Hoe werkt de “statische” 3 fasen elektriciteitsmeter met zonnepanelen.
Inleiding
De beschrijving van de slimme meter hieronder is mijn visie van de slimme meter. Ik ben geen specialist op het gebied van elektriciteit en ik hoor graag of er mogelijk fouten zitten in mijn beschrijving. Ik heb probeerd officiële reacties te krijgen van netwerkbeheerders dat slimme meters inderdaad het momentele vermogen bepalen. Vele zijn niet bij machte om dit te bevestigen. Ook via bv de universiteit van Delft en Twente werd ik niet wijzer. Ik ben zelf echter nu voldoende overtuigd om mijn visie te geven.
Samenvatting:
Indien zonnepanelen geïnstalleerd worden bij een 3 fasen aansluiting dan maakt het ( voor de elektriciteitsrekening) niet uit aan welke fase ze gekoppeld zijn: de meter bepaalt het totaal van het vermogen op de 3 fasen op ieder moment. Dit geldt nu en in de toekomst als prijsdifferentiatie wordt ingevoerd tussen gebruikte en teruggeleverde energie.
Uitleg
Bij de afrekening van elektriciteit wordt de prijs van de elektriciteit bepaalt door de hoeveelheid energie die van het net betrokken en bij bv zonnepanelen geleverd wordt. De energie wordt uitgedrukt in kilowattuur. 1 kilowattuur is 1000x 1Watt x 3600 seconden= 3.6 x 10^^6 Wattseconden =3.6×10^^6 Joule.
Slimme elektriciteitsmeters meten energie niet direct. Ze bepalen het totale “momentane” vermogen van de 3 fasen door spanningen en stromen te meten. Het product van stroom (I) en spanning (V) is het vermogen. Voor de 3 fasen is het vermogen de som van I x V uitgedrukt in kilowatt. Indien zonnepanelen energie leveren is een van de termen van de som negatief als op die fase meer geproduceerd wordt dan afgenomen.
De energie wordt nu uitgerekend door veel meetpunten te nemen van dit fluctuerende vermogen op de drie fasen en dit te vermenigvuldigen met de tijdsduur.
Natuurlijk geld: hoe meer meetpunten hoe nauwkeuriger de meter. In feite wordt dus de integraal over de tijd uitgerekend van het vermogen. Het spreekt meer aan om te zeggen dat het oppervak wordt berekend onder de grafiek van het vermogen in de tijd. Dit is een bekende grafiek voor mensen die kijken hoeveel energie hun zonnepanelen produceren. De grafiek voor de slimme meter geeft dus het vermogen aan van de 3 fasen samen en die is vergelijkbaar met de grafiek voor de zonnepanelen. Als de grafiek een negatieve waarde aangeeft betekent het dat er meer energie wordt geproduceerd dan er wordt afgenomen . De meter registreert dan ( en in geen enkele andere situatie) een teruggave aan het net.
Indien zonnepanelen geïnstalleerd worden maakt het niet uit aan welke fase ze gekoppeld zijn want de meter bepaalt het totaal van het vermogen op de 3 fasen op ieder moment.
Hoe werken de tellers opbij de drie fasen meter
We leggen nu uit hoe de slimme statische meter de tellers aanstuurt. We doen dit omdat het verhaal van de consumentenbond technisch onjuist is en bovendien verwarrend. Er zijn ook andere meters op de markt maar de meeste slimme 3 fasen meters hebben 4 tellers: 2 tellers per tarief , 1 voor geleverde en 1 voor teruggeleverde energie.
Teller A tarief 1 = geeft de positieve som van geleverde – geproduceerde energie aan bij tarief 1
Teller B tarief 1 = geeft de negatieve som van geleverde – geproduceerde energie aan bij tarief 1 ( dus als er meer geproduceerd wordt dan verbruikt)
Teller C tarief 2 = geeft de positieve som van geleverde – geproduceerde energie aan bij tarief 2
Teller D tarief 2 = geeft de negatieve som van geleverde – geproduceerde energie aan bij tarief 2 ( dus als er meer geproduceerd wordt dan verbruikt)
We gebruiken in dit voorbeeld voor het gemak alleen teller A en B bij tarief 1.
De meter is in feite een vermogens meter en meet op een bepaald moment het gehele vermogen van het netwerk achter de meter inclusief de productie van de zonnepanelen indien aanwezig. De meteingen worden zeg 60 maal per seconde gedaan. Als het positief is wordt dit getal vermenigvuldigd met de tijd ( in dit geval 1/60) en opgeteld bij teller A. Als bij de volgende meting deze som negatief is omdat er meer wordt geproduceerd dat geleverd dan wordt dit getal vermenigvuldigd met de tijd opgeteld bij teller B.
In dit laatste geval wordt dus NIET de waarde afgetrokken van teller A ( en dus NIET verrekend met eerder gelverde energie).
Dit proces wordt doorlopend herhaald en leverd dus voor elk tarief de geleverde enegie ( verbruikte – geproduceerde energie) en de teruggeleverde energie ( geproduceerde energie-verbruikte energie).
De meter geeft de waarden weer in kilowattuur dus eigelijk moeten we de waarde hierboven niet in seconden maar in uren omrekenen. Dat verandert niets aan het pricipe.
Het rekenwerkt in de drie fasen meter en het energie verbruik van de meter zelf.
