, SMA, vooral bekend omwille van zijn oerdegelijk omvormers, heeft nu ook zijn eigen omvormers met geïntegreerde batterij. De Sunny Boy Storage, en voor wie groter wil, de Sunny Island zijn de eerste versies van het bedrijf en gaan van 2.5kWh tot 25kWH wanneer samen verbonden in een batterijpak. 

LG

LG, elektronicareus met een goede reputatie in de zonnepanelen markt, heeft inmiddels ook zijn eigen batterij ontwikkeld, de LG Chem RESU.

Enphase

Het merk bekend om zijn degelijke micro-omvormers komt nu ook met kleine batterijen met een capaciteit van 1.2kWh per batterij. Vooral de specificaties zijn ongekend met een rendement van 96% en ontlading percentage groter dan 95%. Hiermee willen ze de concurrentie aangaan met Tesla.

Geïntegreerde omvormer-batterij

Een opkomende trend is om de batterij te gaan combineren met een omvormer. SMA en Tesla met de Powerwall zijn hier enkele voorbeelden van. Op lange termijn verwachten we dat dit de norm wordt en dat de prijzen hierdoor ook verder zullen dalen.