Однофазна або трифазна сонячна система: аспекти проектування

При проектуванні сонячних систем одним з найважливіших рішень є вибір між однофазною та трифазною системою. Кількість фаз не тільки визначає спосіб підключення до мережі, але й впливає на ефективність системи, тип необхідного інвертора, а також можливості подальшого розширення. При прийнятті рішення необхідно враховувати електричні потреби об'єкта, доступну інфраструктуру, а також плани на майбутнє, наприклад, зарядку електромобілів або використання теплового насоса.

У статті ми розглянемо, що таке трифазне підключення, які його переваги, які виклики приховує розширення фаз, як відбувається правильне підключення та підбір кольорів, а також розглянемо електромонтажні прилади. Ми розповімо про особливості однофазних систем, принцип роботи інверторів, а також про те, коли варто перейти на трифазну систему. Наприкінці статті ми поділимося практичними порадами експертів SOLARKIT, щоб ви могли прийняти обґрунтоване рішення під час проектування.

Правильний вибір кількості фаз: розширення фаз, підключення 3 фаз, розподіл у квартирі

Першочергове питання – чи є існуюча електрична мережа однофазною чи трифазною. У разі однофазної системи може бути достатньо встановити однофазний сонячний інвертор, а у разі трифазної – доцільно використовувати трифазний інвертор при підключенні трьох фаз.

Важливо знати, що якщо потужність системи перевищує 2,5 кВт, згідно з правилами, для підключення до мережі в Угорщині можна використовувати тільки трифазний інвертор. Серед переваг трифазної системи – кращий розподіл навантаження та можливість використання систем більшого розміру.

Крім того, трифазна система дозволяє використовувати інвертори потужністю до 50 кВт, тоді як однофазна система зазвичай обмежена потужністю близько 2,5 кВт – це серйозна різниця, наприклад, для великих домогосподарств або модернізації з тепловими насосами та зарядними станціями для електромобілів.

Розширення фаз (перехід з 1 фази на 3 фази) може бути тривалим процесом: він вимагає звернення до постачальника послуг, встановлення нового лічильника та дозволу на підключення до мережі, а завершення електромонтажних робіт може зайняти навіть кілька місяців .

Це вимагає серйозної підготовки, оскільки необхідно розпочати роботи до встановлення сонячних панелей. З економічної точки зору трифазна система є дорожчою, але в довгостроковій перспективі (протягом 8–10 років) вона окупається завдяки більшій продуктивності та ефективнішому використанню мережі.

Що означає 3 фази і які їхні переваги?

Трифазна система складається з трьох змінних фаз, які працюють з фазовим зсувом 120° — це забезпечує безперебійне, збалансоване енергопостачання, тому є більш вигідним для промислового та великого побутового обладнання. Трифазна система забезпечує більшу навантажуваність, менше коливання потужності та стабільнішу роботу навіть декількох споживачів.

1 фаза чи 3 фази? Можливості та виклики перетворення та розширення фаз

Якщо ви зараз маєте однофазне підключення, але хочете отримати систему з більшою потужністю, ви можете вирішити розширити фази – в цьому випадку відбувається перехід на трифазне підключення. Це вимагає звернення до постачальника послуг, встановлення нового лічильника і може зайняти кілька місяців, але в довгостроковій перспективі забезпечує більш ефективний розподіл енергії. Альтернативним рішенням може бути використання частотного перетворювача з 1 фази на 3 фази, але це складний і менш ефективний шлях.

Кольори 3 фаз і правильний порядок кольорів

У нових системах Угорщини відповідно до стандарту IEC кольори фаз: L1 – коричневий, L2 – чорний, L3 – сірий; нуль (N) – синій, заземлення (PE) – зелено-жовта смуга. Дотримання послідовності фаз є критично важливим насамперед для правильного напрямку обертання обертових машин (наприклад, двигунів); в інших електричних ланцюгах можна перевірити тестуванням, яка послідовність працює правильно.

Однофазні сонячні системи та інвертори: характеристики, сфери застосування

Однофазні сонячні системи ідеально підходять для сімейних будинків і невеликих споживачів. У цих системах інвертор перетворює постійний струм, що генерується панелями, в змінний струм (230 В, 50 Гц, 1 фаза), який безпосередньо передається в побутову мережу і до постачальника.В Угорщині зазвичай використовуються інвертори потужністю до 2,5 кВт , які мають компактні розміри, прості в установці та мають більш вигідну ціну. Порівняння сонячних інверторів може мати ключове значення.

Підключення однофазного лічильника споживання та пристрою захисту від перенапруги

Для однофазної системи обов'язково потрібно використовувати двосторонній лічильник, який вимірює енергію, що повертається та споживається – без нього введення в експлуатацію не дозволено. Крім того, важливо встановити пристрої захисту від перенапруги (SPD) для захисту від перенапруги в мережі, наприклад, від ударів блискавки. Правильне розміщення варисторів та комбінованих SPD після лічильника та автоматичного вимикача забезпечує ефективний захист системи.

