Instalacja jednofazowa a trójfazowa – najważniejsze różnice
Instalacja jednofazowa a trójfazowa – najważniejsze różnice
Przy projektowaniu systemu fotowoltaicznego istotne jest uwzględnienie zarówno warunków zewnętrznych, jak i parametrów wewnętrznej instalacji elektrycznej budynku. Dobór odpowiedniego falownika zależy nie tylko od mocy modułów, ale także od rodzaju instalacji elektrycznej w obiekcie. W zależności od jej charakterystyki systemy fotowoltaiczne dzielą się na jednofazowe i trójfazowe. Decyzja o wyborze pomiędzy instalacją jedno- a trójfazową zależy również od specyfiki budynku i jego zapotrzebowania na energię. System jednofazowy sprawdzi się w mniejszych instalacjach, szczególnie w budynkach z ograniczonym zużyciem energii. Z kolei trójfazowy sprawdzi się wszędzie tam, gdzie użytkowane są urządzenia wykorzystujące prąd trójfazowy.
Przeczytaj także:
- Budowa pompy ciepła – co warto o niej wiedzieć?
- Jak odczytać licznik dwukierunkowy?
- Czy fotowoltaika jest szkodliwa dla zdrowia?
Instalacja jednofazowa i instalacja trójfazowa – podstawowe informacje
Różnica między instalacjami jednofazowymi a trójfazowymi wynika przede wszystkim z napięcia i sposobu przesyłu energii. Instalacja jednofazowa działa na napięciu 230 V i składa się z dwóch przewodów – fazowego oraz neutralnego. Jest przeznaczona głównie dla domów i mieszkań, gdzie energia elektryczna wykorzystywana jest w standardowy sposób, na przykład do oświetlenia oraz zasilania urządzeń typu pralka, lodówka czy telewizor. To rozwiązanie odpowiednie dla gospodarstw korzystających z tradycyjnych systemów ogrzewania i sprawdza się przy przesyle mocy do 6 kWp.
Instalacja trójfazowa działa na napięciu 230/400 V i składa się z trzech obwodów fazowych. Jest polecana dla nowych budynków oraz gospodarstw domowych, które korzystają z większej liczby urządzeń wymagających dużej mocy, na przykład elektrycznych płyt kuchennych czy systemów ogrzewania elektrycznego. Umożliwia przesył mocy powyżej 6 kWp, dzięki czemu możliwe jest jednoczesne zasilanie wielu energochłonnych sprzętów i dostosowanie instalacji do większych potrzeb energetycznych.
Instalacja fotowoltaiczna jednofazowa – charakterystyka
Instalacja fotowoltaiczna jednofazowa to standardowy system wyposażony w falownik jednofazowy lub mikrofalowniki podłączone do jednofazowej sieci elektrycznej. Wytworzona energia jest kierowana wyłącznie na jedną fazę, która zasila wszystkie urządzenia w danym obiekcie. Tego rodzaju instalacja pozwala na efektywne wykorzystanie energii dzięki maksymalizacji autokonsumpcji. Taki sposób działania eliminuje sytuacje, w których równocześnie następuje zarówno odbiór, jak i odsyłanie energii do sieci.
Zgodnie z wymaganiami operatorów sieci opisanymi w „Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej – IRiESD”, moc instalacji fotowoltaicznej jednofazowej nie może przekroczyć 3,68 kW. Ograniczenie to odnosi się do sumarycznej mocy modułów, co oznacza, że moc falownika w tego rodzaju instalacjach również podlega ograniczeniom. Przyjmuje się, że moduły powinny mieć około 20 procent większą moc od falownika i jest to zgodne z zaleceniami projektowymi.
Jakie zalety i wady instalacji fotowoltaicznej jednofazowej?
Jednofazowa instalacja fotowoltaiczna ma kilka istotnych korzyści. Jedną z nich jest efektywne wykorzystanie wyprodukowanej energii. Dzięki temu energia wytworzona przez panele najpierw zaspokaja potrzeby urządzeń w budynku, a dopiero nadwyżka przekazywana jest do sieci. Taki sposób działania przekłada się na wyższą opłacalność inwestycji. Kolejnym atutem jest niższy koszt zakupu inwertera, który w przypadku instalacji jednofazowych jest tańszy od trójfazowego odpowiednika, więc w efekcie zmniejszają się całkowite koszty systemu.
