Stappenplan bepalen grootte zonnepaneel, laadregelaar, omvormer en accucapaciteit

Je wilt zelf op basis van een 12V accu 230V autonoom elektriciteit opwekken met een 230V omvormer. Hoe groot moet de capaciteit van de accu zijn in Ah? En de capaciteit van het zonnepaneel in Wp? Hoeveel vermogen in Watt moet de 12V naar 230V omvormer zijn? Wat houdt de autonomietijd in? We geven je in dit artikel handvatten en berekeningen om zelf een autonome elektriciteitsopwekking te berekenen.

Stap 1: bepaal je verbruik

We gaan in dit stappenplan uit van drie denkbeeldige gebruikers: gebruiker A, gebruiker B en gebruiker C. We moeten als eerste berekenen hoeveel vermogen (in Watt) en hoeveel energie (in Wh = Watt hour = Watt x uur) ze gebruiken.

Gebruiker A

Gebruiker B

Gebruiker C

De drie denkbeeldige gebruikers hebben dus onderstaande energiebehoefte:

Gebruiker A: 58 Watt, 124 Wh per dag
Gebruiker B: 137 Watt, 346 Wh per dag
Gebruiker C: 1575 Watt, 575 Wh per dag

Stap 2: bepaal vermogen 12V naar 230V omvormer

Gebruiker A heeft een omvormer nodig met een minimaal te leveren vermogen van afgerond 60 Watt. In de praktijk zal dit een omvormer van 100 a 200 Watt zijn.

Gebruiker B heeft een omvormer nodig met een minimaal te leveren vermogen van afgerond 140 Watt. In de praktijk zal dit een omvormer zijn van zo'n 200 Watt.

Gebruiker C heeft een omvormer nodig met een minimaal te leveren vermogen van afgerond 1600 Watt. In de praktijk zal dit een omvormer zijn van zo'n 1750 a 2000 Watt.

Stap 3: bepaal de accu capaciteit

Weet dat je een accu nooit helemaal moet ontladen. Dat is funest voor een accu. De levensduur wordt daarmee aanzienlijk bekort. Daarom gaan we in dit voorbeeld uit dat de accu maar voor 50% ontladen wordt. De benodigde accucapaciteit die we hieronder uitrekenen, vermenigvuldigen we daarom steevast met een factor twee (omdat we maar 50% van de accucapaciteit willen gebruiken). Wanneer je strikt naar het gebruik per dag kijkt zal:

• Gebruiker A: 124 Wh / 12 V x 2 = 20,7 Ah accu capaciteit nodig hebben. Praktisch wordt dit 20 Ah a 30 Ah.
• Gebruiker B: 346 Wh / 12 V x 2 = 57,7 Ah accu capaciteit nodig hebben. Praktisch wordt dit 60 Ah a 80 Ah.
• Gebruiker C: 575 Wh / 12 V x 2 = 95,8 Ah accu capaciteit nodig hebben. Praktisch wordt dit 100 Ah a 120 Ah.

Stap 4: bepaal de autonomietijd

In stap drie hebben we de accucapaciteit bepaalt die nodig is om vanuit de accu precies één dag "te overleven". Dat is: de energie die je onttrekt op een dag uit de accu is ongeveer gelijk aan de hoeveelheid energie die de zonnepanelen leveren aan de accu. Dat is dus min of meer in balans.

Maar niet iedere dag zal de zon volop schijnen en je accu zal dus na een dag met wel volledig verbruik maar weinig zonneschijn niet geheel geladen zijn. Op hele sombere dagen mag je blij zijn dat je 10% haalt van de opbrengst van een zonnige dag. Denk ook aan het verschil tussen zomer en winter. In de winter staat de zon zo laag dat de opbrengst maar 10% ten opzichte van de zomer opbrengst. Je kan zeggen, goed, mocht ik een zeer bewolkte dag meemaken dan pas ik mijn verbruik hierop aan, maar dat zullen soms zeer drastische maatregelen noodzakelijk zijn! Dat houdt in dat je soms alleen nog maar een lampje laat branden maar alle andere apparaten uit laat. Wil je meer luxe dan bepaal je nu hoeveel reservecapaciteit je wilt hebben. Ga je uit van 1 zonloze dag, of twee zonloze dagen, of ...?