Підключення 3 фаз до 1 фази

Якщо необхідне трифазне споживання, але мережа забезпечує лише однофазне, можна розглянути два рішення. Одне з них – використання трьох однофазних інверторів, кожен з яких підключений до окремої фази, – однак це дорого і складно, оскільки це буде автономна система, оскільки мережа може підключатися лише до одного з них. Інший варіант – використання частотного перетворювача, який перетворює вихід однофазного інвертора на трифазний; недоліком цього варіанту є більша складність і потенційне зниження ефективності. Обидва варіанти рідко рекомендуються, якщо немає технічних і економічних підстав для їх використання.

Керівні принципи проектування: коли і що вибрати?

При проектуванні сонячної системи спочатку необхідно ретельно проаналізуватипрофіль споживання: без знання місячних і річних витрат, пікових навантажень та енергетичних потреб неможливо обійтися. За допомогою онлайн-калькуляторів SolarKit можна легко оцінити оптимальну потужність системи. Далі слід вибрати інвертор відповідного розміру: для односімейних будинків зазвичай достатньо однофазного інвертора потужністю 2,5 кВт, а для більш високих потреб (наприклад, електромобіль, тепловий насос) рекомендується трифазна система.

Однофазна система ідеальна, якщо потужність домогосподарства не перевищує 3-3,5 кВт. Вона проста, економічна і швидко встановлюється. При монтажі інвертора необхідно подбати про відповідний захист від перенапруги та встановлення двостороннього лічильника споживання – без них система не може працювати . Для досягнення максимальної ефективності варто вибрати інвертор, здатний оптимізувати діапазон напруги та моніторинг – такими є, зокрема, рішення SolarEdge, Huawei та Deye.

Трифазна система рекомендується, якщо споживання регулярно перевищує порогове значення 5 кВт. У цьому випадку необхідне розширення фаз, тобто перетворення однофазного підключення на трифазне. Однак це вимагає більш серйозного адміністрування, створення нового місця вимірювання та отримання дозволів на підключення до мережі, що може зайняти від декількох тижнів до декількох місяців. Великою перевагою трифазної системи є збалансоване навантаження та вища максимальна потужність, що дозволяє уникнути перевантаження окремих фаз.

Крім того, важливо врахувати особливості будівлі: наявність дахової поверхні для необхідних панелей, наявність затінення, а також розміри інвертора та кабелів. Експерти SolarKit рекомендують проектувати систему з урахуванням цих місцевих особливостей. Таким чином можна уникнути надмірного розміру і забезпечити найекономічнішу окупність.

Підсумовуючи: якщо ваша потреба не перевищує 5 кВт, виберіть однофазнусистему – швидка, недорога, проста. Якщо ви плануєте більшу потужність (наприклад, тепловий насос, одночасне використання електромобіля), то для ефективності та стабільності потрібнатрифазна система, навіть якщо це вимагає більших початкових інвестицій. В обох випадках необхідне збалансоване проектування системи та наявність відповідного захисту.

Поради SOLARKIT щодо проектування

Експерти SOLARKIT рекомендують при проектуванні сонячної системи завжди починати з аналізу поточного споживання: виміряйте, яка потужність вам потрібна щодня, щотижня та сезонно. Якщо ваше споживання зазвичай однофазне (наприклад, освітлення, опалення, невеликі побутові прилади) і потреба в потужності не перевищує 5 кВт, то однофазна система є економічно вигідним вибором.

Однак якщо вам потрібна більш потужна система, наприклад, для теплового насоса, зарядки електромобіля або великих побутових приладів (пральної, посудомийної машини) ,варто вибрати трифазну систему, оскільки воназабезпечує менший струм на кожній фазі і дозволяє уникнути перевантажень.

GYIK (GYIK – часто задавані питання)

1. Що таке перетворювач частоти і для чого він використовується для перетворення однофазного струму в трифазний?

Частотний перетворювач електронним способом перетворює вихід однофазного інвертора на трифазний. Його варто застосовувати, якщо фаз мало, але потрібно працювати з такими споживачами: однак це дорожче і менш ефективно з точки зору результату.

2. Які правила застосовуються до потужності однофазних інверторів в Угорщині?

З 30 квітня 2021 року для однофазних інверторів дозволена потужність для підключення до мережі не більше 2,5 (2,5 кВА). При перевищенні цього значення обов'язково використовується трифазна система.

3. Чому важливий правильний порядок кольорів у трифазній системі?

Дотримання правильного порядку кольорів (L1 коричневий, L2 чорний, L3 сірий) є надзвичайно важливим для забезпечення правильного напрямку обертання обертових машин (наприклад, двигунів). Неправильний порядок може призвести до більш гучної роботи або пошкодження.

4. Які переваги трифазної системи в домашній електромережі?

Основні переваги: збалансоване навантаження, менша потреба в струмі на кожну фазу, що забезпечує більш стабільну та надійну роботу системи в довгостроковій перспективі.

5. Чи потрібно встановлювати окремий пристрої захисту від перенапруги в разі однофазного інвертора?

Так, використання SPD (пристрій захисту від перенапруги) є обов'язковим, оскільки він захищає інвертор і електромережу будинку від перенапруги в мережі (наприклад, від блискавки, коливання напруги через вмикання приладів).