De Energietransitie en aanpassingen aan de Groepenkast

Gas maakt plaats voor elektrisch, zowel bij het koken als het verwarmen. Ook hebben we steeds meer elektrische apparatuur in de woning. De groepenkast is het centrale punt waar al deze installaties samenkomen. In deze blog gaan we dieper in op de dimensionering van de groepen en op de voorschriften.

De invloed van de energietransitie op de groepenkast

De groepenkast is een steeds belangrijker component in de energietransitie. We willen van de fossiele brandstoffen af. Om dit voor elkaar te krijgen, komen er steeds meer elektrische apparaten.

Op veel daken zie je zonnepanelen voor het opwekken van elektrische energie. Daarnaast zijn er andere duurzame oplossingen, zoals bijvoorbeeld de warmtepomp voor het verwarmen van de woning, elektrisch koken en het laden van een elektrische auto. De groepenkast is het centrale punt waar al deze installaties samenkomen.

Het gaat hard met het aantal huizen met zonnepanelen op het dak, de grens van 1 miljoen zonnepanelen is al doorbroken. We staan aan de vooravond van de opslag van zonne-energie. De oplossingen, zoals een woningbatterij, worden steeds goedkoper met betere rendementen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan zoutwateraccu's of andere opslagmediums.

Het gas maakt plaats voor elektrisch, bij het koken en het verwarmen. Ook hebben we steeds meer elektrische apparatuur in de woning. Een steamer, airconditioning, koken water kranen en de lader van de elektrische auto.

Al deze ontwikkelingen hebben invloed op het ontwerp van de groepenkast. In deze blog gaan we dieper in op de dimensionering van de groepen en op de voorschriften. Heb je groepenkast componenten nodig voor een uitbreiding? Vind hier jouw producten.

Ontwikkelingen op het ontwerp in groepenkasten

De groepenkast is de centrale schakel tussen de energie opwekker en de energie verbruikers. De kast is in afgelopen jaren steeds meer voorzien van extra componenten. In de jaren '50 had je nog genoeg aan 2 groepen met smeltveiligheden. In de jaren '70 kreeg je aardlekschakelaars met zo'n 4 groepen, en de laatste jaren is 8 tot 12 groepen met hoofdschakelaar en aardlekschakelaars de norm.

Een recente ontwikkeling in het ontwerp van de groepenkast is het gelijktijdig vermogen. Werd voorheen standaard van een correctiefactor uitgegaan tussen de 0,4 en 0,6 om het gelijktijdig vermogen te berekenen. Tegenwoordig ligt deze hoger. De PV installatie, autolader en warmtepomp draaien soms uren achtereen op (bijna) vol vermogen. De installatieautomaat koelt bijvoorbeeld niet meer af, dit heeft invloed op de warmtehuishouding in de verdeler.

Het toevoegen van energiebronnen, zoals tegenwoordig zonnepanelen en op termijn accu's, is ook van invloed op het ontwerp. Bij bijvoorbeeld een netaansluiting van 40A en PV panelen die 16A opleveren, kan er in principe 56A door de groepenkast en componenten lopen. Dit kan leiden tot oververhitting en in het uiterste geval tot brand. Dit laatste risico is niet altijd bekend bij de installateur van de zonnepanelen.

Elektrisch koken en het ontwerp van de groepenkast

Een fornuisgroep of kookgroep pas je toe als je een elektrische kookplaat of een elektrisch fornuis aansluit. De fornuisgroep is vaak aangesloten op 1 fase en zijn in feite twee gekoppelde automaten (2P + 2N). Voor de kookgroep gebruik je een krachtautomaat (3P + N). Let er op dat je bij een fornuisgroep ook 5 draden trekt. Twee voor de fase, twee voor de nul en één voor de aarde.

De moderne kookplaat of fornuis hebben vaak een thermostatische regeling. Dit heeft als voordeel dat de elektrische belasting een intermitterend karakter heeft. Elke afzonderlijke kookzone heeft een belasting die niet continu gelijktijdig aanwezig is.

Indien er wel een hogere gelijktijdige belasting is, dan zal deze naar alle waarschijnlijkheid slechts van korte duur zijn.

Gelijktijdigheidsfactor elektrisch koken = +/- 0,8

De fornuisgroep of kookgroep in de groepenkast of onderverdeler moet geschikt zijn voor het aansluitvermogen. Op het aansluitvermogen kun je een gelijktijdigheidsfactor van bijvoorbeeld 0,8 toepassen, omdat het totale vermogen meestal niet of slechts kortstondig aanwezig is tijdens het gebruik.

Heb je fornuisgroep, kookgroep of perilex producten nodig voor een uitbreiding? Vind hier jouw producten.

Warmtepomp en het ontwerp van de groepenkast

Een duurzaam alternatief voor de gasgestookte CV-ketel is bijvoorbeeld een warmtepomp. Een warmtepomp is een verwarmingssysteem en maakt gebruik van elektrische energie. Naast ruimteverwarming kan soms ook in warm tapwater worden voorzien in de woning. Er zijn ook hybride varianten, deze maken gebruik van zowel elektriciteit als gas.

