Falownik 1-fazowy przy przyłączu 3-fazowym: bilansowanie międzyfazowe i kilka falowników

Jak falownik 1-fazowy pracuje w instalacji 3-fazowej: fizyczny przepływ, pomiar i bilansowanie międzyfazowe w rozliczeniu oraz kiedy kilka falowników 1-fazowych ma sens.

Falownik jednofazowy może pracować w budynku z przyłączem trójfazowym, o ile konfiguracja mieści się w wymaganiach operatora i w praktyce dotyczy zwykle małych mocy, najczęściej do 3,68 kW. To jednak dopiero początek pytania. Drugi problem brzmi: co dzieje się z energią, jeśli falownik oddaje ją na jedną fazę, a dom pobiera prąd z trzech faz jednocześnie. Dochodzi do tego jeszcze trzeci temat, czyli czy kilka falowników jednofazowych może zastąpić jeden trójfazowy i kiedy ma to sens.

Punkt wyjścia: co już wiemy z pierwszego artykułu

W artykule o doborze falownika 1-fazowego i 3-fazowego punktem głównym była decyzja zakupowa: jaki typ urządzenia dobrać do rodzaju przyłącza i mocy instalacji. Tam najważniejsza była granica 3,68 kW oraz pytanie, czy w ogóle porównywać urządzenie jednofazowe z trójfazowym.

Tutaj skupiamy się na czymś innym:

Falownik 1-fazowy w instalacji 3-fazowej, o co zwykle chodzi inwestorowi

Najczęstszy scenariusz wygląda tak: budynek ma przyłącze trójfazowe, ale planowana instalacja PV jest mała, na przykład 3 do 3,68 kW. Inwestor widzi, że falownik jednofazowy bywa tańszy, a przy takiej mocy nadal może być formalnie dopuszczalny. Pojawia się więc pytanie, czy taka energia "zasili cały dom", skoro w domu są trzy fazy.

To pytanie jest zasadne, ale odpowiedź trzeba rozłożyć na trzy poziomy:

1. fizyczny przepływ energii,

2. pomiar przez licznik,

3. rozliczenie prosumenckie.

Jeżeli te trzy poziomy miesza się ze sobą, bardzo łatwo dojść do błędnych wniosków.

Poziom 1: fizyczny przepływ energii

Falownik jednofazowy oddaje moc do jednej fazy, na przykład L1. To oznacza, że w danym momencie jego produkcja jest wprowadzana właśnie do tej fazy.

Jeżeli w tym samym czasie:

to falownik bezpośrednio kompensuje pobór przede wszystkim na tej samej fazie, do której jest podłączony.

Przykład uproszczony:

Na poziomie fizycznym:

To ważny punkt: falownik jednofazowy nie zamienia się w urządzenie, które aktywnie rozsyła moc po wszystkich fazach budynku. Fakt, że budynek ma przyłącze trójfazowe, nie oznacza jeszcze, że jednofazowe źródło "zasila wszystko po równo".

Poziom 2: pomiar przez licznik

Nowoczesny układ pomiarowy rejestruje przepływy energii w taki sposób, aby operator miał dane o energii pobranej i wprowadzonej. Dla prosumenta istotne jest to, że do rozliczenia trafiają dane przed i po sumarycznym bilansowaniu energii na wszystkich fazach instalacji elektrycznej.

Tu pojawia się pierwsza praktyczna różnica między intuicją użytkownika a tym, co dzieje się w systemie pomiarowo-rozliczeniowym. Licznik nie sprowadza wszystkiego od razu do prostego komunikatu: "dom zużył tyle, a PV wyprodukowała tyle". Najpierw trzeba rozróżnić to, co dzieje się na fazach, a dopiero później to, co trafia do rozliczenia.

Poziom 3: rozliczenie i bilansowanie międzyfazowe

Ustawa o OZE przewiduje sumaryczne bilansowanie energii wprowadzonej do i pobranej z sieci na wszystkich fazach instalacji elektrycznej. Rozliczenie odbywa się na podstawie energii sumarycznie zbilansowanej w każdej godzinie, metodą wektorową.

W praktyce oznacza to, że operator nie traktuje jednoczesnego eksportu na jednej fazie i importu na dwóch pozostałych jako całkowicie niezależnych światów rozliczeniowych.

Wracając do przykładu:

Suma poboru ze wszystkich faz wynosi 1,6 kW.

Suma energii wprowadzanej ze wszystkich faz wynosi 2,4 kW.

Po zbilansowaniu godzinowym pozostaje więc nadwyżka 0,8 kWh w tej godzinie. To właśnie ta nadwyżka staje się wynikiem rozliczeniowym dla danej godziny.

Z punktu widzenia prosumenta oznacza to jedną ważną rzecz: energia oddawana na jednej fazie nie "przepada" tylko dlatego, że pobór w domu występuje na innych fazach. Na poziomie rozliczenia fazy są sumowane.

Czego bilansowanie międzyfazowe nie zmienia

Bilansowanie międzyfazowe bywa opisywane skrótowo, przez co pojawiają się dwa błędne wnioski.

