Meranie po fázach a fázové vyváženie: základné pojmy
V trojfázových elektroinštaláciách rozdeľuje distribučná sústava odbery a výrobu medzi tri vodiče – fázy L1, L2 a L3. Meranie po fázach znamená, že elektromer vyhodnocuje import a export oddelené pre každú fázu, nie súčtovo. Fázové vyváženie je schopnosť systému (spotrebičov, meniča, batérie alebo riadiaceho EMS) rozložiť výkon tak, aby sa minimalizovali rozdiely medzi fázami, a tým aj zbytočné nákupy elektriny alebo neplánované prebytky do siete.
Prečo na tom záleží pri fotovoltike
- Účtovanie energie: pri fázovom meraní sa prebytky na L1 nezapočítajú s deficitmi na L2/L3. Môžete zároveň exportovať aj importovať, a tým prichádzať o úspory.
- Dimenzovanie techniky: nevyvážené fázy zvyšujú požiadavky na meniče, batérie a ističe.
- Stabilita siete: veľké rozdiely medzi fázami zhoršujú kvalitu napätia a môžu spôsobiť obmedzovanie výkonu meniča (derating) alebo vypínanie.
Jednofázová verzus trojfázová FV elektráreň
- Jednofázový menič: vyrába výkon iba na jednej fáze. Výhodou je nižšia cena a jednoduchšia inštalácia, nevýhodou sú fázové prebytky a importy na ostatných fázach.
- Trojfázový menič (symetrický): rozdeľuje výkon rovnomerne na L1–L3 (napr. 3 kW celkovo → 1 kW na fázu). Vhodný pri približne vyrovnaných odberoch.
- Trojfázový menič (asymetrický): dokáže rozdeliť výkon nerovnomerne podľa potreby každej fázy (napr. 3 kW → 1.6/0.9/0.5 kW). Maximalizuje vlastnú spotrebu a minimalizuje súčasný import/export.
Ako fázové meranie ovplyvní peňaženku: modelové príklady
Zvážme rodinný dom s okamžitými odbermi a výrobou PV. Pri meraní po fázach sa účtuje každá fáza osobitne, pri súčtovom meraní by sa import a export medzi fázami započítal (v praxi to však často nie je povolené).
| Fáza | Odber domácnosti | Výroba PV | Bilancia pri fázovom meraní |
|---|---|---|---|
| L1 | 1,2 kW | 2,0 kW (jednofázová PV) | -0,8 kW (export) |
| L2 | 0,3 kW | 0,0 kW | +0,3 kW (import) |
| L3 | 0,5 kW | 0,0 kW | +0,5 kW (import) |
Súčet odberu = 2,0 kW, výroba = 2,0 kW. Fyzicky je dom energeticky „na nule“. Pri fázovom meraní však platíte import 0,8 kW (0,3 + 0,5) a súčasne odosielate 0,8 kW do siete. Bez férového nettovania naprieč fázami prichádzate o úsporu.
Fázové vyváženie v praxi: stratégie
- Asymetrický trojfázový menič: dynamicky rozdeľuje výkon na fázy podľa aktuálneho odberu.
- EMS s meraním na hlavnom prívode: pomocou prúdových transformátorov (CT) a rýchlej vzorkovacej slučky riadi výkon meniča/batérie tak, aby na každej fáze minimalizoval tok do/zo siete.
- Relokácia záťaže: presun alebo prepojenie jednofázových spotrebičov (napr. tepelné čerpadlo, bojler) na fázu, kde PV vyrába, alebo rozloženie záťaže na viac fáz.
- Plánovanie spotreby: časovanie práčky, sušičky, umývačky, ohrevu TÚV do okien výroby; pri trojfázovom meniče je efekt silnejší v kombinácii s asymetriou.
Úloha batériového úložiska pri fázach
- AC-coupled jednofázové batérie: vyrovnávajú iba jednu fázu; pri fázovom meraní môžu ponechať import na L2/L3.
- Trojfázové hybridné meniče s batériou: umožňujú asymetrické nabíjanie/vybíjanie a tým priamo redukujú import na všetkých fázach.
- Riadenie režimov: „zero feed-in“ per fáza, limity exportu, časové okná pre arbitráž taríf, rezervovanie kapacity pre večerný špičkový odber.
Špecifiká mikroinvertorov a stringových meničov
- Mikroinvertory: často jednofázové; pri trojfázových inštaláciách je dôležité rovnomerné rozloženie panelov na L1/L2/L3, inak vzniká nerovnováha.
- Stringové meniče 3F: symetrické modely sú jednoduché, ale menej flexibilné; asymetrické modely podporujú fázové vyváženie bez zásahov do rozvodov.
Meracie a riadiace prvky: čo sledovať
- Elektromer distribútora: overte, či je účtovanie per-fáza. Je to kľúčový vstup do ekonomiky FV.
