Kunnen Nederlandse woningen ‘off-grid’ met een thuisbatterij?

Enthousiaste reacties op de aankondiging van een nieuwe thuisbatterij en het zonnedak van Tesla. De website Duurzaambedrijfsleven.nl schrijft zelfs dat woningen ‘off-grid’ zouden kunnen. Ik denk dat van het elektriciteitsnetwerk afgaan voor een woning in Nederland heel moeilijk is. En dat er veel meer voor nodig zou zijn dan zonnepanelen en een thuisbatterij. Laten we eens kijken. Ik denk dat de uitkomst van deze blog wordt: ‘Leve het stroomnetwerk!’

Opmerking vooraf om misverstanden te voorkomen: ik heb nergens gezien dat Tesla claimt dat je met een thuisbatterij zonder netwerk kan.  Maarten Keswiel meldt via twitter dat Elon Musk (de baas van Tesla) bij de presentatie (video) van het zonnedak en nieuwe thuisbatterij zei: netwerken worden belangrijker dan ooit, hooguit 1/3e zelf opwekken, rest utility (dus via het netwerk, JV). 

Van het netwerk af, maar welk netwerk dan?

‘Off-grid’, van het netwerk afgaan heeft een grote aantrekkingskracht. Lekker alles zelf doen. Om te kijken of het kan en hoe moeilijk het is, moeten we eerst bedenken over welk netwerk we het hebben. Wat betreft energie zijn de meeste huishoudens in Nederland op twee netwerken aangesloten: elektriciteit en gas. Daarnaast zou je kunnen zeggen dat onze auto’s los-vast op een olie-netwerk zijn aangesloten maar dat laten we hier maar even buiten beschouwing. Sommige woningen in Nederland (5%?) zijn aangesloten op een warmtenetwerk. Dat laten we ook buiten beschouwing. Anders wordt dit geen blog maar een boek…

Van het gasnetwerk af kan

Gas gebruiken we thuis vooral voor verwarming, warm water en koken. Het is nog een tamelijk nieuwe ontwikkeling (los van stadsverwarming), maar een woning kan in Nederland zonder gas. Bij  nul-op-de-meterwoningen gaan de meeste concepten uit van ‘all-electric’ waarbij voor de verwarming een elektrische warmtepomp gebruikt. Bij zulke woningen is het elektriciteitsnetwerk cruciaal zoals we later zullen zien.

En van het elektriciteitsnetwerk af dan?

De suggestie bij ‘off-grid’ met een thuisbatterij is natuurlijk om van het elektriciteitsnetwerk af te gaan. Waarom zou dat niet kunnen? Om maar meteen met de deur in huis te vallen: omdat er in de winter te weinig zon is.  Ter illustratie hieronder een grafiek van de stroomproductie per maand van de zonnepanelen bij ons thuis in 2015 (01=januari, 12=december). In de zomermaanden is de stroomproductie ongeveer 200 kilowattuur (kWh) per maand, terwijl het in januari en december maar een schamele 20 tot 25 kWh is. Over het hele jaar produceren de zonnepanelen ongeveer 75% van ons stroomverbruik. Maar in de winter waarschijnlijk niet meer dan 10% (we hebben nog een ‘domme meter’ dus preciezer weet ik het niet). In onze streken zijn in de winter de dagen nu eenmaal kort, de zon staat laag en het is ook nog eens vaker bewolkt.

stroomproductie-zonnepanelen-thuis-2015-per-maand

Een thuisbatterij is vooral geschikt om overdag als de zon schijnt stroom op te slaan, die dan ’s avonds en ’s nachts gebruikt kan worden. Op een plek op aarde waar de dagen het hele jaar ongeveer even lang duren (dicht bij de evenaar dus) en het vaak mooi weer is, kom je met een thuisbatterij wellicht een heel eind zonder elektriciteitsnetwerk ( weet iemand daar voorbeeld van?). In Nederland echter niet. Zonnepanelen produceren hier ’s winters niet genoeg stroom om het elektriciteitsverbruik van een huishouden te dekken. Als je van het elektriciteitsnetwerk af wilt, dan zul je seizoensopslag moeten hebben. ’s Zomers energie opslaan die je dan ’s winters kunt gebruiken.

Bierviltjes: hoeveel thuisbatterijen heb je dan nodig?

Toen we thuis zonnepanelen kregen in 2014 maakte ik met mijn dochter al eens een hele ruwe berekening van aantal auto-accu’s (ouderwets!) we nodig zouden hebben om zonder netwerk te kunnen. [Om eerlijk te zijn weet ik niet of batterijen erg geschikt zijn voor opslag over zo’n lange periode. Daar gaan we voor dit gedachte-experiment even aan voorbij]

Verschillende mensen maakte betere berekeningen van het aantal thuisbatterijen dat je nodig zou hebben voor seizoensopslag als je van het elektriciteitsnetwerk af zou willen. Hieronder  een aantal voorbeelden.