Jednak tego rodzaju instalacja wiąże się również z pewnymi ograniczeniami. Maksymalna moc systemu nie może przekraczać 3,68 kWp, a wynika to z wymogów operatora sieci. To ograniczenie wpływa na możliwości rozbudowy systemu, chyba że dokonane zostaną odpowiednie zmiany w instalacji przyłączeniowej.
Instalacja elektryczna trójfazowa w fotowoltaice – jak to wygląda w praktyce?
System fotowoltaiczny trójfazowy jest przystosowany do współpracy z instalacją trójfazową w budynku. W takim przypadku istnieje kilka opcji dotyczących doboru odpowiedniego falownika:
- Możliwość zastosowania pojedynczego inwertera jednofazowego. Opcja ta sprawdza się jedynie w przypadku systemów o mocy w przedziale od 3 do 3,86 kW, więc ogranicza to jego zastosowanie do mniejszych instalacji.
Możliwość wykorzystania kilku falowników jednofazowych, jak np. mikrofalowniki, podłączonych do każdej z faz. Rozwiązanie to pozwala na elastyczne zarządzanie energią, ale może być bardziej kosztowne.
Możliwość zainstalowania jednego falownika trójfazowego, który nadzoruje i kontroluje pracę całego układu, równoważąc obciążenie pomiędzy trzema fazami. Jest to najczęściej wybierane rozwiązanie w przypadku większych instalacji, ponieważ zapewnia optymalną wydajność i stabilność systemu.
Układ trójfazowy z trzema pojedynczymi falownikami
W przypadku fotowoltaiki trójfazowej można zastosować rozwiązanie polegające na wykorzystaniu kilku przetworników, czyli jednofazowych falowników lub mikroinwerterów. Przy takim podejściu istotne jest zapewnienie równowagi w generowanej mocy pomiędzy fazami. Taka konfiguracja pozwala na niezależne działanie każdej fazy, co jest szczególnie przydatne w sytuacji wystąpienia dużych różnic napięcia. Na przykład, jeśli na jednej z faz napięcie w sieci wzrośnie powyżej dopuszczalnego poziomu i spowoduje wyłączenie jednego z urządzeń przetwarzających, pozostałe mogą kontynuować pracę bez zakłóceń.
Decydując się na mikroinwertery przypisane do poszczególnych faz, możliwe jest również monitorowanie szczegółowych parametrów pracy każdego modułu fotowoltaicznego (napięcie, natężenie prądu czy temperatura paneli). Dodatkowym atutem jest lepsza wydajność instalacji w trudnych sytuacjach, jak np. częściowe zacienienie modułów. Co istotne, takie rozwiązanie wiąże się z wyższymi kosztami w porównaniu z bardziej standardowymi opcjami.
Jednofazowy falownik do instalacji PV na 3 fazy
W instalacji trójfazowej można zastosować falownik jednofazowy, jeśli moc systemu wynosi od 3 do 3,68 kW. W takim przypadku energia produkowana przez instalację jest kierowana wyłącznie na jedną fazę. Rozwiązanie to było niegdyś popularne jako alternatywa dla falowników trójfazowych, szczególnie w kontekście optymalizacji zużycia własnej energii.
Tego rodzaju podejście wynikało z faktu, że większość domowych urządzeń korzysta z jednej fazy, co powoduje jej większe obciążenie w porównaniu do pozostałych. Podłączenie falownika jednofazowego do najbardziej obciążonej fazy pozwalało na bardziej efektywne wykorzystanie energii generowanej przez instalację fotowoltaiczną. Należy jednak uwzględnić fakt, że na pozostałych fazach nadal występuje pobór energii, niezależnie od nadwyżki na fazie podłączonej do falownika.
