Fotowoltaiczna instalacja jednofazowa – wady i zalety

Każda mikroelektrownia fotowoltaiczna, czyli po prostu nasza przydomowa instalacja PV, musi spełniać wymagania stawiane przez Operatorów Sieci Dystrybucyjnej (OSD). Instalacja podpięta do sieci energetycznej musi dostarczać energię elektryczną o stosownych parametrach i być zabezpieczona w odpowiedni sposób. 

Maksymalna moc instalacji fotowoltaicznej jednofazowej

Instalacje, których moc przekracza 3,68 kW, muszą być wyposażone w trójfazowy falownik, natomiast jeżeli moc instalacji jest niższa niż 3 kW po stronie AC (prądu przemiennego), ze względów ekonomicznych stosuje się tylko falowniki jednofazowe. Kiedy moc instalacji mieści się w przedziale od 3 do 3,68 kW istnieje możliwość wyboru falownika, firmy fotowoltaiczne zalecają jednak falowniki jednofazowe.

Instalacja trójfazowa a jednofazowa

Inwestorzy często decydują się na instalację trójfazową, mimo tańszej alternatywy w postaci jednofazowych instalacji o mocach od 3 do 3,68 kW. Decyzja ta motywowana bywa naciskiem wywieranym przez firmy, w których się zaopatrują. Tymczasem, wbrew powszechnemu przekonaniu, że instalacje trójfazowe zwiększają autokonsumpcję energii elektrycznej produkowanej przez instalację fotowoltaiczną, nie zawsze tak się dzieje.

Odbiorniki w budynkach jednorodzinnych, są w zdecydowanej większości, jednofazowe przez co nie wszystkie fazy są równomiernie obciążone. Jeśli falownik zostanie podpięty do najbardziej obciążonej fazy w budynku, to współczynnik zużycia energii na własne potrzeby, może być nawet wyższy niż w przypadku instalacji trójfazowej. Standardowy dom jednorodzinny nie jest w stanie osiągnąć wskaźnika konsumpcji własnej energii wyprodukowanej przez elektrownię fotowoltaiczną (autokonsumpcji) wyższego niż 25 procent.

Aby zwiększyć autokonsumpcję, warto zainstalować w budynku pompę ciepła lub grzałkę elektryczną do ogrzewania wody użytkowej, bo dzięki temu zmniejsza się ilość energii oddanej do sieci, a instalacja fotowoltaiczna jest najbardziej efektywna właśnie wtedy, kiedy energia wytwarzana przez moduły jest wykorzystywana bezpośrednio w instalacjach elektrycznych budynku bez akumulowania jej w sieci energetycznej.  

Autokonsumpcja energii elektrycznej określa jaka jej część wytwarzana przez instalację fotowoltaiczną jest zużywana na bieżąco, a więc nie musi być oddawana do sieci jako nadwyżka. Jest to zależne od doboru instalacji w stosunku do potrzeb energii oraz sposobu jej wykorzystania. Zwykle w domach jednorodzinnych nie przekracza ona 20÷30% w skali roku. Im więcej energii będzie oddawane do sieci i rozliczane w ramach opustów, tym większa będzie wartość wspomnianej „prowizji” i tym niższy efekt ekonomiczny z zastosowania instalacji fotowoltaicznej. 

Instalacja jednofazowa – wady i zalety

Kiedy decydujemy się na fotowoltaiczną instalację jednofazową, największy sens ma podpięcie inwertera jednofazowego do tej fazy, która za dnia jest najbardziej obciążona konsumpcją prądu. Większość naszych potrzeb energetycznych zaspokoimy wtedy darmowym prądem wytworzonym w panelach fotowoltaicznych. Zakładając równomierne obciążenie wszystkich trzech faz dostępnych w ramach instalacji elektrycznej, w przypadku użytkowania inwertera jednofazowego, darmowa energia ze słońca stanowić będzie 1/3 całości konsumowanej w domu energii, a pozostałe 2/3 trafią do sieci energetycznej. 

Falowniki jednofazowe, które mogą mieć maksymalną moc do 3,68 kW, uzyskują wysoką sprawność przy trzykilowatowych instalacjach zbudowanych z 10 – 12 modułów PV: napięcie, jakie uzyskamy na łańcuchach modułów, będzie oscylować od 300 do 350 V i będzie znacznie bardziej optymalne dla falownika jednofazowego niż dla trójfazowego. 

Falowniki jednofazowe dla instalacji małych mocy są tańsze, niż trójfazowe.

Instalacja trójfazowa – wady i zalety

Możemy jednak zdecydować się na falownik trójfazowy, który symetrycznie rozkłada moc na każdą z faz, a to, z kolei, przekłada się na stabilność lokalnej sieci – minimalizuje ryzyko wahań napięcia i pozwala na zastosowanie węższych przekrojów przewodów. Falownik trójfazowy przyłączany jest do trzech faz, a to oznacza, że trzeba przyłączyć go do obwodu trójfazowego. Co więcej falownik kontroluje wszystkie fazy równocześnie. Jeżeli na jednej z faz pojawi się jakieś zaburzenie, np. niestabilność napięcia – co zdarza się w Polsce często, to falownik będzie się wyłączał.

Kiedy wybieramy inwerter trójfazowy, energia słoneczna przechodzi przez niego i zasila wszystkie trzy fazy naszej domowej instalacji elektrycznej w sposób symetryczny. Przykładowo: jeśli instalacja fotowoltaiczna wygenerowała 2 kW energii, a wszystkie pracujące w danej chwili urządzenia (pralka, lodówka, żarówki, etc.) wykazują łączny pobór mocy mniejszy lub równy 2 kW to 100% energii przeznaczone będzie na zasilenie gospodarstwa domowego. Ewentualna nadwyżka dostępnej energii względem poziomu zapotrzebowania jest oddawana w depozyt operatorowi sieci, a niedobór wyrównamy pobierając prąd w sposób tradycyjny czyli z gniazdka. Takie rozwiązanie wydaje się optymalne.

Warto mieć świadomość, że dobór falownika nie ma wpływu na system bilansowania, a więc niezależnie czy zainstalowany zostanie falownik jednofazowy czy trójfazowy, nasza instalacja fotowoltaiczna rozliczania będzie w systemie opustów.

Autor