Hoe werkt het?
Een batterijcel levert een beperkte hoeveelheid spanning en stroom. Om voldoende vermogen en capaciteit te genereren voor een bepaald gebruik (bijvoorbeeld voor een woning), worden meerdere cellen aan elkaar geschakeld in een serie, parallel of een combinatie van beide.
- Serie (S): cellen worden achter elkaar geplaatst, zodat de spanningen zich optellen. De stroomsterkte blijft gelijk.
- Parallel (P): cellen worden naast elkaar geplaatst, waardoor de stroomsterkte toeneemt. De spanning blijft gelijk.
De combinatie van serie- en parallelschakelingen wordt aangeduid met een S/P-notatie, bijvoorbeeld 16S4P.
Voorbeeld:
Een 16S4P-configuratie betekent dat het batterijpakket bestaat uit:
- 16 cellen in serie → hogere spanning
- 4 sets van die serieketen parallel → hogere capaciteit (Ah)
De totale specificaties van het pakket zijn dan:
- Spanning = 16 × celspanning (bijv. 3,2 V per cel = 51,2 V totaal)
- Capaciteit = 4 × capaciteit van één cel (bijv. 100 Ah per cel = 400 Ah totaal)
Waarom is celconfiguratie belangrijk?
De juiste celconfiguratie is essentieel voor:
- Veiligheid: te veel spanning of stroom kan leiden tot overbelasting of hitteontwikkeling
- Compatibiliteit: een configuratie moet aansluiten bij het ontwerp van de omvormer, het BMS en het hele energiesysteem
- Prestaties: afhankelijk van hoe een batterij gebruikt wordt (snelle piekbelasting, langdurige energieafgifte), is een andere configuratie nodig
- Efficiëntie en levensduur: een goed uitgebalanceerde configuratie voorkomt onevenredige belasting van cellen
Een ongeschikte configuratie kan leiden tot snellere degradatie, ongelijke belasting, spanningsverschillen tussen cellen en zelfs onveilige situaties.
Verschillen tussen toepassingen
De juiste celconfiguratie verschilt per toepassing:
- Consumentenelektronica gebruikt vaak compacte configuraties met relatief lage spanning en capaciteit (bijv. 3S1P of 4S1P).
- Thuisbatterijen hebben een veel hogere vereiste voor spanning en capaciteit. Configuraties zoals 15S3P, 16S4P of 20S4P zijn gebruikelijk.
- Industriële systemen gebruiken nog grotere aantallen cellen en kunnen in spanningen van honderden volts opereren, met geavanceerde BMS-systemen voor beheer.
Hoe wordt een celconfiguratie bepaald?
De celconfiguratie wordt afgestemd op:
- De technologie van de batterij (bijv. LFP of NMC)
- De gewenste systeemspanning (bijvoorbeeld 48 V voor residentieel gebruik)
- De capaciteitsbehoefte (kWh)
- De laad- en ontlaadstroom
- De eisen van de omvormer of laadregelaar
Daarnaast spelen fysieke factoren zoals ruimte, gewicht en warmteafvoer een rol bij het ontwerpen van de uiteindelijke configuratie.
Samenvatting
Celconfiguratie is de manier waarop individuele batterijcellen worden gecombineerd om samen een werkend batterijpakket te vormen. Door cellen in serie en parallel te schakelen, kan een systeem worden afgestemd op de gewenste spanning, capaciteit en vermogensbehoefte.
Voor thuisbatterijen is een zorgvuldig gekozen celconfiguratie cruciaal voor veiligheid, efficiëntie en compatibiliteit met andere systeemonderdelen. Het is een technisch maar fundamenteel aspect van elk goed functionerend energieopslagsysteem.
