Para la mayoría de los hogares, un sistema de baterías monofásico es la opción más práctica y económica, incluso cuando la propiedad cuenta con conexión a la red trifásica. Un sistema de baterías trifásico se vuelve necesario cuando se requiere mantener el suministro eléctrico en las tres fases, operar equipos trifásicos durante un apagón o soportar cargas comerciales mayores y mejor distribuidas.
Lo importante es que una batería no produce inherentemente electricidad monofásica o trifásica. Las baterías almacenan energía de corriente continua (CC). El inversor, el sistema de conversión de potencia, la interfaz de respaldo y el diseño eléctrico determinan si la energía almacenada se suministra como corriente alterna (CA) monofásica o trifásica.
Batería monofásica frente a batería trifásica: una rápida comparación
Un sistema monofásico concentra la potencia disponible del inversor en una sola fase de corriente alterna, mientras que un sistema trifásico la distribuye a través de tres fases sincronizadas. La elección correcta depende más de los circuitos de respaldo, la demanda simultánea de kW, el equipo trifásico y la arquitectura del inversor que de la capacidad de la batería en sí.
| Punto de comparación | Sistema de batería monofásico | Sistema de baterías trifásicas |
|---|---|---|
| Energía de la batería | Almacenado como DC | Almacenado como DC |
| Salida de CA | Una fase | Tres fases sincronizadas |
| Aplicación tipica | Viviendas, apartamentos, pequeños comercios, respaldo de carga esencial | Grandes casas, granjas, talleres, hoteles y C&I sitios |
| Complejidad de instalación | Más Bajo | Más alto |
| Disponibilidad de equipo | Wider | Más limitado |
| Respaldo en una propiedad trifásica | Generalmente una fase seleccionada | Puede soportar las tres fases si se diseña adecuadamente. |
| Soporte para motor trifásico | No hay soporte directo de una salida monofásica. | Posible cuando se cumplen los requisitos de potencia del inversor y de arranque del motor. |
| Potencia por fase | La potencia máxima del inversor puede estar disponible en una fase. | La producción se divide o controla en tres fases. |
| Balanceo de carga | Limitado a la fase conectada | Más adecuado para cargas distribuidas |
| Protección y conmutación | Normalmente más sencillo | Requiere conmutación y protección multipolares coordinadas. |
| La mejor opción cuando | Los circuitos esenciales se pueden agrupar en una fase. | Las cargas críticas se distribuyen entre todas las fases o incluyen equipos trifásicos. |
| Riesgo principal | Suponiendo que pueda dar soporte a toda la propiedad trifásica. | Suponiendo que la potencia total del inversor está disponible en cada fase. |
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Comparta el país de su proyecto, la fase de la red eléctrica, el modelo del inversor, la capacidad requerida, la carga máxima, la duración del respaldo y la lista de equipos trifásicos. Avepower Puede ayudar a evaluar el voltaje, la corriente, la capacidad, el protocolo de comunicación y la configuración del gabinete de la batería antes de la producción.
¿Qué significa realmente que una batería sea monofásica o trifásica?
Una batería monofásica utiliza un inversor monofásico o una salida de respaldo, mientras que una Sistema de batería trifásico utiliza un inversor o PCS Esto crea tres fases de CA sincronizadas. Los términos describen la interfaz de CA del sistema de almacenamiento completo, en lugar de las celdas de litio o los módulos de batería que contiene.
Un sistema monofásico produce una única forma de onda de corriente alterna. En muchos sistemas residenciales de Europa, Reino Unido, Australia y Asia, esta es de aproximadamente 220–240 V entre la línea y el neutro.
Un sistema trifásico produce tres ondas de corriente alterna separadas por 120 grados. Una configuración europea común proporciona aproximadamente 230 V entre fase y neutro, y 400 V entre fases. La Lista de Tecnologías Energéticas del gobierno del Reino Unido define los motores trifásicos como aquellos alimentados por tres corrientes alternas de igual frecuencia con una diferencia de fase de 120 grados.
Por lo tanto, el flujo de energía es:
Celdas de batería y BMS → Bus de CC → Inversor monofásico o trifásico → Cargas de CA o red eléctrica
Para una explicación más detallada de esta distinción, consulte Avepowerguías de un batería monofásica y Inversor trifásico. AvepowerEl contenido técnico existente también confirma que el inversor determina si la salida de CA utilizable es monofásica o trifásica.
