Les 1.4 — Serie- en parallelschakelingen
- Het verschil uitleggen tussen een serie- en een parallelschakeling
- Berekenen wat de totale spanning en capaciteit is bij batterijen in serie of parallel
- Berekenen wat de totale spanning en stroom is bij zonnepanelen in serie of parallel
- De veiligheidsrisico's begrijpen van het mixen van ongelijke batterijen
- Een 2S2P-configuratie herkennen en de resulterende spanning en capaciteit berekenen
Waarom serie en parallel?
In de vorige lessen heb je geleerd wat spanning, stroom, weerstand en vermogen zijn. Maar in een camper werk je bijna nooit met slechts een enkele batterij of een enkel zonnepaneel. Je wilt meer energie opslaan, of een hoger voltage bereiken voor je systeem.
Daarvoor heb je twee basismanieren om componenten te combineren:
- Serieschakeling (achter elkaar) — de spanning telt op
- Parallelschakeling (naast elkaar) — de capaciteit telt op
Heb je een 24V-systeem nodig? Dan schakel je twee 12V-batterijen in serie. Wil je juist langer op je batterij kunnen teren zonder meer spanning? Dan schakel je parallel. In deze les leer je precies hoe beide schakelingen werken, hoe je ermee rekent, en welke veiligheidsregels je moet respecteren.
Serieschakeling — achter elkaar
Bij een serieschakeling sluit je de pluspool van de ene batterij aan op de minpool van de volgende. De componenten vormen een ketting: de stroom volgt een enkel pad door alle onderdelen heen.
Elke batterij voegt zijn spanning toe aan het totaal. Twee batterijen van 12V in serie leveren samen 24V.
Dezelfde stroom vloeit door alle componenten. De stroom kan nergens anders heen — er is maar een pad.
Wateranalogie: stel je twee watertanks voor die je boven op elkaar stapelt. De druk (spanning) aan de onderkant is de som van beide tanks. Maar de hoeveelheid water (capaciteit) die erin past, is niet meer dan die van een enkele tank — je hebt de tanks niet breder gemaakt, alleen hoger gestapeld.
Parallelschakeling — naast elkaar
Bij een parallelschakeling verbind je alle pluspolen met elkaar en alle minpolen met elkaar. De stroom heeft nu meerdere paden om door te lopen — elk parallel pad draagt bij aan de totale stroom.
Alle batterijen delen dezelfde spanning. Twee batterijen van 12V parallel leveren nog steeds 12V.
De totale opslag is de som van alle batterijen. Twee keer 100Ah parallel geeft 200Ah.
Wateranalogie: stel je twee watertanks naast elkaar voor, met buizen aan de onderkant met elkaar verbonden. De druk (spanning) is dezelfde als bij een enkele tank — de tanks staan immers op dezelfde hoogte. Maar de totale hoeveelheid water (capaciteit) is verdubbeld.
Wanneer je batterijen parallel schakelt die een verschillend laadniveau hebben, ontstaat er een ongecontroleerde circulatiestroom (egalisatiestroom). De vollere batterij probeert de lege batterij op te laden via een direct pad met zeer lage weerstand.
Dit verschil in interne weerstand kan leiden tot enorme stromen — honderden ampères tussen een volle en een lege batterij. Het gevolg: oververhitting, opzwelling van cellen, en bij lithiumbatterijen ernstig brandgevaar.
⚠ Praktijkregel: laad batterijen ALTIJD eerst op tot dezelfde spanning voordat je ze parallel aansluit. Meet de spanning van elke batterij met een multimeter — het verschil mag maximaal 0,1V zijn.
Schema: Serieschakeling
Hieronder zie je twee 12V-batterijen in serie geschakeld. De blauwe puntjes stellen elektronen voor die door het circuit stromen. Merk op: de spanning telt op tot 24V.
Schema: Parallelschakeling
Hieronder zie je twee 12V/100Ah-batterijen parallel geschakeld. Beide pluspolen zijn met elkaar verbonden, beide minpolen ook. De spanning blijft 12V, maar de capaciteit verdubbelt tot 200Ah.
Batterijen in serie vs. parallel
De onderstaande tabel vat het kernverschil samen. Let op: de totale energie (Wh) is in beide gevallen gelijk — je verdeelt hem alleen anders over spanning en capaciteit.
Zonnepanelen in serie en parallel
Dezelfde principes gelden voor zonnepanelen, maar hier spreken we over Voc (open circuit spanning — de maximale spanning zonder belasting) en Isc (kortsluitstroom — de maximale stroom bij kortsluiting).