110 thuisbatterijen van 13,5 kWh voor huishouden met gemiddeld stroomverbruik

Oscar Rysdyk berekende op zijn blog dat er voor een huishouden met een min of meer gemiddeld stroomverbruik van 3600 kWh per jaar 150 thuisbatterijen van 10 kWh nodig zouden zijn. (overigens heeft de nieuwe Powerwall 2 een capaciteit van 13,5 kWh, dan zouden het er 110 zijn)

220 thuisbatterijen voor een all-electric woning

Henri ter Hofte maakte de mooie grafiek hieronder van een doorsnee woning die helemaal op elektriciteit zou gaan draaien. Hier is goed te zien dat dan in de zomer de opwek van stroom (groen) groot is, terwijl in de winter het verbruik (bruin) veel hoger is. Bij deze hypothetische woning zou 3000 kWh aan batterijcapaciteit nodig zijn. Met een thuisbatterij met een capaciteit van 13,5 kWh, zouden dan 220 thuisbatterijen nodig zijn.

hoeveel-thuisbatterijen-voor-all-electric-woning

Superzuinig huis met warmte-opslag: toch nog 37 thuisbatterijen nodig

Op zijn blog beschrijft @plushuis zijn ervaringen met zijn superzuinige ‘Plushuis’: zeer goed geïsoleerd en verwarming met een elektrische warmtepomp. Op het dak 10 kilowatt-piek aan zonnepanelen (dat zullen ongeveer 40 zonnepanelen zijn gok ik). Hij maakte een mooie grafiek die laat zien hoe zijn all-electric Plushuis ’s zomers meer stroom produceert dan er gebruikt wordt. En dat er ’s winters een onherroepelijke ‘winterdip’ is. Dan gebruikt het Plushuis netto elektriciteit uit het net.

plushuis-winterdip

@Plushuis deed in een blog een gedachte-experiment waarbij zijn superzuinige woning van het elektriciteitsnetwerk zou gaan (een gas-aansluiting heeft hij al niet meer denk ik). Zijn Plushuis verbruikt nu in de ‘winterdip’ netto 1700 kWh elektriciteit. Volgens mij zouden daar 126 thuisbatterijen van 13,5 kWh voor nodig zijn. @Plushuis beschrijft dat je dat zou kunnen terugbrengen door warmte op te slaan: zonnecollectoren op het dak die ’s zomers warm water produceren en dat opslaan in een grote tank in de kelder tot het winter is. Dan zou hij nog 500 kWh elektriciteit moeten opslaan. Nog steeds 37 thuisbatterijen. Hij besluit dan ook voorlopig nog maar niet van het stroomnet af te gaan.

Zelf virtueel ‘spelen’ met zonnepanelen en batterij

Op de website van zonatlas kunt u niet alleen zien hoeveel stroom zonnepanelen op uw daken kunnen produceren, maar ook virtueel een batterij installeren. Hieronder ziet u een voorbeeld met 9 zonnepanelen en een batterij van 20 kWh. In januari wordt de batterij overdag nauwelijks opgeladen.

zonatlas-met-batterij-20-kwh-januari

Paar windmolentjes erbij?

Op twitter meldt Gideon Goudsmit zich. Hij heeft een huis met niet alleen een groot aantal zonnepanelen, maar ook 3 kleine windmolens. Windenergie kan een rol spelen om de ‘winterdip’ op te vangen omdat het in de winter gemiddeld meer waait dan in de zomer. Voor het plaatsen van windmolens is echter wel flink ruimte nodig (in mijn stadstuintje thuis past dat niet) en helaas zijn de ervaringen met ‘urban’ windturbines slecht. Als we ’s winters de zon willen aanvullen met windenergie zullen we daarom sowieso een elektriciteitsnet nodig hebben.

Ook Goudsmit heeft een aansluiting op het elektriciteitsnet. Logisch, want hij zal op een zonnige zomerdag waarschijnlijk veel meer stroom produceren dan gebruiken.

gideon-goudsmit-huis

‘All-gas’ woning? 

Jan van der Veer suggereert op twitter  dat een woning best zonder het elektriciteitsnetwerk zou kunnen als de woning een gasaansluiting heeft. Met een stirlingmotor, brandstofcel of gasmotor kan je in principe zelf in principe op elk gewenst moment stroom opwekken. Technisch kan dat vast. Of je er veel mee opschiet is de vraag. Kleinschalige stroomproductie uit fossiele brandstof heeft over het algemeen een laag rendement. Daarnaast willen we van fossiel gas af en als je nog wel een gasaansluiting nodig hebt ben je niet autarkisch. En dat is voor velen de heilige graal van ‘off-grid’.

Conclusie

Een thuisbatterij is vooral geschikt om elektriciteit voor korte tijd op te slaan. Uitstekend geschikt om overdag zonnestroom op te slaan en die ’s avonds te gebruiken. Zie bijvoorbeeld deze blog van de trotse eigenaar van een Tesla thuisbatterij Jan Willem Zwang die in de zomer 26 dagen zonder het stroomnetwerk gekund zou hebben (exclusief zijn elektrische auto).

Batterijen kunnen ook een rol spelen in het opvangen van overschotten of fluctuaties in netwerk. En misschien kan een netwerk van thuisbatterijen daarbij ook een rol spelen. Verder is de snelle ontwikkeling van steeds betere en goedkopere batterijen natuurlijk een ‘gamechanger’ voor elektrische auto’s.

Maar de sommetjes hierboven laten echter dat een thuisbatterij in Nederland verre van voldoende is om van het elektriciteitsnetwerk af te gaan. In de winter (vooral in de ‘donkere weken rond kerst’) produceren zonnepanelen op onze breedtegraad te weinig stroom. Er zou een hele schuur vol thuisbatterijen nodig zijn om die ‘winterdip’ op te vangen.

Leve het elektriciteitsnetwerk!

Het elektriciteitsnetwerk helpt enorm bij de inpassing van variabele duurzame energiebronnen zoals zon. Als er veel zon is dan kun je stroom aan het netwerk leveren en er dus indirect iemand anders blij mee maken. En als het in de winter koud en donker is kun je elektriciteit uit het netwerk halen om je huis te verlichten en als je wilt ook te verwarmen (met een warmtepomp). Juist voor een duurzame energievoorziening lijkt me daarom: leve het elektriciteitsnetwerk!

Advertenties