Hoe dimensioneer je off-grid zonnepanelen met accu voor de Belgische winter?

Off-grid zonnepanelen met accu werken in België alleen betrouwbaar als je het systeem op december dimensioneert, niet op juni. Volgens PVGIS-data levert 1 kWp in Oost-Vlaanderen in december gemiddeld een kwart van de junidagopbrengst, en er zijn winterweken waarin de panelen bijna niets opwekken. Een goed off-grid systeem bestaat daarom uit vier bouwstenen die je samen berekent. De eerste twee zijn voldoende kWp met een doordachte hellingshoek en een batterij voor het nachtverbruik en een korte autonomie. De andere twee zijn een omvormer-lader die zelf het net vormt en een generator met automatische start voor de lange tekorten. De basis is altijd je gemeten kwartierverbruik.

Uit welke onderdelen bestaat een off-grid systeem met zonnepanelen en accu?

Een off-grid installatie heeft geen net om op terug te vallen, dus elk onderdeel moet de volledige last kunnen dragen:

• Zonnepanelen (kWp): de primaire bron. Het aantal volgt uit het winterverbruik, niet uit het jaarverbruik.
• MPPT-laadregelaar: koppelt de panelen aan de DC-kant rechtstreeks aan de batterij (DC-koppeling).
• Off-grid batterij (kWh): meestal lithium-ijzerfosfaat (LFP). Overbrugt de nacht en korte donkere periodes.
• Off-grid omvormer-lader: zet DC om naar 230/400 V AC, vormt het lokale net en laadt de batterij vanuit de generator.
• Generator: de reserve voor lange periodes zonder zon, idealiter met automatische start.
• Sturing en monitoring: in een Victron off-grid systeem stuurt het GX-apparaat onder meer de generator aan. Via monitoring weet je op elk moment hoe het systeem ervoor staat.

Hoe we die onderdelen per project samenstellen, lees je op onze pagina over off-grid systemen op maat. Twijfel je nog tussen volledig los van het net of een tussenvorm? Lees dan eerst ons artikel over wat off-grid precies betekent en welke regels gelden.

Hoeveel leveren zonnepanelen in de Belgische winter echt op?

Wij hebben het nagerekend met PVGIS, de zonne-energietool van het Joint Research Centre van de Europese Commissie. Uitgangspunt: 1 kWp in Hamme, pal zuid, 14% systeemverliezen, stralingsdata PVGIS-SARAH3 (gemiddelden 2005 tot 2023).

Drie conclusies:

• December levert ongeveer 1,1 kWh per kWp per dag, juni ongeveer 4,3 kWh. Een systeem dat in juni ruim volstaat, komt in december tekort.
• Gemiddelden verbergen de echte uitdaging. In de uurreeksen van PVGIS voor 2014 tot 2023 leverde 1 kWp op 35° op 43% van de decemberdagen minder dan 0,5 kWh. De zwakste vijf opeenvolgende dagen (december 2017) brachten samen amper 0,63 kWh per kWp op. De zwakste maand was december 2023, met 18,5 kWh per kWp. Sneeuw op de panelen zit niet in deze cijfers.
• Een steilere hoek helpt in de winter. Op 60° levert dezelfde kWp in december zo’n 20% meer op, tegen ongeveer 5% minder op jaarbasis. In een off-grid systeem is die ruil vaak interessant, want zomeroverschot gaat toch verloren.

Hoe bepaal je de capaciteit van de off-grid accu en het aantal dagen autonomie?

Een batterij die een volledige donkere winterweek overbrugt, is in België zelden verstandig. Wie dat enkel met opslag wil opvangen, betaalt voor capaciteit die het grootste deel van het jaar stilstaat. Wij dimensioneren de batterij daarom op:

• het verbruik buiten de zonne-uren op een representatieve winterdag, gemeten per kwartier;
• een korte autonomie, typisch in de grootteorde van één dag, zodat de generator niet bij elke bewolkte dag moet starten;
• de bruikbare capaciteit en de levensduur. Victron geeft voor zijn LFP-batterijen bijvoorbeeld 2.500 cycli bij 80% ontlaaddiepte en 5.000 cycli bij 50%, telkens tot nog minstens 80% van de nominale capaciteit.

Let ook op de temperatuur. Dezelfde Victron-batterijen mogen enkel laden tussen +5 °C en +50 °C. Een batterij in een onverwarmde loods kan in januari dus net niet laden wanneer je het het meest nodig hebt. Plaats de batterij in een vorstvrije, geventileerde ruimte.

