Driefase netaansluiting, enkelfase en driefase zonne-laden van een EV i.c.m. een enkel of driefase zonnepaneel-omvormer

Veel beginnende bezitters van een EV die met zonne-energie willen laden hebben veel onbeantwoorde vragen over hun driefase netaansluiting, enkelfase of driefase zonnepaneel-omvormer en enkelfase of driefase laden.

In dit artikel bespreken we alle denkbare scenario's van enkelfase en driefase laden in combinatie een éénfase en driefase zonnepaneelomvormer.

Alleen van toepassing op

Dit artikel is alleen van toepassing op zonnepaneel of EV bezitters die een driefase netaansluiting hebben. Bij een enkelfase netaansluiting spelen de in dit artikel besproken "problemen" niet.

Introductie

In veel forums die gaan over elektrische auto's en EVSE's (laadpunten) blijken veel vragen rond het onderwerp zonne-laden van de EV bij gebruik van een driefase netaansluiting, vandaar dat we dit artikel geschreven hebben.

Waarom enkelfase laden bij zonne-laden?

Zoals we uitgebreid behandeld hebben in het artikel over zonne-laden van een EV is het (doorgaans) erg onverstandig om met drie fasen de EV te laden als je maximaal gebruik wil maken van de eigen opgewekte zonne-energie.

De reden is dat iedere EV een minimale laadstroom vereist van 6 Ampère, en nou komt hij, pér fase. Dus als je driefase zonne-laad, dan start dat laden pas bij 3x6 Ampère = 18 Ampère. Dat is dus 18A x 230V = 4140 Watt.

Als je met één fase laad, op basis van zonne-energie overschot, dan begint het laden niet bij 4140 Watt overschot maar al bij 6A x 230V = 1380 Watt. Je kan dus veel eerder in de ochtend het laden van de EV starten.

Driefase netaansluiting en zonne-energie van een 1- of 3-fase zonnepaneelomvormer

De EV laden met één fase bij zonne-laden is dus slim, maar wat nou als je een driefase netaansluiting hebt? We zullen twee mogelijke scenario's beschrijven, bij gebruik van een 3-fase zonnepaneel omvormer een een 1-fase zonnepaneelomvormer. Het doel is om alle zonne-energie overschot te benutten zonder dat je elektriciteit afneemt van de energiemaatschappij. Noem het "nul op de meter zonne-laden".

3-fase zonnepaneelomvormer en 1-fase laden van de EV

In dit scenario heb je zonnepanelen die aangesloten zijn op een driefase zonnepaneelomvormer, en je wil de EV laden met zonne-energie overschot met één fase.

Laten we eens aannemen dat je zonnepanelen, via de zonnepaneelomvormer, 2760 Watt terugleveren aan het net. Maar het is een driefase pv-omvormer, dus wordt het vermogen verdeeld over de drie fases.

Op iedere fase wordt dus 2760 / 3 = 920 Watt teruggeleverd. Het minimale laadvermogen waarbij een EV pas gaat laden is 1380 Watt per fase. Maar in dit voorbeeld is per fase maar 920 Watt teruglevering.

Dan lijkt laden op één fase niet mogelijk want die 920 Watt per fase is lager dan de minimale 1380 Watt per fase. Maar het is toch mogelijk, dankzij het "salderen" van de slimme meter. Dat werkt als volgt.

Stel dat je EVSE (laadpunt) op fase 1 gaat laden met een vermogen van 2760 Watt, wat gebeurd er dan? We gaan even voor het gemak dat geen enkel apparaat in je woning aanstaat om het voorbeeld makkelijker te maken.

Op fase 1 neemt de EVSE 2760 Watt af, maar op diezelfde fase levert de zonnepaneelomvormer 920 Watt. Dus zal op fase 1 een verbruik zijn (afname van het net): 2760 Watt - 920 Watt = 1840 Watt.

Maar op fase 2 en 3 levert de zonnepaneelomvormer 920 Watt terug. We hebben dus de volgende situatie: op fase 1 nemen we 1840 Watt op uit het net en op fase 2 en 3 leveren 920 Watt terug.

Nou komt iets heel cruciaals, een driefase kWh meter, dus ook de driefase slimme meter, is zo gemaakt dat alle fases gesommeerd of gesaldeerd worden en het resultaat is je "verbruik" op dat moment.

De kWh meter registreert op de fase 1, 2 en 3 de volgende waarden: +1840 Watt, -920 Watt en -920 Watt. Die waarden worden gesommeerd/gesaldeerd en dat wordt dan: 1840 Watt - 920 Watt - 920 Watt = 0 Watt.

Als je dus 1840 Watt afneemt op één fase en op de andere twee fases samen 1840 Watt teruglevert, dan zal de kWh meter een geen verbruik registreren.

Als je op de slimme meter kijkt zal dan te zien "actueel vermogen: 0 Watt". Je kan dus op één fase vermogen afnemen van het net en op de andere fases terugleveren en de optelsom, dát is je verbruik of teruglevering.