Mały falownik 1-fazowy przy 3 fazach, kiedy to ma sens

Najbardziej typowy przypadek to mała instalacja przy przyłączu trójfazowym, na przykład 3 do 3,68 kW. Wtedy falownik jednofazowy może być rozwiązaniem poprawnym technicznie i formalnie, ale tylko pod pewnymi warunkami:

Taki układ bywa rozsądny, gdy instalacja ma być mała, budżet jest ograniczony, a użytkownik nie planuje szybkiej rozbudowy.

Znacznie gorzej wypada to wtedy, gdy:

Kilka falowników jednofazowych zamiast jednego trójfazowego

To temat, który wraca regularnie, bo na pierwszy rzut oka wygląda atrakcyjnie. Skoro jeden mały falownik jednofazowy jest często tańszy niż duży trójfazowy, to można pomyśleć o układzie:

Technicznie jest to możliwe. Nie oznacza jednak, że taki układ jest automatycznie prostą alternatywą dla jednego falownika trójfazowego.

Co może być zaletą takiego rozwiązania

W pewnych sytuacjach kilka falowników ma sens:

To jednak nie są przypadki typowe dla większości mikroinstalacji domowych.

Co komplikuje układ kilku falowników

Przy kilku falownikach dochodzą dodatkowe warstwy złożoności:

Do tego dochodzi kwestia wymagań operatora w zakresie wspólnego sterowania pracą mikroinstalacji.

Więcej niż jeden falownik, co z integratorem

W dokumentach technicznych operatorów pojawia się wymóg, aby mikroinstalacja umożliwiała zintegrowane monitorowanie i sterowanie parametrami pracy. W dokumentacji PGE Dystrybucja zapisano wprost, że chodzi o jedno urządzenie sterujące, czyli falownik lub integrator w przypadku więcej niż jednego falownika, zapewniające wspólne i jednoczesne sterowanie pracą całej mikroinstalacji.

Dla użytkownika ważne są dwa wnioski.

Po pierwsze, przy kilku falownikach nie należy zakładać, że wystarczy tylko podłączyć trzy urządzenia i temat jest zamknięty.

Po drugie, słowo "integrator" nie zawsze oznacza jeden identyczny produkt we wszystkich systemach. Funkcję wspólnego sterowania może realizować zależnie od rozwiązania:

To trzeba sprawdzić jednocześnie w dokumentacji producenta oraz w wymaganiach właściwego OSD.

Jeden falownik 3-fazowy czy kilka 1-fazowych, praktyczne porównanie

W praktyce jeden falownik trójfazowy jest zwykle rozwiązaniem prostszym i łatwiejszym do obrony projektowo, jeżeli moc instalacji i architektura systemu na to pozwalają.

Przykład liczbowy: co widzi prosument przy falowniku 1-fazowym

Załóżmy instalację 3,6 kW podłączoną do L1 oraz następujący pobór w godzinie od 12:00 do 13:00:

Produkcja falownika w tej godzinie wynosi 2,7 kWh i trafia na L1.

Na poziomie fizycznym:

Suma poboru ze wszystkich faz: 1,9 kWh.

Suma energii wprowadzonej: 2,2 kWh.

Po sumarycznym bilansowaniu godzinowym wynik rozliczeniowy wynosi 0,3 kWh nadwyżki energii wprowadzonej do sieci.

Taki przykład dobrze pokazuje, że:

Pytania do instalatora i OSD przed wyborem takiego układu

1. Czy planowana moc falownika jednofazowego mieści się w wymaganiach operatora?

2. Czy lokalna sieć ma historię problemów z napięciem?

3. Na której fazie ma zostać podłączony falownik?

4. Czy profil zużycia w budynku uzasadnia mały falownik jednofazowy?

5. Czy planowana jest późniejsza rozbudowa instalacji?

6. Czy kilka falowników wymaga dodatkowego rozwiązania do wspólnego sterowania?

7. Czy producent przewiduje kontroler lub integrator dla kilku urządzeń?

8. Czy monitoring całego układu będzie spójny i czytelny?

9. Jakie są wymagania właściwego OSD dla układów z więcej niż jednym falownikiem?

10. Czy prostszy projekt z jednym falownikiem trójfazowym nie będzie finalnie bezpieczniejszy i tańszy w całościowym koszcie?

Na co uważać przy porównywaniu ofert

Jak może pomóc porównywarka VoltValue

W tym typie decyzji znaczenie mają nie tylko cena i moc falownika, ale również:

Docelowo w VoltValue taki temat dobrze nadaje się do połączenia z porównywaniem urządzeń według liczby faz i liczby MPPT, a później z zestawieniem konkretnych modeli pod kątem rozbudowy systemu lub współpracy z magazynem energii.

Porównywarka nie zastąpi analizy warunków OSD ani projektu instalacji, ale może pomóc szybko odfiltrować urządzenia, które z góry nie pasują do danego scenariusza.

Źródła