kWh en kW: waarom een grote batterij te weinig vermogen kan hebben

Een batterij van 48 kWh kan te weinig zijn. Niet omdat er te weinig in past, maar omdat er te weinig uit kan.

Uit die 48 kWh valt namelijk niet af te leiden hoeveel vermogen het systeem kan leveren. Dezelfde batterij achter een omvormer van 5 kW gedraagt zich heel anders dan achter 30 kW. Voor een woning bepaalt dat bijvoorbeeld hoeveel apparaten je tegelijk uit de batterij kunt voeden. Voor een bedrijf kan het bepalen of een vermogenspiek daadwerkelijk kan worden afgevlakt.

Wie batterijopslag vergelijkt, moet daarom altijd naar twee grootheden kijken: capaciteit in kilowattuur (kWh) en vermogen in kilowatt (kW).

kWh en kW: twee verschillende grootheden

Kilowattuur (kWh) is een hoeveelheid energie. Het zegt hoeveel energie een batterij kan opslaan of leveren voordat die energievoorraad is opgebruikt.

Kilowatt (kW) is vermogen. Het zegt hoeveel energie je op een bepaald moment kunt leveren of opnemen.

Een bruikbare vergelijking is een watertank. De inhoud van de tank staat voor kWh. De maximale waterstroom door de leiding staat voor kW. Een grote tank met een smalle leiding bevat veel water, maar kan het niet snel afgeven. Een kleinere tank met een brede leiding kan juist korte tijd veel leveren.

De relatie is eenvoudig:

energie (kWh) = vermogen (kW) × tijd (uur)

Een apparaat van 2 kW dat drie uur draait, gebruikt 6 kWh. Een systeem dat continu 10 kW levert, heeft voor twee uur op vol vermogen theoretisch 20 kWh nodig.

In de praktijk is iets meer batterijcapaciteit nodig. Niet alle nominale capaciteit is altijd bruikbaar en bij laden, ontladen en omvormen ontstaan verliezen.

De zwakste schakel bepaalt het werkelijke vermogen

Niet één onderdeel bepaalt het maximale vermogen van een batterijsysteem.

De batterijcellen hebben een maximale laad- en ontlaadstroom. Het BMS bewaakt die grenzen. Ook kabels, zekeringen en verbindingen moeten het gevraagde vermogen aankunnen. De omvormer bepaalt vervolgens hoeveel elektrisch vermogen aan de AC-zijde beschikbaar is.

De laagste grens in die keten bepaalt wat je er in de praktijk uit haalt.

Een batterij kan bijvoorbeeld technisch 20 kW leveren terwijl de aangesloten omvormer maximaal 10 kW aankan. In dat geval is voor de gebruiker 10 kW de praktische grens. Andersom kan een zware omvormer weinig met een batterij waarvan het BMS of de cellen een lagere ontlaadstroom toestaan.

Bij een driefasige installatie telt bovendien hoe het vermogen over de fasen verdeeld is. Een totaal systeemvermogen van bijvoorbeeld 15 kW betekent niet automatisch dat op één afzonderlijke fase ook 15 kW beschikbaar is.

Thuis: capaciteit én gelijktijdig vermogen tellen

Bij thuisbatterijen gaat veel aandacht naar de capaciteit. Dat is logisch als het doel is om zonnestroom van overdag te bewaren voor de avond en nacht. Hoe meer energie je wilt verschuiven, hoe meer bruikbare kWh je nodig hebt.

Maar vermogen wordt belangrijk zodra meerdere grote verbruikers tegelijk draaien.

Stel dat een woning op een bepaald moment 10 kW vraagt doordat een warmtepomp, oven en laadpunt gelijktijdig actief zijn. Kan het batterijsysteem maximaal 5 kW leveren, dan moet de overige 5 kW uit het elektriciteitsnet komen. Een grotere energievoorraad verandert daar niets aan zolang het maximale vermogen gelijk blijft.

Dat onderscheid is ook belangrijk bij noodstroom. Een batterij kan voldoende energie bevatten om essentiële apparatuur vele uren te voeden, maar het systeem moet dat vermogen op dat moment ook kunnen leveren.

Daarbij spelen meer zaken dan alleen kW en kWh. Denk aan de mogelijkheid om bij netuitval veilig van het openbare net los te koppelen, het aantal fasen dat als noodstroom beschikbaar blijft en eventuele korte inschakelpieken van apparaten.

Een driefasige netaansluiting betekent dus niet automatisch dat een batterijsysteem bij stroomuitval ook de volledige woning op drie fasen kan blijven voeden.

Zakelijk: vermogen kan direct financiële waarde hebben

Bij bedrijven kan vermogen een extra dimensie krijgen doordat netbeheerkosten bij grotere aansluitingen deels aan vermogen zijn gekoppeld.

Welke kosten precies gelden, hangt af van de netbeheerder, aansluitcategorie en tariefstructuur. Bij veel grootverbruikaansluitingen spelen onder meer het gecontracteerde transportvermogen en, afhankelijk van de categorie, een gemeten maximumvermogen een rol.