¿Cuánta corriente necesita un sistema monofásico o trifásico de 10 kW?
Para la misma carga equilibrada de 10 kW, un sistema trifásico consume mucha menos corriente por fase que un sistema monofásico. A 230 V monofásicos y un factor de potencia de 0.95, la corriente es de aproximadamente 45.8 A; a 400 V trifásicos, es de aproximadamente 15.2 A en cada fase.
Cálculo monofásico
Para una carga monofásica:
Corriente = Potencia ÷ (Voltaje × Factor de potencia)
Para 10 kW a 230 V y un factor de potencia de 0.95:
10,000 ÷ (230 × 0.95) = 45.8 A
Cálculo trifásico equilibrado
Para una carga trifásica equilibrada:
Corriente por fase = Potencia ÷ (√3 × Tensión de línea × Factor de potencia)
Para 10 kW a 400 V y un factor de potencia de 0.95:
10,000 ÷ (1.732 × 400 × 0.95) = 15.2 A por fase
| Sistema | Suposición de voltaje | Potencia activa total | Factor de Potencia | Corriente calculada |
|---|---|---|---|---|
| monofásico | 230V | 10kW | 0.95 | 45.8A |
| Trifásico equilibrado | 400 V línea a línea | 10kW | 0.95 | 15.2A por fase |
Esta comparación explica por qué la alimentación trifásica es útil para equipos de alta carga y líneas de distribución largas. Sin embargo, esto no significa que un inversor trifásico de 10 kW pueda suministrar 10 kW a una sola fase.
Se debe revisar la hoja de datos para lo siguiente:
- Límites del modo de copia de seguridad
- Potencia continua total
- Potencia máxima por fase
- Desequilibrio de fase permitido
- Corriente neutra
- Sobrecarga de corta duración
- Capacidad de arranque del motor
¿Una batería trifásica se carga más rápido o funciona de forma más eficiente?
Una conexión trifásica no hace automáticamente que la batería se cargue más rápido ni que almacene más energía. La velocidad de carga depende de la disponibilidad de energía fotovoltaica, la potencia de carga del inversor, el voltaje de la batería, el límite de corriente de carga de la batería, BMS instrucciones, límites de la red, temperatura y estado de carga en lugar de solo el conteo de fases.
A 15kWh agresión con lesiones sigue siendo un 15kWh batería, ya sea que esté conectada a un inversor monofásico o trifásico.
Asimismo, un inversor trifásico de 20 kW no hace que una batería con un límite de descarga de 10 kW entregue 20 kW. La potencia útil del sistema está limitada por el límite aplicable más bajo entre:
- Potencia de descarga continua de la batería
- BMS límite de corriente de descarga
- Inversor o PCS .
- Límite de salida por fase
- Clasificación de cables y disyuntores
- Estado de carga
- Temperatura de la celda
- Límite de exportación o importación de la cuadrícula
- Clasificación del conmutador de respaldo
Los sistemas trifásicos pueden distribuir una alta potencia de manera más eficaz a través de múltiples conductores y se utilizan ampliamente para aplicaciones de mayor tamaño. BESS proyectos. Sin embargo, el número de fases por sí solo no es una medida fiable de la eficiencia del viaje de ida y vuelta.
¿Cómo se dimensiona la batería y el inversor?
Dimensiona la batería en función de la energía requerida a lo largo del tiempo, pero dimensiona el inversor en función de la carga simultánea y la demanda de arranque. El sistema debe satisfacer ambos cálculos: suficiente kWh para lograr la duración de respaldo deseada y los kW suficientes en la fase o fases correctas para arrancar y operar el equipo conectado.
Una fórmula práctica para la batería inicial es:
Capacidad nominal de batería requerida = Carga × Tiempo de funcionamiento ÷ (Utilizable DoD × Eficiencia del inversor)
Posteriormente, se debe añadir una reserva de diseño para tener en cuenta el envejecimiento, la temperatura, la incertidumbre de las previsiones y el aumento futuro de la carga.
