5 Laagspanning of hoogspanning

Vermogen (W) is spanning (V) maal stroom (A). Wil je hetzelfde vermogen, dan daalt de stroom naarmate de spanning stijgt.

De spanning van een batterij ontstaat door cellen in serie te schakelen. Een LFP-cel (lithium-ijzerfosfaat) geeft nominaal 3,2 V, dus zestien cellen geven 51,2 V. Voor 400 V heb je rond 125 cellen in serie nodig.

De HTW Berlin merkt op dat batterijen steeds grotere cellen gebruiken. Voor 10 kWh zijn er dan minder cellen in serie nodig, en dat geeft een lagere spanning per kWh. Sommige fabrikanten bouwen daarom een DC/DC-omzetter, een spanningsomzetter, in de batterij. Dat kost rendement in de batterij zelf.

Een 48 V-batterij valt dus onder zeer lage spanning. Een "hoogspanningsbatterij" van 200 tot 600 V valt elektrotechnisch nog onder laagspanning. De markttermen LV en HV hebben geen wettelijke definitie.

Die indeling komt uit de internationale norm IEC 60364, waarop NEN 1010 gebaseerd is. Voor de bescherming tegen aanraking geldt 120 V gelijkspanning als grens voor zeer lage spanning. Daarboven zijn andere beveiligingsmaatregelen nodig, en die moet je installateur volgens NEN 1010 toepassen. Een wettelijke keuring achteraf zoals in België bestaat in Nederland niet. Hoe je toch zekerheid krijgt over de installatie, lees je in NEN 1010 en inspectie.

[FIGUUR: meetlat met drie spanningszones]

Hoeveel stroom er loopt bij hetzelfde vermogen, reken je uit met I = P ÷ U. De spanningen 192, 307 en 512 V komen uit de HTW-test, 51,2 en 400 V zijn typische waarden voor laag- en hoogspanning.

Bij dezelfde stroomdichtheid groeit de nodige kabeldoorsnede mee met de stroom. Bij 400 V heb je zo bijna acht keer minder koper nodig dan bij 51,2 V, voor hetzelfde vermogen. De juiste doorsnede bepaalt de installateur volgens NEN 1010 en de voorschriften van de fabrikant.

[FIGUUR: dikke tegenover dunne kabels]

Hoge batterijspanningen verbeteren het rendement van de omvormer, schrijft de HTW Berlin in haar Stromspeicher-Inspektion 2026. Een extra spanningsomzetter in de batterij voegt dan weer verliezen toe, die het batterijrendement verlagen.

Bij 12 geteste systemen liep het gemiddelde batterijrendement (gelijkstroom, lader en ontlader inbegrepen) van 87,9 % tot 97,1 %. Zes van de 12 haalden meer dan 95,7 %. Bij het laagste systeem is een ingebouwde DC/DC-omzetter een van de oorzaken. Laag- en hoogspanning systematisch vergelijken doet de test niet.

Hybride omvormers, die de batterij rechtstreeks aan de gelijkstroomkant koppelen, zijn volgens HTW-auteurs vooral voordelig met hoogspanningsbatterijen, omdat de omzettingsverliezen er lager zijn. In Duitsland was in 2022 driekwart van de nieuwe systemen met zonnepanelen en batterij gelijkstroomgekoppeld. Het verschil tussen de twee koppelingen lees je in AC- of DC-gekoppeld en Hybride omvormer.

Vanaf 2027 telt dat rendement zwaarder dan vroeger. Elke kWh die bij het omzetten verloren gaat, moet je 's avonds van het net kopen, inclusief energiebelasting.

Bij laagspanning schakel je modules van dezelfde spanning parallel. De spanning blijft gelijk, de capaciteit stijgt.

Bij hoogspanning gaan de modules in serie, in een string. In de HTW-test hadden de benoemde systemen modules van 1,7 tot 3,3 kWh, met per string een toegelaten bereik van 2,5 tot 20 kWh, afhankelijk van het systeem. Met elke module stijgt de spanning, en die moet binnen het spanningsbereik van de omvormer blijven.

Ook de garantie speelt mee. Bij sommige fabrikanten vervalt ze als je een module meer dan 12 maanden na de eerste inbedrijfstelling toevoegt. Bij andere kan uitbreiden binnen 2 jaar, na meer dan 5 jaar of onbeperkt. Dat vraag je dus vooraf na; meer in Levensduur en garantie.