Obecnie, po zmianach dotyczących bilansowania międzyfazowego, autokonsumpcja nie powinna być już decydującym czynnikiem w wyborze jednofazowego falownika do instalacji trójfazowej. Niemniej jednak opcja ta może być nadal brana pod uwagę ze względu na jej niższe koszty. Przykładowo, falownik jednofazowy o mocy 3,3 kW jest zwykle tańszy od trójfazowego o tej samej mocy o kilkaset złotych.
W instalacjach o niewielkiej mocy falowniki jednofazowe mogą również działać bardziej efektywnie niż ich trójfazowe odpowiedniki, a wynika to przede wszystkim z charakterystyki napięciowej modułów fotowoltaicznych w łańcuchu.
Inwerter trójfazowy do fotowoltaiki trójfazowej
Falownik trójfazowy w połączeniu z trójfazową instalacją to standardowe i najczęściej stosowane rozwiązanie dla układów elektrycznych opartych na trzech fazach. Tego typu inwertery dostępne są zwykle od mocy nominalnej wynoszącej 3 kW i zapewniają równomierny rozkład produkowanej energii na wszystkie fazy, niezależnie od zapotrzebowania na każdej z nich.
W przeszłości takie rozdzielanie energii wpływało niekorzystnie na autokonsumpcję i skłaniało do poszukiwania innych rozwiązań. W 2022 roku, po wprowadzeniu zmian w ustawie o odnawialnych źródłach energii, metoda bilansowania międzyfazowego została doprecyzowana. Dzięki temu różnice w rozliczeniach wynikające z równomiernego rozdziału energii przestały być już tak problematyczne.
Decyzja o wyborze trójfazowego inwertera jest szczególnie korzystna w przypadku posiadania urządzeń wymagających zasilania trójfazowego, takich jak płyta indukcyjna czy pompa ciepła. Tego rodzaju falownik będzie także właściwym wyborem dla instalacji fotowoltaicznych przewidzianych do rozbudowy powyżej 3,68 kW. Warto jednak mieć na uwadze pewne ograniczenia tego rozwiązania. W przypadku takich problemów z siecią, jak duża różnica napięcia między fazami lub zanik jednej z nich, trójfazowy falownik wyłączy się całkowicie i uniemożliwi dalszą produkcję energii elektrycznej.
Falownik jednofazowy czy trójfazowy?
Wybór optymalnego rozwiązania zależy przede wszystkim od specyfiki instalacji elektrycznej oraz indywidualnych potrzeb użytkownika. Przy układzie jednofazowym jedyną opcją jest zastosowanie falownika jednofazowego lub mikrofalowników. Brak możliwości podłączenia inwertera trójfazowego w tym przypadku to co prawda mniej opcji do wyboru, ale jednocześnie takie rozwiązanie jest bardziej ekonomiczne.
Falownik jednofazowy w instalacji trójfazowej może być stosowany, jeśli instalacja nie przekracza 3,68 kW mocy, nie planuje się jej rozbudowy, sieć jest stabilna, a obciążenie jednej z faz znacznie przewyższa pozostałe. W przypadku większych systemów PV lub konieczności zasilania urządzeń trójfazowych, zdecydowanie lepszym wyborem będzie zastosowanie inwertera trójfazowego, szczególnie gdy instalacja przekracza moc 3,68 kW. Alternatywą jest wykorzystanie trzech falowników jednofazowych lub mikroinwerterów. Taka konfiguracja zapewnia większą odporność na wahania napięć oraz precyzyjną kontrolę pracy poszczególnych modułów. Jest to jednak rozwiązanie droższe i bardziej skomplikowane w instalacji.
W przypadku instalacji jednofazowej można korzystać z dedykowanych falowników jednofazowych, które nie wymagają modernizacji układu elektrycznego. Planując jednak rozbudowę systemu w przyszłości, warto wziąć pod uwagę przejście na układ trójfazowy. W instalacji trójfazowej istnieje więcej możliwości wyboru, a decyzja powinna uwzględniać stabilność sieci oraz zapotrzebowanie na energię. Wybór między inwerterami trójfazowymi, jednofazowymi lub mikroinwerterami zależy też od innych czynników – kosztów inwestycji, elastyczności działania oraz ochrony przed wahania napięcia.