Ejemplo A: Respaldo monofásico de carga esencial
Supongamos que una vivienda trifásica traslada sus circuitos esenciales a una fase de respaldo.
- Carga esencial media: 2.4 kW
- Tiempo de ejecución requerido: 4 horas
- Energía de CA requerida: 2.4 × 4 = 9.6kWh
- Profundidad de descarga útil prevista: 80%
- Supuesto de eficiencia del inversor: 92%
- Reserva de diseño: 15%
Cálculo:
9.6 ÷ (0.80 × 0.92) = 13.04kWh
Incluyendo una reserva del 15%:
13.04 × 1.15 = 15.0kWh
A 15-16kWh agresión con lesiones Por lo tanto, esta clase sería un objetivo de capacidad inicial razonable, sujeto a las especificaciones de energía útil de la batería real.
Ejemplo B: Copia de seguridad trifásica completa
Supongamos que una casa grande o un taller necesita una media de 10.5 kW en las tres fases durante cuatro horas.
- Carga media: 10.5 kW
- Tiempo de ejecución: 4 horas
- Energía de CA requerida: 42kWh
- Utilizable profundidad de descarga: 80%
- Eficiencia del inversor: 92%
- Reserva de diseño: 15%
Cálculo:
42 ÷ (0.80 × 0.92) = 57.07kWh
Incluyendo reserva:
57.07 × 1.15 = 65.63kWh
Por lo tanto, el objetivo inicial de la batería es de aproximadamente 64–70kWh.
Esto no completa el diseño. El instalador también debe determinar:
- Potencia máxima simultánea
- Potencia en cada fase individual
- Arranque del motor o compresor más grande
- Duración de la sobrecarga del inversor
- Si las cargas se pueden desconectar automáticamente
- Energía solar y de carga de red disponible
- Estado de reserva requerido
Avepower, Tabla de tamaños de inversores explica cómo la potencia de funcionamiento y la potencia máxima afectan la selección del inversor, mientras que el Guía de diseño para sistemas de almacenamiento de baterías abarca los objetivos del proyecto, los perfiles de carga, kW/kWh dimensionamiento y BESS .
¿Cuándo conviene elegir una batería monofásica?
Elija una batería monofásica si la propiedad cuenta con suministro monofásico, las cargas de respaldo necesarias caben dentro de la salida de un inversor y ningún equipo esencial requiere alimentación trifásica. También puede ser adecuada para una propiedad trifásica cuando solo ciertos circuitos monofásicos necesitan respaldo.
Un sistema monofásico suele ser apropiado cuando:
- La propiedad ya cuenta con una conexión monofásica de 220–240 V.
- La mayoría de las cargas son iluminación, enchufes y electrodomésticos.
- El respaldo puede limitarse a los circuitos esenciales.
- La mayor demanda simultánea se ajusta a la capacidad del inversor.
- La corriente de arranque del motor se encuentra dentro del rango de corriente máxima.
- Los sistemas solares existentes son monofásicos o integrados en el lado de CC.
- La menor complejidad de la instalación es una prioridad.
- La red local permite la capacidad del inversor propuesta.
Por ejemplo, Avepower, 15kWh Batería solar todo en uno con inversor de 6 kW integra un 51.2V 314Ah LiFePO4 agresión con lesiones, inversor de onda sinusoidal pura de clase 6.2 kW, MPPT carga solar y funciones de transferencia de respaldo. Su salida aún debe evaluarse en función de las cargas máximas simultáneas y de sobretensión del sitio.
¿Cuándo conviene elegir un sistema de baterías trifásico?
Elija un sistema de baterías trifásicas cuando los equipos trifásicos deban funcionar durante un corte de energía, la demanda de energía deba distribuirse entre varias fases o el proyecto utilice un sistema trifásico de mayor tamaño. PCS Para aplicaciones comerciales, agrícolas, hoteleras o residenciales de alto consumo.
Un sistema trifásico adquiere mayor valor cuando:
- El sitio ya cuenta con un servicio de tres fases.
- Las cargas esenciales se distribuyen entre L1, L2 y L3.
- Reorganizar todas las cargas de respaldo en una sola fase es poco práctico.
- Una bomba de calor trifásica, una bomba, un motor o un compresor deben funcionar fuera de la red eléctrica.