Een warmtepomp kan langdurig ingeschakeld zijn om te verwarmen en hiermee continu relatief veel vermogen vragen. Dit is afhankelijk van de warmtevraag in de woning. Een warmtepomp is een traag systeem, dit in tegenstelling tot een gasgestookte CV-ketel. Dit komt door de relatieve lage temperatuur van het water in het verwarmingssysteem.

Gelijktijdigheidsfactor warmtepomp = 1

De eindgroep in de groepenkast moet dus geschikt zijn voor de continue elektrische stroom van de warmtepomp en eventuele elektrische bijverwarming. Bij het ontwerp van de eindgroep gaat men vaak uit van een gelijktijdigheidsfactor van 1. Hiermee is een continue bedrijfsstroom van de wamtepomp gegarandeerd.

Zonnepanelen en het ontwerp van de groepenkast

Voorheen hadden woningen alleen een elektra-aansluiting op het energienet om te voorzien in alle stroom in de woning. Tegenwoordig is de aansluitwaarde 1x40A of 3x25A, maar 3x35A komt ook steeds meer voor. In steeds meer woningen zie je naast de voeding van het energiebedrijf ook de voeding van lokaal opgewekte energie, zoals zonnepanelen. Met zonnepanelen kun je gedurende een bepaald gedeelte van de dag in meer of mindere mate in je eigen stroom voorzien.

Zonnepanelen wekken een gelijkstroom op. Om deze geschikt te maken voor de wisselstroom die je in je woning nodig hebt, wordt een omvormer gebruikt. Deze omvormer zet gelijkstroom om in wisselstroom. Volgens de NEN1010 moet je de zonnepanelen aansluiten op een eigen groep in de groepenkast.

Het totaal geleverde vermogen van de zonnepanelen is enerzijds afhankelijk van het aantal zonnepanelen, en anderzijds van de zonnesterkte. Deze is in de zomer hoger dan in de winter. Het geproduceerde vermogen wordt in principe gebruikt voor de eigen installatie, wat over is, gaat het energienet in. Dit laatste wordt terugleveren genoemd.

Door het gebruikt van zonnepanelen ontstaat een extra voedingsbron in de installatie. Hierdoor ontstaat er mogelijk een hogere stroom (net + PV stroom) in de groepenkast waarmee je rekening moet houden bij het ontwerp. Ook moet je rekening houden met een hogere stroom die langdurig aan kan houden. Men noemt dit continue belastbaarheid van de groep.

Op een mooi dag met veel zon kunnen de zonnepanelen meerdere uren een redelijk stabiel vermogen leveren. Waar voorheen belastingen relatief kortstondig een hoge stroom vragen, leveren zonnepanelen op zonnige dagen langdurig een hoge stroom. De gelijktijdigheid van de groep moet je dus anders benaderen.

Gelijktijdigheidsfactor zonnepanelen = 1

Bij PV-groepen is het advies om rekening te houden met een gelijktijdigheidsfactor van 1. Hiermee weet je zeker dat de eindgroep geschikt is voor een langdurige hoge belasting.

Bij het aansluiten van een PV-installatie, kun je ook een PV-verdeler gebruiken.

Elektrische auto en het ontwerp van de groepenkast

Het laden van een elektrisch auto vergt nogal wat stroom. De eindgroep voor het laden vormt relatief een zware belasting voor de groepenkast. Het totale vermogen van het laden is vergelijkbaar (of mogelijk hoger) dan het totale elektrische verbruik van een huishouden.

Voor een standaard laadgroep van 16A is het maximaal vermogen 16 x 230 - 3,7kW en voor een driefase laadgroep is deze 11kW. Het opladen duurt lang, gemiddeld 6 - 10 uur, afhankelijk van het soort lader en capaciteit van de accu. Door het langdurige continue karakter is dit vergelijkbaar met de PV-installatie.

Gelijktijdigheidsfactor auto-lader = 1

Bij het ontwerp van de groepenkast moet je met de hoge en langdurige belasting rekening houden. Daarom ga je uit van een gelijktijdigheidsfactor van 1.

De omvormer van de auto-lader bestaat uit veel elektronica. Een standaard aardlekschakelaar volstaat vaak niet omdat de gelijkstroomcomponent (DC) de 6mA van de aardlekschakelaar type A overschrijdt. Daarom pas je in bijna alle gevallen een aardlekschakelaar type B toe. De type B aardlekschakelaar van SEP is hierbij een goede keuze, voordelig maar technisch uitstekend.

Het ontwerp van de groepenkast

De NEN1010 is de installatienorm voor het ontwerp van een groepenkast. Daarnaast bepaald de productnorm het ontwerp van een groepenkast. Volgens het bouwbesluit zijn alle bepalingen in de NEN1010 met betrekking tot de veiligheid van toepassing. De NEN1010 geeft namelijk bepalingen voor het ontwerp en de installatie van elektrische laagspanningsinstallatie. Maar ook bepalingen voor de inspectie daarvan.