We breiden het voorbeeld iets uit om het nog duidelijker te maken. Op fase 1 neem je 1840 Watt af voor het laden van de EV en levert de pv-omvormer 920 Watt, op fase 2 levert de pv-omvormer 920 Watt maar op die fase wordt een televisie ingeschakeld en dat verbruik is (in dit voorbeeld) 100 Watt. Op fase 3 levert de pv-omvormer 920 Watt

Wat is het resultaat nu? Wat is het verbruik dat de kWh meter aangeeft? We gaan rekenen: fase 1: +2760 - 920 = +1840 Watt, fase 2: +100 -920 = -820 Watt en fase 3: -920 Watt. Dus de kWh meter ziet op de fases 1, 2 en 3: +1840 Watt, -820 Watt en -920 Watt. De kWh meter saldeert dit naar een verbruik van +1840 - 820 - 920 = +100 Watt. Dus de kWh meter meet een afname van 100 Watt.

Heb je een EVSE (laadpunt) met zonne-laad functionaliteit, dan zal de EVSE de informatie opvragen van de P1 aansluiting van de slimme meter (of het wordt gedaan met CT-klemmen) maar wat de meetmethode ook is, de EVSE zit dat zodra de televisie ingeschakeld wordt een verbruik van 100 Watt. Maar het doel van zonne-laden is dat alleen maar het zonne-energie overschot gebruikt wordt voor het laden van de EV, dus zonder dat er verbruik is uit het net.

Dus kort nadat dat televisie is ingeschakeld zal de EVSE de laadstroom naar de EV beperken van 2760 Watt naar 2660 Watt, dus 100 Watt minder. En dat resulteert dat het verbruik weer precies 0 Watt is.

Zolang het gesommeerde / gesaldeerde zonne-energie overschot 1380 Watt (6 Ampère) is of meer, dan zal de EV geladen worden, zonder dat je maar één kWh uit het net trekt. Je EV laden met zonne-energie zonder dat het je één cent kost.

Een kleine kanttekening: de opbrengst van de zonnepanelen fluctueert continue met kleine waarden, en de EVSE kan niet "meteen" het vermogen aanpassen, dat kost altijd een paar seconden. Dus er zal altijd sprake zijn van een kleine afname of kleine teruggave tijdens zonne-laden van de EV, maar dit zijn vrijwel verwaarloosbare waarden.

1-fase zonnepaneelomvormer en 1-fase EVSE aangesloten op dezelfde fase

Stel dat je een driefase netaansluiting hebt en op fase 2 is de pv-omvormer aangesloten die levert op dat moment 3500 Watt. Op die fase twee is ook de EVSE aangesloten en die laad de EV met 3000 Watt. OP fase 1 is er een verbruik van 200 Watt en op fase 3 is het verbruik 300 Watt.

De kWh meter ziet op de fases: fase 1: +200 Watt, fase 2: -3500 Watt en +3000 Watt, samen dus -500 Watt en fase 3: 300 Watt. De kWh meter saldeert deze waarden en daar volgt uit: +200 Watt - 500 Watt + 300 Watt = 0 Watt. De kWh (slimme meter) zal dus geen verbruik registreren, op het display van de slimme meter staat dus: actueel vermogen 0 Watt. Dat is precies wat je verwacht van zonne-laden van de EV: alleen laden met de stroom die beschikbaar is, geen teruglevering en ook geen afname.

1-fase zonnepaneelomvormer en 1-fase EVSE aangesloten op verschillende fases

In dit voorbeeld zit de zonnepaneelomvormer op een andere fase dan de EVSE, voor de rest houden we het voorbeeld gelijk aan het voorbeeld hiervoor.

Fase 1: pv-omvormer levert terug: -3500 Watt en is een verbruik van 200 Watt, fase 2: de EVSE laad de EV met 3000 Watt, op fase 3 is een verbruik van 300 Watt. De belasting over de fases is dus: fase 1: -3500 + 200 = -3300 Watt, fase 2: +3000 Watt, fase 3: +300 Watt. De kWh meter saldeert de fases en registreert: -3300 +3000 +300 = 0 Watt, dus géén verbruik. Ook hier zal je op de slimme meter zien: actueel verbruik: 0 Watt.

1-fase zonnepaneelomvormer en op 3-fase de EV laden zonder dat het geld kost?

Nog een laatste scenario, dat is dat een zonnepaneelomvormer op één enkele fase is aangesloten, maar je de EV met drie fase wil laden, meestal is dit niet verstandig, maar het kan.

Stel dat de pv-omvormer 3680 Watt (16 Ampère bij 230 Volt) op fase 1 levert en stel dat alleen in de woning de EV wordt geladen met een laadvermogen van 4140 Watt (dat is zes Ampère of 1380 Watt per fase). Dan registreert de driefase kWh meter: fase 1: -3680 + 1380 = -2300 Watt, fase 2: +1380 Watt en fase 3: +1380 Watt. Gesommeerd is dit -2300 +1380 +1380 = +460 Watt.

