TIANON Case Study: 8,4 kWp zonne-energie, 20 kWh LiFePO4 & 6,5 kW hybride omvormer met schokveilig ontwerp

Projectoverzicht

Een gezinswoning met een energieprofiel in boerderijstijl had behoefte aan een betrouwbaar off-grid-geschikt energiesysteem. Het huishouden gebruikt een breed scala aan apparaten – van een vriezer van 250 W tot een boosterpomp van 1.100 W – en verschillende hiervan zijn inductieve motorbelastingen met hoge aanloopstromen. De werkelijke ontwerpopgave was niet het optellen van de vermogens van de apparaten, maar het ontwerpen rond drie verschillende energiecijfers: continu draaiend vermogen, maximale gelijktijdige vraag en aanloopstroom.

TIANON ontwierp een hybride zonne-energiesysteem dat is gekoppeld aan het net en dat fotovoltaïsche opwekking, batterijopslag en automatische back-up combineert, gedimensioneerd om de maandelijkse elektriciteitsrekening te verlagen en tegelijkertijd het huis draaiende te houden tijdens netuitval.

Energieverbruikanalyse

De eerste stap was het omzetten van elke belasting naar dagelijkse energie (nominaal vermogen * gebruiksuren per dag). Deze tabel vormt de basis voor alle latere dimensioneringsbeslissingen.

Vier verschillende energiecijfers moeten hier worden gescheiden, en het verwarren ervan is de meest voorkomende dimensioneringsfout:

• Nominaal (typeplaatje) vermogen — het aangesloten totaal: 5.678 W. Alleen al het optellen hiervan is verkeerd.
• Operationeel / draaiend vermogen — werkelijke gelijktijdige vraag: ongeveer 4,0 kW na een diversiteitsfactor van ~0,7, omdat niet elk apparaat tegelijkertijd draait.
• Start / piekvermogen — de momentane aanloopstroom van motorbelastingen. Een direct-op-lijn inductiemotor kan 3-7 keer zijn nominale stroom trekken voor een fractie van een seconde.
• Maximale gelijktijdige belasting — de continue belasting die de omvormer moet kunnen leveren: ≈4,0 kW.

Motorbelastingen – de boosterpomp (1.100 W), waterpomp (750 W), wasmachine (800 W), vriezer (250 W) en koelkast (150 W) – werden afzonderlijk behandeld voor aanloopgedrag. Alleen al de boosterpomp kan bij het opstarten ongeveer 4.400 W vragen (≈4* nominaal). Ontwerpen voor gelijktijdige worst-case aanloop wijst daarom op een aanloopbereik van ongeveer 8-10 kW – ver boven de simpele som van draaiende wattages.

Systeemontwerp & Materiaalkeuze

PV-array. Minimale array = 18,04 kWh/dag ÷ (3,5 piekzonuren * 0,8 systeemverlies) ≈ 6,44 kWp. TIANON raadt 8,4 kWp (14 * 600 W N-type TOPCon monokristallijne modules) aan om conversieverliezen, batterijladen en langdurige degradatie met een ruime marge te dekken.

Batterij. Met ongeveer de helft van de dagelijkse energie die 's nachts wordt verbruikt en een doel van één dag autonomie, is ongeveer 18 kWh aan bruikbare opslag vereist. Bij 80% ontladingsdiepte is dit gelijk aan ≈22,5 kWh. TIANON specificeert 20,48 kWh LiFePO4 (4 * 5,12 kWh wandmontage-eenheden) – een veilige, hoogcyclische, thermisch stabiele chemie met een geïntegreerd BMS.

Hybride omvormer. Een 6,5 kW netgekoppelde hybride omvormer dekt de ≈4,0 kW continue belasting met ruime marge en ongeveer 13 kW piekvermogen om de pompen te starten. Het coördineert PV, batterij, net en back-up in één unit.

Balance of system (DC/AC-zijde). DC: stringcombinatiebox, DC-scheider, Type 2 DC SPD (1.000 V), 15 A stringzekeringen, MC4-connectoren en montagerails. AC: AC-scheider, AC SPD, netkoppelingonderbreker, RCD en hoofdverdeelpaneel. Plus een compleet aardingssysteem, kabelbeheer en bliksembeveiliging.

Zonne-opwekking & Batterijback-up

• Dagelijkse opwekking: 8,4 kWp * 3,5 uur * 0,8 ≈ 23,5 kWh/dag
• Maandelijkse opwekking: ≈ 706 kWh
• Jaarlijkse opwekking: ≈ 8.470 kWh

Gedurende de dag voedt PV de belastingen direct en laadt de batterij op; eventueel overschot wordt naar het net geëxporteerd. 's Nachts levert de LiFePO4-bank stroom aan het huis. Bij een netstoring schakelt de hybride omvormer over naar back-upmodus met naadloze overdracht van minder dan 20 ms – waardoor de vriezer, koelkast en router automatisch online blijven.

Geschatte kosten & Besparingen

De volgende cijfers zijn technische schattingen gebaseerd op de huidige typische marktprijzen; de definitieve offerte is afhankelijk van lokale arbeid, vracht en omstandigheden ter plaatse.

Uitgaande van een tarief van $0,30/kWh en ~540 kWh/maand aan zelf geconsumeerde zonne-energie, bedragen de geschatte maandelijkse besparingen ongeveer $162 (plus exportcredits voor overtollige opwekking).

ROI / Terugverdientijd

Geschatte terugverdientijd = systeemkosten ÷ maandelijkse besparingen = $13.200 ÷ $162 ≈ 82 maanden ≈ 6,8 jaar. Na terugverdientijd blijft het systeem meer dan 20 jaar vrijwel gratis elektriciteit genereren, met de LiFePO4-bank die is beoordeeld voor 6.000+ cycli. Stijgende energietarieven en netinstabiliteit verkorten deze periode in de praktijk.

Waarom TIANON

Dit geval toont aan waarom een opslagsysteem niet kan worden gedimensioneerd door simpelweg alle typeplaatjes bij elkaar op te tellen. TIANON ontwerpt rond het werkelijke belastingsgedrag – waarbij draaiend vermogen, maximale gelijktijdige belasting en motorstartstroom worden gescheiden – zodat apparatuur met hoge aanloopstromen, zoals de boosterpomp, waterpomp, vriezer, koelkast en wasmachine, betrouwbaar starten zonder hinderlijke omvormertrips. Door integratie van zonne-PV, LiFePO4-opslag, een hybride omvormer en netaansluiting, levert TIANON lagere rekeningen, hoge zonne-zelfconsumptie en betrouwbare black-out back-up in één ontworpen pakket. Voor klanten die de voorkeur geven aan een vooraf geïntegreerd pakket, biedt TIANON ook een kant-en-klaar alles-in-één thuisenergieopslagsysteem dat omvormer en batterij in één kast combineert.

Projectsamenvatting

Opmerking: Alle waarden gemarkeerd als "geschat" zijn technische aannames voor ontwerpdiensten en zijn niet de werkelijke geïnstalleerde gegevens van de klant.