Breid je uit, dan pas je ook de registratie op energieleveren.nl aan, want het vermogen of de capaciteit verandert. Een keuring is in Nederland niet verplicht, maar de uitbreiding moet wel aan NEN 1010 voldoen. Hoe dat loopt, staat in Bijplaatsen bij bestaande panelen en Aanmelden via energieleveren.nl.

Een batterij werkt alleen met omvormers die haar spanningsbereik en haar communicatieprotocol ondersteunen. De HTW noemt per omvormer hoeveel batterijen van andere fabrikanten ermee werken: 4 tot 18 bij de vier omvormers die dat opgeven. Dat moet je dus per combinatie nakijken. Het gesprek tussen batterij en omvormer loopt via het BMS, het batterijbeheersysteem, dat we uitleggen in Het batterijbeheersysteem (BMS).

Een woning in Den Haag met een eenfase-aansluiting heeft een batterij die 5 kW levert. Of dat vermogen op één fase mag, hangt aan de eisen van de netbeheerder en aan de aansluiting; dat kijkt de installateur na (meer in Netbeheerderseisen).

We gaan uit van een batterij op 3 m van de omvormer, dus 6 m kabel heen en terug. De kabel is koper met een doorsnede van 25 mm², een aanname. De soortelijke weerstand van koper is 0,0172 ohm·mm²/m bij 20 °C. Dat geeft een weerstand van 0,0172 × 6 ÷ 25 = 0,0041 ohm.

In beide gevallen is het kabelverlies klein. Het verschil zit in het materiaal en de onderdelen die 100 tot 200 A moeten dragen, zoals zekeringen, aansluitklemmen en de kabel zelf, en in het rendement van de omzetting in de omvormer. Een extra DC/DC-omzetter in de batterij weegt zwaarder op het totale rendement dan het kabelverlies: de HTW-test toont 87,9 % tot 97,1 % batterijrendement over 12 systemen.

Welke spanning bij jou past, volgt uit de omvormer die je al hebt of kiest. Dat ziet een installateur pas goed als hij ter plaatse kijkt wat er in je meterkast en op zolder hangt. De MYNRG Check rekent ondertussen met jouw verbruik.

Een 48 V-batterij lijkt onschuldig door haar lage spanning, maar ze werkt met grote stromen: bij 5 kW bijna 100 A, bij 10 kW bijna 200 A. Het aandachtspunt verschuift dan van schokgevaar naar die stromen. Volgens de Europese batterijverordening moeten batterijen onder meer getest zijn op externe kortsluiting (bijlage V).

De HTW-cijfers gaan over Duitsland, waar alle benoemde systemen boven 120 V zitten. Voor Nederland bestaat er geen cijfer over het aandeel laag- en hoogspanning, en die acht systemen geven geen representatief beeld van wat hier verkocht wordt.

• Spanningsvenster. De batterijspanning schuift mee met het laadniveau. Bij LFP is de curve vlak. De omvormer moet het volledige bereik aankunnen.
• DC/DC-omzetter in de batterij. Volgens de HTW verklaart die mede het lage batterijrendement van een van de geteste systemen (87,9 %).
• Beveiliging aan de gelijkstroomkant. Boven 120 V gelijkspanning horen maatregelen als een geschikt aardingsstelsel, isolatiebewaking of automatische uitschakeling bij een fout. Welke precies, bepaalt de installateur volgens NEN 1010 en de handleiding van de fabrikant.
• Vermogen en aansluiting. Het wisselstroomvermogen van de omvormer moet passen binnen je aansluiting (bijvoorbeeld 1x35A of 3x25A) en binnen de eisen van de netbeheerder, of de batterij nu laag- of hoogspanning is. Meer in De juiste capaciteit.
• C-rate. Het vermogen (kW) gedeeld door de capaciteit (kWh). Een batterij van 10 kWh met 10 kW zit rond 1.

• HTW Berlin en aquu, Stromspeicher-Inspektion 2026
• HTW Berlin (Weniger, Orth, Meissner), elektro.net 12/2023
• NEN, NEN 1010 Elektrische installaties voor laagspanning
• Verordening (EU) 2023/1542 (batterijverordening)