Om thuisbatterijen eerlijk te kunnen vergelijken, willen we reproduceerbare testdata hebben. In je huis stuurt je P1-meter, die je in je slimme meter steekt, de thuisbatterij aan. Als de P1-meter een overschot rapporteert, kan de batterij opladen. Bij stroomvraag van je huis kan de batterij ontladen.
We hebben via een combinatie van hard- en software de slimme meter buitenspel gezet. We kunnen met onze testopstelling zelf een P1-signaal produceren en daarin precies opgeven welke vermogens aan de thuisbatterijen gecommuniceerd worden. Zo krijgt elke batterij hetzelfde P1-signaal en kunnen we de tests zo vaak als we willen herhalen, steeds met dezelfde data.
:strip_exif()/i/2008471184.jpeg?f=imagearticlefull)
We stellen de thuisbatterijen via hun software in om nul op de meter te houden. Daarmee proberen ze zoveel mogelijk zonne-energie op te slaan en zo min mogelijk energie van het energienet te importeren.
Zo sturen we de batterijen altijd hetzelfde aan, zodat we eerlijke vergelijkingen kunnen maken. Daarmee verschilt onze testopstelling van een installatie thuis: daar zijn nu eenmaal geen twee dagen hetzelfde.
Direct naar
We testen de thuisbatterijen volgens een uitgebreid en vooral reproduceerbaar protocol. Daarmee kunnen we de batterijen direct met elkaar vergelijken. Dankzij een programmeerbaar P1-signaal kunnen we de thuisbatterijen precies vertellen wat we van ze verwachten.
Daarnaast kijken we naar andere variabelen, zoals het installatiegemak en de app. In de app kijken we naar de instelmogelijkheden en het gebruik in de praktijk. Verder horen ook mogelijkheden tot offline gebruik en integratie in je eigen smarthome tot de beoordelingscriteria.
Voor de metingen kijken we naar vijf eigenschappen:
- De capaciteit en het rendement. Die vertellen ons hoeveel bruikbare capaciteit de batterijen hebben en wat het rendement is. Dat laatste wordt de roundtripefficiëntie of rte genoemd.
- Tracking. Zo meten we hoe goed de batterij reageert tijdens normaal gebruik. We gebruiken daarbij een opgenomen profiel met wisselend verbruik en zonneproductie, en kijken hoe goed de batterij 'nul op de meter' kan houden.
- De laad- en ontlaaddrempels. Daarmee bepalen we bij welke vermogens de batterij begint op te laden of te ontladen. Met andere woorden: hoelang blijft de batterij slapen en hoeveel rendement mis je?
- De reactietijd. Je wilt ook een snelle reactietijd, zodat je batterij direct reageert op veranderingen in het elektriciteitsverbruik.
- Warmte. Tijdens ontladen en vooral tijdens laden kan de batterij behoorlijk warm worden. Hoe goed werkt de actieve of passieve koeling van de batterijen?
Capaciteit en rendement
Om de bruikbare capaciteit te meten laden we de batterij op vol vermogen volledig op, ontladen we hem en laden hem weer vol. De energie die meten we tijdens opnieuw opladen, noteren we als bruikbare capaciteit.
We herhalen dit met vermogens van 800W, 500W en 200W. Zo kunnen we, samen met het maximale vermogen, het rendement van de batterijen bij verschillende belasting berekenen. Dat levert de roundtripefficiëntie bij maximaal vermogen, 800W, 500W en 200W op. We berekenen ook een gemiddelde efficiëntie op basis van die cijfers.
Bij een thuisbatterij heb je twee keer rendementsverlies: een keer van het opladen (wisselstroom van het net naar gelijkstroom voor de accucellen) en een tweede keer bij het ontladen (gelijkstroom van de accucellen naar wisselstroom voor het elektriciteitsnet). Daarom wordt de efficiëntie aangeduid met roundtripefficiëntie, dus niet alleen van het opladen of het ontladen.
De roundtripefficiëntie geven we in procenten weer. Een rte van 80 procent betekent dat er van elke 5kWh die de batterij ingaat, 4kWh bruikbare energie uitkomt.
Tracking
Om te testen hoe de batterij reageert op een echte situatie, met steeds wisselende belasting op het net, hebben we een trackingtest ontwikkeld. Die is gebaseerd op meterdata en is daarmee een afspiegeling van een dag met wisselende vraag en aanbod voor de batterij. We laten de thuisbatterij de wisselingen compenseren, zodat de meter per saldo geen stroom afneemt of invoert.
Bij deze test noteren we de afwijking van het geprogrammeerde P1-signaal.
Om dit in cijfers te vertalen, berekenen we de cumulatieve absolute afwijking (cad). We tellen elke watt op waarmee de meter van 0W afwijkt. Een hoge cad betekent dus dat de batterij ons lijntje niet goed volgt. Dat levert ons een afwijking in wattuur op. Hoe meer watturen de thuisbatterij mist, hoe meer je potentieel verliest aan besparingen.
Om te ontdekken of er verschil zit in de afwijking naar boven (te weinig ontladen en dus stroom van het net afnemen) of een verschil naar beneden (te veel ontladen en stroom terugleveren), splitsen we de cijfers. We hebben dus naast de totale cad ook de afwijkingen voor laden en ontladen.
Bovendien berekenen we die cijfers voor de batterijen die zijn ingesteld op het standaardvermogen van 800W, afgeknepen op 2500W en op het volle vermogen van de groep, 3680W dus. We testen dus drie scenario's: een keer met het vermogen van de trace afgekapt op 800W, de tweede afgekapt op 2500W en de derde zonder beperking. In dat laatste scenario is het vermogen van de groep (3680W) de bovengrens.