- Voc telt op
- Isc blijft gelijk
- Gunstig voor MPPT-laadregelaar: hogere ingangsspanning = efficienter
- Nadeel: als een paneel in de schaduw staat, remt het de hele string af
- Voc blijft gelijk
- Isc telt op
- Beter bij gedeeltelijke schaduw: schaduwpaneel remt alleen zichzelf af
- Nadeel: hogere stroom vereist dikkere kabels
MPPT ingangsspanning en koude-temperatuureffect
Elke MPPT-laadregelaar heeft een maximale ingangsspanning. Bij de populaire Victron 75/15 is dat bijvoorbeeld 75V. Overschrijd je deze spanning, dan brand de controller onherstelbaar door. Dit is geen zekering die je vervangt — het hele apparaat is kapot.
Waarom serie vaak de voorkeur heeft: hogere spanning betekent lagere stroom (P = U x I). Lagere stroom betekent dunnere kabels, minder koperverlies, en een efficiëntere MPPT-conversie. Maar je moet altijd de maximale Voc controleren!
Het verborgen gevaar: koude temperatuur. De Voc op het datasheet van een zonnepaneel is gemeten bij 25°C (STC-condities). Maar de open-circuit spanning van een zonnepaneel stijgt bij lagere temperaturen. De temperatuurcoëfficiënt voor Voc bij monokristallijn silicium is typisch -0,3%/°C (negatief = de spanning gaat omhoog als de temperatuur daalt).
Rekenvoorbeeld: je hebt 2 panelen met Voc = 40V in serie. Totale Voc bij 25°C = 80V. Op een vrieskoude ochtend in België (-10°C) wordt dit:
Verschil met STC: -10 - 25 = -35°C
Correctiefactor: -0,003 × (-35) = +0,105 = +10,5%
Voc,koud = 80V × 1,105 = 88,4V
88,4V overschrijdt de limiet van 75V ruimschoots! De MPPT-controller gaat kapot op de eerste koude, zonnige ochtend.
Tel bij het ontwerpen van je panelenconfiguratie altijd de Voc-waarden op bij de laagste verwachte temperatuur, niet bij de standaard 25°C. In België en Nederland kan de temperatuur op een zonnige winterochtend dalen tot -10°C of lager.
Vuistregel: reken met +15% bovenop de STC Voc als veiligheidsmarge voor koude condities. Kies een MPPT-controller met voldoende marge, of beperk het aantal panelen in serie.
Veiligheid: nooit ongelijke batterijen mixen
Schakel NOOIT batterijen van verschillend type, leeftijd of capaciteit in serie of parallel. Dit geldt voor:
- Verschillend type: LiFePO4 + AGM samen is levensgevaarlijk
- Verschillende leeftijd: een oude en een nieuwe batterij van hetzelfde merk
- Verschillende capaciteit: een 100Ah en een 200Ah batterij samen
Waarom? Elke batterij heeft een eigen interne weerstand. Bij ongelijke batterijen verdeelt de laadstroom zich ongelijk. De zwakkere batterij wordt overbelast, kan oververhitten, gas vormen, of in het ergste geval in brand vliegen. Gebruik altijd identieke batterijen van dezelfde productiecharge.
Kabelbalancering bij parallelschakeling
Bij batterijen in parallel is het essentieel dat alle kabels even lang en van dezelfde dikte (doorsnede) zijn. Waarom? Ongelijke kabels betekent ongelijke weerstand. En ongelijke weerstand betekent dat de stroom zich ongelijk verdeelt over de batterijen.
De batterij met de kortere of dikkere kabel heeft minder weerstand in het pad en levert (of ontvangt) meer stroom. Die batterij doet dus meer werk, slijt sneller, en wordt warmer. Op termijn degradeert deze batterij veel eerder dan de andere — en dan heb je alsnog ongelijke batterijen in je systeem.
Correcte aansluiting — diagonaal (crossover): sluit de pluskabel aan op de pluspool van de eerste batterij en de minkabel op de minpool van de laatste batterij. Zo legt de stroom naar elke batterij een even lang pad af door de verbindingskabels. Dit heet het crossover-patroon of diagonale aansluiting.
2S2P Configuratie — serie en parallel combineren
Soms wil je zowel een hogere spanning als meer capaciteit. Dan combineer je serie en parallel in een zogenaamde 2S2P-configuratie. De aanpak is altijd dezelfde:
- Stap 1 — Serie (2S): maak eerst paren van twee batterijen in serie. Elk paar levert de dubbele spanning.
- Stap 2 — Parallel (2P): sluit vervolgens de serieparen parallel aan. De capaciteit van de paren telt nu op.
Voorbeeld: 4 batterijen van 12V / 200Ah in een 2S2P-configuratie:
Ahpaar = 200Ah (ongewijzigd)
Ahtotaal = 200Ah + 200Ah = 400Ah
Flashcards — test jezelf
Beweeg je muis over een kaart (of tik erop op mobiel) om het antwoord te zien.
stroom blijft gelijk
Batterijen achter elkaar
capaciteit telt op
Batterijen naast elkaar
verdubbelt spanning
EN capaciteit
Hoe werken serie- en parallelschakelingen? Leer wat er gebeurt met spanning en stroom in beide configuraties.
Er zijn momenteel geen reacties.
om als eerste een reactie achter te laten.