- El inversor solar es trifásico y debe seguir funcionando durante un apagón.
- El proyecto requiere una producción mayor que la que permite la red en una fase.
- El sistema presta servicio a una granja, taller, hotel o establecimiento comercial.
- La expansión futura incluye grandes sistemas de climatización, maquinaria o carga de vehículos eléctricos de alta potencia.
- Se requiere equilibrio de fases o control de exportación por fase.
Antes de realizar el pedido, es necesario confirmar las normas de la red eléctrica local. En Gran Bretaña, por ejemplo, el marco G98 y G99 de la Energy Networks Association utiliza umbrales de corriente por fase y aplica requisitos de conexión tanto a los inversores de almacenamiento de electricidad como a otros equipos de generación. Estos límites del Reino Unido no deben aplicarse automáticamente a otros países. Consulte la Recomendación de Ingeniería G99 de la ENA.
Estudios de caso de sistemas de almacenamiento de energía monofásicos y trifásicos
AvepowerLos datos de productos y proyectos demuestran por qué la capacidad, la corriente de la batería y la configuración de fase de CA deben evaluarse por separado. Una batería residencial puede proporcionar suficiente kWh para respaldo esencial pero aún así estar limitado por corriente continua, mientras que un alto voltaje C&I El gabinete requiere un ajuste correcto. PCS para generar una salida trifásica.
Ejemplo 1: Emparejar un 16kWh Conversión de batería a inversor
El Avepower 51.2V 314Ah 16kWh LiFePO4 agresión con lesiones proporciona aproximadamente 16.08kWh de energía nominal.
Los datos operativos publicados incluyen:
- Voltaje nominal: 51.2V
- Capacidad nominal: 314Ah
- Energía nominal: aproximadamente 16.08kWh
- Corriente de descarga continua: 157A
- Corriente máxima de descarga: 200A hasta 300 segundos
- CAN, RS485 y RS232 la comunicación
- Hasta 16 baterías en paralelo
A un precio nominal 51.2VLa potencia continua aproximada de CC antes de las pérdidas por conversión es:
51.2V × 157 A = 8.04 kW CC
Suponiendo una eficiencia del inversor del 92%:
- Un inversor de CA de 6 kW requiere aproximadamente
6,000 ÷ (51.2 × 0.92) = 127 A - Un inversor de CA de 8 kW requiere aproximadamente
8,000 ÷ (51.2 × 0.92) = 170 A
Por lo tanto, una batería tiene una mejor compatibilidad de corriente continua con un inversor de 6 kW que con un inversor diseñado para suministrar 8 kW de forma continua. 200A Esta cifra representa un límite de corta duración y no debe considerarse como la clasificación continua normal.
La corriente real aumentará a medida que disminuya el voltaje de la batería, y BMS ajustes, temperatura, SOC y las pérdidas en el cableado pueden reducir la potencia disponible.
Con una profundidad de descarga del 80 % y una eficiencia del inversor del 92 %, la energía de CA suministrada aproximada es:
16.0768 × 0.80 × 0.92 = 11.83.kWh
Con una carga esencial media de 2.4 kW:
11.83 ÷ 2.4 = aproximadamente 4.9 horas
Este cálculo aporta mayor valor a la hora de tomar decisiones que la capacidad por sí sola. El instalador debe verificar tanto el tiempo de ejecución como la capacidad actual.
Ejemplo 2: La capacidad de escalado no determina la producción de la fase.
Avepower, Francia 64kWh caja de batería solar utiliza cuatro 16kWh LiFePO4 baterías conectadas en paralelo para crear un 64kWh banco de baterías de bajo voltaje.
El caso demuestra cómo aumentan las baterías en paralelo:
- Capacidad energética total
- Corriente de batería disponible
- Flexibilidad de expansión
- Utilidad
El caso publicado no especifica que el sistema proporcione una salida de CA trifásica. Por lo tanto, debe utilizarse como evidencia de la escalabilidad del banco de baterías, no como evidencia de que las baterías en paralelo creen automáticamente un sistema trifásico.
La salida de fase aún depende de la arquitectura del inversor conectado.