Met een batterij kun je zulke vermogenspieken beperken. Dat heet peak shaving.

Daarvoor moet een systeem twee dingen kunnen:

1. voldoende kW leveren om het verschil tussen de normale belasting en de gewenste piek te overbruggen
2. dat vermogen lang genoeg volhouden.

Dat tweede punt onderschatten de meeste mensen. Een hoge piek die maar enkele minuten duurt vraagt een heel ander batterijsysteem dan dezelfde vermogensvraag die uren aanhoudt.

Voor een betrouwbare zakelijke dimensionering zijn kwartierdata of andere meetgegevens daarom veel waardevoller dan alleen het jaarverbruik. Het jaarverbruik vertelt hoeveel energie een bedrijf gebruikt, maar niet wanneer en hoe hoog de vermogenspieken zijn.

Een lagere technische piek betekent overigens niet automatisch dat je het gecontracteerde vermogen ook mag verlagen. Dat is een aparte afspraak met je netbeheerder. Overschrijd je de nieuwe waarde, dan volgt een correctie.

De ontbrekende grootheid: hoe lang duurt de piek?

Capaciteit en vermogen komen samen in de tijdsduur.

Stel dat een bedrijf een piek met 80 kW wil verlagen.

Bij een piek van tien minuten is daarvoor theoretisch nodig:

80 kW × 10/60 uur = 13,3 kWh

Houdt dezelfde extra belasting drie uur aan, dan wordt dat:

80 kW × 3 uur = 240 kWh

Het gevraagde vermogen is in beide situaties hetzelfde: 80 kW. De benodigde energiecapaciteit verschilt echter met een factor achttien.

Bovenop die theoretische behoefte komen in werkelijkheid nog de bruikbare ontlaaddiepte, de omzettingsverliezen, de laadstatus die je wilt overhouden en eventuele reserve.

Daarom geldt grofweg:

• korte, hoge pieken vragen vooral veel vermogen
• lange pieken vragen naast vermogen ook veel capaciteit

Een systeem met veel kWh maar weinig kW kan een hoge piek onvoldoende afvlakken. Een systeem met veel kW maar weinig kWh kan de gewenste reductie wel inzetten, maar mogelijk niet lang genoeg volhouden.

Een handige aanvullende maat: C-rate

Bij batterijen wordt soms ook een C-rate genoemd. Die geeft de verhouding aan tussen vermogen en capaciteit.

Een batterij van 48 kWh die met 24 kW wordt ontladen, wordt op dat moment met ongeveer 0,5C belast. Zou diezelfde 48 kWh met 48 kW worden ontladen, dan is dat ongeveer 1C.

De C-rate kan helpen om batterijen technisch te vergelijken, maar zegt nog niet wat het complete systeem aan de AC-zijde kan leveren. Ook de beperkingen van BMS, omvormer, bekabeling, temperatuur en software blijven gelden.

Zo lees je een offerte voor batterijopslag

Kijk bij een aanbieding niet alleen naar het grootste getal op de eerste pagina. Dit zijn de gegevens die je nodig hebt om te vergelijken:

Voor zakelijke toepassingen komt daar nog een vraag bij: op welke meetdata is de dimensionering gebaseerd? Een batterij voor peak shaving dimensioneren op alleen het jaarverbruik is onvoldoende. De hoogte, duur en frequentie van de werkelijke pieken zijn bepalend.

Wat betekent dit voor de juiste batterij?

Er bestaat geen vaste verhouding waarbij een bepaald aantal kWh vanzelf bij een bepaald aantal kW hoort.

Voor een huishouden dat vooral zonnestroom naar de avond wil verschuiven, kan de benodigde energiecapaciteit de belangrijkste factor zijn. Bij een woning met zware gelijktijdige belastingen of uitgebreide noodstroomwensen kan juist het vermogen doorslaggevend worden.

Bij een bedrijf dat korte vermogenspieken wil reduceren, kan een relatief beperkte batterijcapaciteit met veel omvormervermogen effectief zijn. Bij langdurige productiepieken is juist veel meer energie-inhoud nodig.

De juiste dimensionering begint dus niet bij de vraag hoeveel kWh je wilt kopen, maar bij drie vragen:

hoeveel energie moet worden verschoven, hoeveel vermogen moet op hetzelfde moment beschikbaar zijn en hoe lang moet dat vermogen worden volgehouden?

De korte versie

kWh zegt hoeveel energie er beschikbaar is. kW zegt hoeveel vermogen je op hetzelfde moment kunt leveren. De tijdsduur bepaalt hoeveel capaciteit je voor dat vermogen nodig hebt.

Een goede batterij is daarom niet simpelweg de batterij met de meeste kWh. Het is het systeem waarin capaciteit, vermogen en gebruiksprofiel bij elkaar passen.

In onze rekenhulp kun je beide kanten bekijken. De particuliere berekening laat zien wat verschillende opslagcapaciteiten doen met je eigen verbruik en je besparing. In de zakelijke modus komen vermogen, piekduur en peak shaving erbij, met de uitkomst welke van de drie je afvlakking begrenst.