Gebruiker A bepaalt dat hij zijn verbruik drastisch aanpast en alleen maar dat verbruikt wat zijn zonnepanelen opbrengen. Dit houdt in dat zijn autonomietijd 1 dag is en zijn accucapaciteit 20 a 30 Ah blijft (na een zonloze dag zal zijn accu nog maar voor 50% geladen zijn, want verder wil je de accu niet ontladen. Natuurlijk kan je eens een keer over die grens gaan, maar dat moet een uitzondering zijn en geen regel).

Gebruiker B bepaalt dat hij een autonomietijd wil hebben van twee dagen. Dus de eerste dag is een zwaar bewolkte dag en wordt de accu vrijwel niet geladen. De acculading zakt op die bewolkte dag van 100% naar bijvoorbeeld 80%. De tweede dag is ook slecht en de lading van de accu zakt bijvoorbeeld zelfs tot 60%. Als het morgen geen goed weer is dan heeft gebruiker B een probleem want normaal gesproken willen we dat de accu niet verder dan 50% ontladen wordt en bij zwaar bewolkt weer zou dit dan wel gebeuren. Gelukkig is de derde dag weer goed zonnig en wordt de accu weer volledig geladen. Gebruiker B heeft dus twee zonloze dagen overbrugt. Een autonomietijd dus van twee dagen. We hadden uitgerekend dat 60 Ah voldoende zou zijn voor een dag. Om twee dagen te overbruggen moet gebruiker B omzien naar een accu van 120 Ah en 12 Volt. Dat is een flink zware accu. Mogelijk dat hij kiest voor twee accu's parallel te schakelen van 60 Ah elk dat is namelijk ook 120 Ah bij elkaar.

Gebruiker C wil minimaal drie autonome dagen hebben. Zijn oorspronkelijke accucapaciteit was 100 Ah, dus nu moet hij kiezen voor accu's met een capaciteit van 300 Ah. In de praktijk zijn dat bijvoorbeeld drie accu's van 100 Ah van 12 Volt die parallel geschakeld zijn.

Stap 5: bepaal vermogen zonnepaneel

Nu we weten wat de capaciteit van de accu moet zijn gaan we berekenen hoeveel vermogen het zonnepaneel moet hebben om de accu weer op te laden. We gaan in onderstaande berekeningen uit van een zomerse situatie dat minimaal 3 uur zonneschijn is.

Gebruiker A moet per dag 124 Wh energie uit zijn zonnepanelen halen. Per uur zonneschijn is dat dus 124 Wh / 3 uur = 41 Watt. Een zonnepaneel met een vermogen van 50 Wp is dan een goede keuze.

Gebruiker B moet op een dag met zijn zonnepaneel 350 Wh ophalen. Omdat hij heeft gekozen voor een autonomietijd van twee dagen moet hij echter op één dag de accu volladen, dus 700 Wh. Uitgaande van 3 uur zonneschijn hebben we een zonnepaneel vermogen nodig van 700 Wh / 3 uur = 233 W. Een zonnepaneel van 250 Wp lijkt dan een goede keus. Mogelijk twee zonnepanelen van 125 Wp parallel.

Gebruiker C heeft gekozen voor drie autonome dagen. Zijn energieverbruik per dag was 575 Wh. Dus moeten zijn zonnepanelen op een dag 3 x 575 Wh ophalen. Dat is dus 1665 Wh en dat in 3 uur. Dat is dus 1665 Wh / 3 uur = 555 Watt. Drie zonnepanelen van 200 Wp piek parallel geschakeld lijkt hier een goede keuze.

Stap 6: bepaal maximale stroom laadregelaar

Als laatste stap moeten we de maximale stroom van de laadstroomregelaar bepalen want iedere laadregelaar heeft een bepaalde maximale stroom die kan vloeien tussen zonnepaneel en accu. De maximale stroom van een zonnepaneel kan je terugvinden in de documentatie / specificatie van het zonnepaneel.

Gebruiker A heeft een 50 Wp zonnepaneel. Die zal een maximale stroom leveren van ongeveer 2 Ampère. Een laadstroomregelaar van 5 of 10 Ampère maximaal is een passende keuze.

Gebruiker B heeft 350 Wp aan zonnepanelen. Die leveren ongeveer 12 Ampère. Een laadregelaar van 15 of 20 Ampère is hier een juiste keuze.

Gebruiker C heeft 600 Wp aan zonnepanelen. Die leveren ongeveer 20 Ampère. Een laadregelaar van 25 of 30 Ampère is dan een passende keuze.