Lastscheider

Een groepenkast waarbij een "leek" kan schakelen en scheiden, zoals in woningen, moet voorzien zijn van een hoofdschakelaar. De hoofdschakelaar is een lastscheider en daarmee kun je de installatie in één handeling scheiden van de voeding (bepaling 536.2.1.). Als je de hoofdschakelaar uitschakeld moet ook de PV installatie automatisch afgeschakeld worden. Hiervoor is een beveiliging opgenomen in de installatie van de zonnepanelen. Vaak is dit een extern relais. Maar de scheider is soms ook opgenomen in de omvormer.

Voor de zekerheid moet er op de groepenkast ook een markering aangebracht worden (bepaling 12.514.6). Dit is een waarschuwingssticker die aangeeft dat er een PV installatie is aangesloten. Bij het scheiden moet je er namelijk rekening houden dat er naast de voeding van het energiebedrijf nog een extra voeding is, namelijk die van de zonnepanelen.

Aardlekbeveiliging

In elke groepenkast moeten meerdere aardlekbeveiligingen aanwezig zijn. Dit kunnen zowel aardlekschakelaars zijn met daarachter meerdere groepen, of aardlekautomaten. Maar ook een combinatie van beide aardlekbeveiligingen.

Voor standaard groepen moet, volgens de NEN1010, de aardlek beveiliging een aanvullende bescherming geven van 30mA. Specifieke gebruikers zoals bijvoorbeeld zonnepanelen, autoladers en warmtepompen hebben hun eigen eisen en in aanvulling op de NEN1010 geven fabrikanten technische criteria voor de toe te passen aardlekbeveiliging.

PV-installaties en laadstroom-installaties zijn voorzien van vermogenshalfgeleiders. Deze veroorzaken in meer of mindere mate gelijkstroomfouten waardoor door magnetisering de kern van de aardlekbeveiliging verzadigd kan raken. Het gevolg van deze verzadiging is dat deze de aardfoutstroom niet meer goed detecteert. De oplossing is het toepassen van een aardlekbeveiliging type B, deze is speciaal voor de omvormers ontworpen.

In de NEN1010 staan in bepaling 712.530.3.4. specifieke eisen voor aardlekbeveiliging van  PV-groepen. Het beveiligingstoestel moet type B zijn, tenzij de omvormer een enkelvoudige scheiding tussen AC en DC heeft, zelf een toestel voor aardlekbeveiliging heeft, of de fabrikant verklaart dat de omvormer geen type B nodig heeft.

De omvormer geeft ongeveer 10mA lekstroom per kWp af. Een omvormer van 2 kWp kan dus 20mA lekstroom genereren. Er van uitgaande dat een aardlekbeveiliging al bij 50% kan aanspreken, moet je dus een "zwaardere" nominale beveiliging toepassen. Dus in plaats van een 30mA aardlek, een 100mA aardlek, of zelfs een 300mA aardlekbeveiliging. Wij zien in de praktijk dat men steeds meer een 300mA aardlek toepast voor de PV-installatie.

In de praktijk past men steeds vaker een 300mA aardlekbeveiliging voor de PV-installatie

In de NEN1010 staan in bepaling 722.531.2.6 specifieke eisen voor een laadvoorziening voor elektrische auto's. In deze bepaling staat dat je, indien de DC-foutstromen groter zijn dan 6mA, aanvullende maatregelen moet nemen, tenzij deze aanwezig zijn in de laadvoorziening. In de praktijk plaats je door deze bepaling meestal een type B aardlekbeveiling.

Gelijktijdigheid

Hoe bepaal je nu eigenlijk het aantal eindgroepen? Dit bepaal je door het totaal aan te sluiten vermogen te berekenen, en aan de hand van de individuele apparaten die op een aparte groep komen.

Bij het ontwerp von je groepenkast houd je dus rekening met een aantal groepen en het aangesloten vermogen. Maar je hoeft niet het totale vermogen mee te nemen in je ontwerp. Normaliter houd je rekening met een gelijktijdigheidsfactor. Immers niet alle verbruikers zijn op hetzelfde moment 100% belast.

Zowel in de NEN1010 als de productnorm NEN-EN-IEC 61439-3 staan regels en eisen voor het toepassen van de gelijktijdigheidsfactoren (RDF).

In het algemeen kun je voor standaard groepen uitgaan van de volgende gelijktijdigheidsfactoren:

2 en 3 eindgroepen -  gelijktijdigheid 0,8

4 en 5 eindgroepen - gelijktijdigheid 0,7

6 tm 9 eindgroepen - gelijktijdigheid 0,6

10 of meer eindgroepen - gelijktijdigheid 0,5

Let op de aanwezigheid van een laadpaal. De NEN1010 stelt hiervoor een gelijktijdigheid van 1. Ook voor de warmtepomp en zonnepanelen ga je vaak uit van een gelijktijdigheid van 1.

Bij het ontwerp staat veiligheid bovenaan en wil je voorkomen dat er ongewenste hoge temperaturen in de groepenkast voorkomen.

Wij vinden het superleuk als je een reactie wilt achterlaten. Klik op de reactieknop onderaan deze pagina. Alvast bedankt.