Een batterij die een hoger vermogen voor opladen en ontladen heeft, kan in het derde scenario de beste score halen. Hij kan dan de hoge vraag of aanbod het best volgen. Om de tracking van de batterijen zonder die hoge piek beter in kaart te brengen, gebruiken we het eerste en tweede scenario. De trace is dan gelimiteerd op 800W of 2500W voor vraag en aanbod.
Drempelwaarden
Om te meten bij welk productieoverschot van de zonnepanelen de batterij begint op te laden, meten we de laaddrempel. We verhogen het overschot elke 30 seconden met 2 watt, tot de batterij begint te laden. Dat vermogen is de laaddrempel.
Om de ontlaaddrempel te bepalen, gaan we de andere kant op. We stellen het P1-signaal zo in dat het verbruik elke 30 seconden toeneemt met 2 watt. Zodra de batterij energie begint te leveren, hebben we de ontlaaddrempel gevonden.
De drempelwaarde kan voor de batterijen lastig zijn: aan de ene kant wil je al bij weinig overschot je batterij gaan laden, zodat je optimaal energie opslaat. Aan de andere kant wil je niet dat je batterij de hele tijd heen en weer stuitert tussen laden en ontladen. Bovendien is de omvormer ontzettend inefficiënt bij lage vermogens, dus moeten fabrikanten kiezen tussen iets lagere rendementen of toch wat opwek en verbruik missen.
Reactietijden
Het stroomprofiel van een huis wisselt continu. Een batterij moet snel hierop kunnen inspelen. Als je nul op de meter wilt houden, is het zonde als je minutenlang vermogen van je zonnepanelen teruglevert. Je slaat dat vermogen dan niet op. En als je batterij vol is en je huis vraagt vermogen, is het net zo zonde als de batterij niet reageert. Dan neem je stroom af van je leverancier in plaats van gratis zonnestroom uit je batterij te benutten.
Reactietijden (en drempelwaardes) spelen uiteraard in de trackingtest ook een rol, maar in deze test isoleren we de reactietijden. Dat doen we door het verbruik een tijd lang op willekeurige momenten plotseling te variëren tussen 200W, 500W, 800W, 1500W en 2500W.
De thuisbatterij moet zo snel mogelijk die 800W gaan compenseren
Daarbij zorgen we voor een constant basisverbruik van 50W, zodat de batterij niet in slaapstand gaat. Dat zou de reactietijden vertroebelen. Omdat het niet erg realistisch is om te verwachten dat de batterij het vermogen tot op de watt nauwkeurig volgt, kijken we wanneer de batterij 90 procent van het gevraagde vermogen levert.
In de plot van de reactietijden geven laten we zien hoe de batterij reageert, inclusief eventuele overshoots of ander afwijkend gedrag. Daarin zie je ook de plot van onze streefwaarde, oftewel de waarde die we via de P1-meter uitsturen. Die laten we op 5 seconden beginnen. In de grafieken eronder zie je hoe lang het duurt tot de batterijen 90 procent van die streefwaarde hebben behaald.
Warmte
Tijdens laden en ontladen treden verliezen op. Die zie je terug in de rte en de bruikbare capaciteit van de batterijen. Die verliezen komen vrij als warmte: tijdens het laden en ontladen warmen de batterijen op. Om dat te testen laten we de batterijen zes uur lang met 800W en met hun maximale vermogen opladen en weer ontladen.
Dat doen we in blokken van 30 minuten: 30 minuten opladen, 30 minuten ontladen, en dat twaalf keer. We gebruiken voor de temperaturen de interne sensoren van de batterijen en beginnen altijd met koude batterijen. Daarbij kijken we ook of de vermogens afnemen naarmate de temperaturen stijgen. De warmtetest voeren we uit bij een omgevingstemperatuur van 22 graden.
Aan het eind van de warmtetest maken we ook foto's van de batterijen met onze FLIR warmtebeeldcamera. Aangezien sommige thuisbatterijen actieve koeling hebben, meten we ook de geluidsproductie, met een Brüel & Kjær 2238-geluidsmeter op 50cm afstand. Let wel: gezien de omvang en veilige testlocatie van de batterijen doen we dit niet in onze geluidsdichte ruimte, maar in de testruimte. Het geluidsplafond ligt daar hoger.
Eigenverbruik
Het batterymanagementsysteem (BMS) en de overige elektronica (die bijvoorbeeld zorgt voor communicatie met de P1-meter en de app) hebben ook stroom nodig. Als die stroom van het stroomnet komt, heeft dat invloed op het vermogen van de batterij om nul op de meter te houden. Maar als die uit de batterij zelf moet komen, heeft dat een nadelige invloed op het rendement.
Daarom meten we wat de thuisbatterijen zelf verbruiken. Dat splitsen we uit in gebruik van de eigen accu en gebruik vanuit het net. In de testdata vermelden we het totaal, maar dat bestaat dus uit twee componenten. Bij opvallende verdelingen tussen die twee melden we dat natuurlijk ook.
De data voor het eigenverbruik is afkomstig uit langdurige metingen in rust. Tussen de rendementstests door koelt een batterij vaak ruim een dag af. Uit de afname van de laadstatus, telemetrie van het eigen bms en metingen van onze Shelly leiden we over lange periodes het gemiddelde eigenverbruik af.
Feedback?
We hebben de afgelopen maanden hard gesleuteld aan een manier om thuisbatterijen uitgebreid en vooral reproduceerbaar en onderling vergelijkbaar te testen. We hopen jullie op deze manier van waardevolle informatie te kunnen voorzien, maar we staan zoals altijd open voor suggesties!
Redactie: Willem de Moor • Eindredactie: Marger Verschuur
:strip_icc():strip_exif()/i/2008471170.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2008470628.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2008470630.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2008470640.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/u/78725/train-icon3.jpg?f=community)