Dus het antwoord is nee, dit gaat je geld kosten. Je neemt gesommeerd 460 Watt af en dat moet je betalen. Maar je hebt wel alle

Maar... een slimme meter registreert teruglevering en afname toch apart?

De ouderwetse draaischijf driefase kWh meter, die Ferrarismeter wordt genoemd, registreerde maar één ding, het verbruik. Om precies te zijn, het gesaldeerde verbruik. De ferrarismeter heeft maar één telwerk, dus bij een driefase kWh ferrarismeter kon hij niet anders dan gesaldeerd meten. Was het gesaldeerde vermogen positief, dus afname uit het net, dan draaide hij naar rechts, en zag je het kWh telwerk "oplopen". Leverde je (gesommeerd) terug, dan draaide het draaischijfje terug, en telde de kWh teller "af".

De moderne slimme meter heeft aparte telwerken voor afname en teruglevering. Die registreren dus apart teurglevering en afname. Maar, die telwerken worden bijgewerkt op basis van saldering over de drie fases.

Als je op fase 1 4000 Watt teruglevert en op fase 2 1000 Watt afneemt en op fase 4 2000 Watt afneemt, dan is het gesaldeerde verbruik -4000 + 1000 + 2000 = -1000 Watt. Dus is sprak van teruglevering. Op dat moment wordt het teruglevertelwerk bijgewerkt. Als een fractie van een seconde later het teruggeleverde vermogen van 4000 Watt daalt naar 2000 Watt, dan is het gesaldeerde verbruik -2000 + 1000 + 2000 = +1000 Watt dus sprake van afname, dus wordt dan het afnametelwerk bijgewerkt.

De driefase slimme meter meet duizenden keren per seconde, en voor iedere meting wordt via saldering bepaald of sprake is van teruglevering of afname en op basis daarvan wordt het teruglevering óf het afnametelwerk bijgewerkt.

Het is dus onmogelijk dat voor één meting het teruglevertelwerk en afnametelwerk wordt aangepast. De slimme meter saldeert dus altijd over de fases en legt het resultaat (de sommering) vast als teruglevering of verbruik.

Mag dat wel? Terugleveren op de ene fase en afnemen op de andere fase?

Ja, je mag op iedere fase zo veel je wilt vermogen afnemen of terugleveren zolang je binnen de limieten blijft van de stroom van netaansluiting. Heb je een 3x25A netaansluiting, dan mag je dus (las voorbeeld) op één fase 25 Ampère afnemen en op de andere twee fases 25 Ampère terugleveren. Geheel legitiem.

Vindt de netbeheerder deze "scheve belasting" niet erg?

Nee, dit deert de netbeheerder niet. Dat komt omdat vele woningen aangesloten zijn op één transformatorhuisje. Alle aansluitingen op dat transformatorhuisje zullen over de drie fases een scheve belasting laten zien. Sterker nog, een heel aantal woningen zal waarschijnlijk nog een éénfase aansluiting hebben, die zorgen dus ook voor "scheve" belastingen omdat ze maar op één fase afnemen of terugleveren.

Maar de onbalans tussen de fases zullen door die vele aansluitingen elkaar min of meer opheffen. Dus, maak je geen zorgen, een scheve belasting daar ligt de netbeheerder geen minuut van wakker!

Houdt dit salderen van de kWh / slimme meter niet op te bestaan?

Zeg nooit nooit, maar het zou vreemd zijn als het salderen van een driefase kWh meter ophoudt te bestaan. Deze uitspraak baseren we op de gedachte dat als salderen over de fases niet meer plaatsvindt sprak is van discriminatie tussen netaansluitingen met één fase en driefases. Zou je twee woningen hebben die met zonne-energie 3000 Watt terugleveren en tegelijkertijd 2000 Watt energieverbruik hebben van apparaten in de woning, dan zou dit voor een éénfase netaansluiting resulteren in een teruglevering van -1000 Watt (dus alleen het teruglevertelwerk wordt aangepast. De woning met een identieke situatie, maar met een driefase kWh meter, zou dan de teruglevertelwerk bijgewerkt worden met -3000 Watt en het afnametelwerk met 2000 Watt. En dat laatste zou resulteren in hogere kosten (want afname) dan bij de enkelfase netaansluiting (geen afname, alleen teruglevering).

Zou men besluiten dit salderen van de kWh meter te beëindigen, dan zullen de meeste eigenaren van een driefase netaansluiting meteen een aanpassing aanvragen bij de netbeheerder om terug te gaan naar een enkelfase netaansluiting omdat dan wel "gesaldeerd wordt".

Gezien het voorgaande zouden we zéér verbaasd zijn als het salderen van de driefase kWh meter, wat al sinds mensenheugenis gebeurd (startend met de ferrarismeter, die kon niet anders), afgeschaft zou worden.

Verder lezen

We hebben over dit salderen van de kWh meter nog een apart artikel geschreven. Ook hebben we een kort glossariumartikel geschreven waar het binnenwerk van de driefase ferrarismeter te zien is.