Ejemplo 3: Alto voltaje C&I Batería compatible con una PCS
Avepower, Países Bajos 108.5kWh Alto voltaje ESS Antecedentes usos:
- 108.5184kWh energía nominal
- Voltaje nominal de CC de 345.6 V
- Seis 57.6V 314Ah paquetes de baterías en serie
- Un alto voltaje BCU box
- A 1P108S
- Potencia máxima del inversor: 70 kW.
Este proyecto ilustra un principio de ingeniería importante:
El gabinete de baterías de 345.6 V suministra energía de CC de alto voltaje; el inversor o PCS Determina si el sitio recibe energía de corriente alterna trifásica.
Para un proyecto comercial, el comprador debe confirmar lo siguiente:
- PCS Rango de voltaje DC
- PCS corriente continua máxima
- Tensión alterna trifásica
- Salida por fase
- CAN protocolo
- BCU y PCS lógica de control
- Capacidad de formación de red o de respaldo
- EMS funciones
- Equipos de conmutación y protección
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¿Qué errores comunes en baterías monofásicas frente a trifásicas debes evitar?
Los errores más comunes son seleccionar la batería kWh Suponer que una propiedad trifásica siempre necesita una batería trifásica, o asumir que la potencia nominal completa de un inversor trifásico está disponible en cada fase, puede provocar un respaldo insuficiente, desconexiones intempestivas y fallos en la integración del inversor.
Evite lo siguiente:
- Denominar el módulo de batería como monofásico o trifásico sin comprobar el inversor.
- El dimensionamiento se basa únicamente en el consumo energético mensual.
- Ignorar las cargas por fase en una propiedad trifásica.
- Suponiendo que todos los inversores trifásicos admiten una salida desequilibrada.
- Suponiendo que el rendimiento con conexión a la red eléctrica sea igual al rendimiento en caso de apagón.
- Se espera que una batería monofásica alimente un motor trifásico real.
- Ignorando la corriente de arranque de las bombas y compresores.
- Suponiendo que tres baterías monofásicas formen automáticamente un sistema de respaldo trifásico sincronizado.
- Agregar una batería monofásica a un sistema solar trifásico sin verificar la carga durante los cortes de energía.
- Compatibilidad del equipo únicamente por voltaje y tipo de conector.
- Utilizar los límites de la red eléctrica de otro país sin verificación local.
- Elegir una capacidad de batería adicional cuando la limitación real es la potencia del inversor.
Conclusión: ¿Debería elegir una batería monofásica o trifásica?
Elija el sistema más sencillo que pueda alimentar de forma segura las cargas requeridas. La mayoría de los hogares pueden usar una batería monofásica, incluso con una conexión trifásica, siempre que los circuitos esenciales estén agrupados correctamente. Elija un sistema trifásico cuando todas las fases, grandes cargas distribuidas o equipos trifásicos críticos deban permanecer operativos.
Preguntas Frecuentes
Una batería normalmente almacena electricidad de CC y no tiene una fase de CA. Los términos batería monofásica y batería trifásica describen el inversor, PCS, salida de respaldo y configuración general del sistema.
No necesariamente. Una batería monofásica suele ser suficiente cuando el objetivo es el autoconsumo o el respaldo de circuitos esenciales específicos. Se necesita un sistema trifásico cuando todas las fases o los equipos trifásicos deben permanecer alimentados.
Una salida de respaldo monofásica normal no puede alimentar directamente un aire acondicionado trifásico auténtico. Se requiere un inversor trifásico del tamaño adecuado u otro sistema de conversión de energía aprobado por el fabricante.
La capacidad requerida depende de las cargas y la duración del respaldo, no solo de la fase de la red. Una vivienda que utiliza solo cargas esenciales puede necesitar entre 10 y 16kWh, mientras que el respaldo trifásico completo puede requerir entre 40 y 70kWh
Solo pueden hacerlo si el inversor y la arquitectura de respaldo admiten el funcionamiento solar fuera de la red. Un desajuste de fase entre el inversor de respaldo y el inversor solar puede impedir que el sistema fotovoltaico se reinicie.
Suele ser más caro porque el inversor, la conmutación, la protección, la medición y la puesta en marcha son más complejos. El coste de la celda de la batería puede ser similar cuando se utiliza. kWh La capacidad es la misma.