Kies je een Victron MultiPlus-II of een Quattro als off-grid omvormer?

De omvormer-lader is het hart van het systeem. Als Victron Energy Certified Partner werken wij met toestellen zoals de Victron MultiPlus-II en de Quattro. Het belangrijkste verschil zit in de AC-ingangen:

Volgens de datasheet van de MultiPlus-II kun je op die tweede uitgang verbruikers aansluiten die de batterij niet mogen leegtrekken, zoals een boiler. Verder let je op:

• Piekvermogen per fase. Meet dit per kwartier en bekijk ook de aanloopstromen van motoren, compressoren en warmtepompen.
• Continu vermogen, niet het typegetal. Het getal in de naam is een VA-waarde. Victron rekent zelf met het continu vermogen bij 25 °C: een MultiPlus-II 48/3000 levert 2.400 W continu.
• PowerAssist. Bij een zware last vult de omvormer het vermogen van de generator aan met energie uit de batterij. Zo moet de generator niet elke piek alleen dragen.

In onze uitgewerkte off-grid casus voeden drie Quattro 48/8000-toestellen elk één fase van een 3 x 400 V-woning.

Koppel je off-grid zonnepanelen via een MPPT (DC) of via de omvormer (AC)?

Bij DC-koppeling laadt een MPPT-laadregelaar de batterij rechtstreeks.

Bij AC-koppeling hangt een gewone PV-omvormer aan de uitgang van de off-grid omvormer. Dat is handig als er al een installatie ligt, maar er geldt een harde grens. Volgens Victrons factor 1.0-regel mag het PV-vermogen niet groter zijn dan het continu vermogen van de omvormer-lader bij 25 °C. De off-grid omvormer regelt de PV-omvormer dan terug door de frequentie te verhogen. Victron schrijft daarnaast een minimale batterijcapaciteit voor per kWp AC-gekoppelde PV. Beide kunnen ook samen: bestaande panelen AC-gekoppeld, uitbreidingen via MPPT.

Waarom hoort een generator bij een off-grid systeem in België?

Omdat december het ontwerp bepaalt. Een generator met automatische start maakt het verschil tussen een systeem dat meestal werkt en een systeem dat altijd werkt. Een Victron GX-toestel kan de generator via een relais starten en stoppen op basis van onder meer laadtoestand, batterijspanning, AC-belasting of batterijstroom. Voor de laadtoestand stel je een startniveau en een apart stopniveau in. Zo laadt de generator de batterij telkens een eind op, in plaats van steeds kort aan en uit te gaan.

Heb je toch een netaansluiting? Dan kan het net de rol van generator overnemen in een semi off-grid systeem. Volgens het Synergrid-voorschrift C10/11 moet de overgang tussen on-grid en off-grid dan volgens het break-before-make-principe verlopen.

Hoeveel zonnepanelen, batterij en generator heeft een off-grid woning zonder aardgas nodig?

Illustratieve cijfers, afgerond. Een echt ontwerp vertrekt van je eigen kwartiermetingen.

Een vrijstaande woning met warmtepomp verbruikt volgens een meting gemiddeld 18 kWh per dag in december en 8 kWh per dag in juni. Het dak biedt plaats voor 12 kWp op 35°, pal zuid.

• Batterij: 25 kWh LFP, gebruikt tot 80% ontlaaddiepte, geeft 20 kWh bruikbaar. Dat is iets meer dan één gemiddelde decemberdag.
• Zwakste vijf dagen: de 12 kWp leveren samen ongeveer 7,6 kWh, tegenover 90 kWh verbruik. Zonder generator is dit niet te overbruggen.
• Generator: levert hij netto zo’n 6 kW aan het systeem, dan dekt hij het tekort in een gemiddelde december in grofweg 27 draaiuren. In de zwakste december zijn dat er ongeveer 56. Reken er laad- en omvormverliezen bij.
• Hellingshoek: op 60° stijgt de decemberopbrengst naar ongeveer 472 kWh en daalt het gemiddelde tekort naar zo’n 86 kWh, bijna de helft minder generatoruren.

Het zomeroverschot is groot. In een off-grid systeem gaat dat verloren, tenzij je verbruik naar de zomer verschuift. Met de monitoringsoftware zie je wanneer dat overschot er is.

Wil je zien hoe zo’n systeem er in het echt uitziet? Neem dan een kijkje bij onze off-grid referenties, zoals het off-grid buitenverblijf met paardenstal in Kasterlee.