- Smart meter/EMS: musí merať trojfázovo a s dostatočným časovým rozlíšením (vzorkovanie a latencia), inak sa vyváženie minie účinkom.
- CT svorky a smer prúdu: správna orientácia a kalibrácia; zlé osadenie vedie k nesprávnemu riadeniu výkonu.
- Ochrany a selektivita: pri asymetrickom prerozdeľovaní výkonu skontrolujte zaťaženie ističov a rovnomernosť prúdov vodičmi.
Fázové vyváženie a kvalita elektriny
- Napätie a asymetria: výrazné nevyváženie môže zvyšovať napätie na fáze s exportom a spúšťať ochrany meniča.
- Jalový výkon a účinník: niektoré meniče vedia regulovať účinník na každej fáze zvlášť, čo zlepšuje kvalitu siete.
- Harmonické: nesymetrické nelineárne záťaže zvyšujú THD; kvalitné meniče a filtre pomáhajú stabilizovať parametre.
Dimenzovanie meniča a batérie s ohľadom na fázy
- Analýza profilov: exportujte 3F dáta (15-min/1-min intervaly) a hľadajte opakované špičky na jednotlivých fázach.
- Výber meniča: ak očakávate výraznú nerovnováhu, preferujte 3F asymetrický menič s dostatočnými limitmi per fáza.
- Batéria: kapacitu viažte na cieľ (vyhladenie dňa, peak-shaving, nočný režim) a na výkon BMS per fáza, nie iba na celkový výkon.
Ekonomika: kde sa tvoria a strácajú úspory
- Nezapočítané prebytky: pri fázovom meraní znižujú reálne pokrytie vlastnej spotreby.
- Tarify a poplatky: import na iných fázach generuje distribučné poplatky aj v čase, keď na jednej fáze exportujete.
- Investícia vs. prevádzka: asymetrický 3F menič a 3F batéria môžu mať vyššiu obstarávaciu cenu, ale priniesť vyšší self-consumption rate a rýchlejšiu návratnosť.
Prevádzkové scenáre a nastavenia
- Zero feed-in per fáza: menič drží export ≈ 0 kW na každej fáze; vyžaduje rýchle meranie a riadenie.
- Export limit: pevný limit (napr. 1 kW/fáza) minimalizuje zásahy distribútora a odstavovanie.
- Time-of-use arbitráž: nabíjanie batérie v nízkej tarife, vybíjanie v špičke s dôrazom na fázu s najvyšším očakávaným importom.
Inštalačné zásady pre zdravú fázovú bilanciu
- Rozmiestnite veľké spotrebiče (TČ, varná doska, wallbox) tak, aby nepreťažovali jednotlivo jednu fázu.
- Pri jednofázovej PV zvažujte presun častých záťaží na „PV fázu“ alebo upgrade na 3F asymetrický menič.
- Implementujte trojfázové meranie s CT a rýchlym EMS; overte latenciu riadenia.
- Pripravte rozvádzač na budúci rast (rezerva ističov, miesto pre moduly, správne prierezy vodičov).
Typické chyby a ako sa im vyhnúť
- Ignorovanie fázového merania: projekty počítajú s „ideálnym“ sčítaním, ktoré sa v účtovaní nedeje.
- Batéria iba na jednej fáze: zníži export na tej fáze, no ponechá import na ostatných.
- Pomalé meranie: oneskorené dáta vedú k osciláciám výkonu a nepresnému vyrovnávaniu.
- Nesprávne zapojené CT: obrátená polarita či iné miesto v rozvádzači úplne skreslí riadenie.
Kontrolný zoznam pred nákupom a uvedením do prevádzky
- Overte u distribútora spôsob účtovania: per-fáza alebo súčtovo.
- Vyhodnoťte 3F profil spotreby aspoň za 14 dní (pracovné dni vs. víkend).
- Ak sú fázy výrazne nevyvážené, voľte 3F asymetrický menič a 3F meranie.
- Skontrolujte podporu režimov: zero feed-in per fáza, export limity, účinník.
- Navrhnite relokáciu záťaže a automatizáciu spínania podľa výroby.
- Otestujte systém pri rôznych stavoch (slabé slnko, špička, výpadok).
Zhrnutie: kľúč k vyšším úsporám
Pri fázovo meraných elektromeroch rozhoduje o úsporách vyrovnanie výkonu na každej fáze. Asymetrické trojfázové meniče, 3F batérie a rýchle EMS výrazne znižujú súčasný import a export. V kombinácii s rozumným zónovaním záťaže a plánovaním spotreby dosiahnete vyšší podiel vlastnej spotreby, stabilnejšiu prevádzku a kratšiu návratnosť fotovoltiky. Fázové vyváženie preto nie je „nice to have“, ale podstatný parameter návrhu aj prevádzky modernej domovej či firemnej FV elektrárne.