Een kleine computer (PLC) zorgt voor alle berekeningen en alle communicatie. Uiteraard gebruikt de meter energie en die is in de orde van 10 of 20 Watt per seconde en is dus niet te verwaarlozen.
Elke volt meting is max zo’n 2 watt en elke stroom meteting is maximaal zo’n 5 Watt( alfhankelijk van de stoom). Voor elke fase is er van elk 1. Dus 3×7 plus nog een een 10 watt vooor de computer. Dus in dit geval al snel 31 Watt. Het is in de order van 1 of 2 Euro per maand. Verschillende meters gebruiken verschillend vermogen. Hoe slimmer de meter hoe meer energie hij gebruikt. Ik ga er maar even van uit dat de meter deze energie als verbruik registreerd.. Dat hoeft niet: het hangt ervan af of de aansluiting voor de meter zelf voor of na de meetapperatuur zitten. Gezien mijn ervaring met fabrikanten en netwerkbeheerders zal prakitsch onmogelijk zijn om hier een antwoord op te krijgen. Maar het is op zich eenvoudig te meten: hang de onbelaste meter aan de 3 fasen en kijk of hij loopt.
Gebruikte eenheden
- Stroom = Amphere (A)
- Spanning= Volt (V)
- Vermogen =Watt (W) = VA
- Energie= Kilowattuur (kWh)= 1000*3600 Ws (Wattseconde) of Joule
- Energie =1 Ws=1 Joule (J)=1VAs
- Energie= 1 Calorie= 4,12868 Joule
Als voornaamste bronnen heb ik gebruik:
- https://electrical-engineering-portal.com/three-phase-power-measurement
- Landis & Gyr Oficieuse bevestiging sommatie 3 fasen meter 14/2/2019
- Specificaties van slimme meters
- Onofficiele reacties : Liander en Enenco ( van deze bronnen kon geen officiele bevestiging verkregen worden. Bij Liander werd zelfs botweg opgehangen.)
Het evenwicht met drie fasen
Zie : https://www.hoogspanningsforum.com/viewtopic.php?t=401&start=10
In het laagspanningsnet worden 4 aders gebruikt. De neuter, wordt hier in Nederland de nul genoemd.
De transformator in een station waar de middenspanning (meestal 10 of 20 kV) wordt getransformeerd naar laagspanning (400/ 230 V), heeft aan de middenspanningskant 3 aansluitingen voor de 3 fasen. Aan de laagspanningskant zijn er 4 aansluitingen. Voor de 3 fasen en voor de neuter, de nul.
De nul zorgt niet alleen voor de mogelijkheid van twee spanningen in een net, maar ook voor een extra geleider om op te vangen als er door de ene fase meer stroom loopt dan door de andere. Het systeem komt dan weer in evenwicht door de stroom via de nul.
Kortom de stroom in de nul is de negative som van de 3 fase stromen. Om het maar eens simplistisch te stellen zou je kunnen zeggen dat de gebruiker het electriciteitsbedrijf moet betalen voor gebruik van energie als de stroom in de nul een (negatieve) kant oploopt en de gebruiker betaalt als de stoom in de nul de andere (positive) kant oploopt (terugeleverde energie).
Een voorbeeld van m.i. ondeskundig advies van VoltaSolar
Ze stellen:
Heeft u een 3-fase hoofdaansluiting, dan kunt u gebruik maken van een 3-fase omvormer. De stroom van de zonnepanelen wordt dan mooi verdeeld over de 3 fasen. Het is niet aan te raden om vermogens boven de 5000 Wp op 1 van de 3 fasen aan te sluiten. U kunt dan alleen de apparaten die op dezelfde fase zitten van zonnestroom voorzien en gaat meer stroom terugleveren aan het net. Dit is op lange termijn een ongewenste situatie, omdat de vergoeding voor teruglevering minder kan worden op lange termijn.
Er loopt inderdaad stroom via de “solar-Fase” terug. Dit is echter niet relevant omdat de slimme 3 fasenmeter alleen kijkt naar de energie die per tijdseenheid (over de 3 fasen samen) geleverd wordt aan de gebruiker. Alleen als er op de 3 fasen samen minder vermogen wordt gebruikt dan de zonnepanelen leveren laat de meter zien dat er energie wordt teruggeleverd aan het net. Het energiebedrijf is niet geinteresseerd in de verbruik op de verschillende fasen onderling. Wel moet gezegd worden dat er een beveiliging is ( de zekeringen zorgen daarvoor) voor de maximale stroom per groep. Dit kan bij heel veel panelen een reden zijn om de energie te verdelen over 3 fasen. Dit kost echter geld want de verdelers gebruiken energie, nog afgezien van de kosten van de verdelers en de installatiekosten.Dat je dus geld bespaart is onzin.
Het evenwicht in drie fasen
Zie : https://www.hoogspanningsforum.com/viewtopic.php?t=401&start=10
In het laagspanningsnet worden 4 aders gebruikt. De neuter, wordt hier in Nederland de nul genoemd.
De transformator in een station waar de middenspanning (meestal 10 of 20 kV) wordt getransformeerd naar laagspanning (400/ 230 V), heeft aan de middenspanningskant 3 aansluitingen voor de 3 fasen. Aan de laagspanningskant zijn er 4 aansluitingen. Voor de 3 fasen en voor de neuter, de nul.
De nul zorgt niet alleen voor de mogelijkheid van twee spanningen in een net, maar ook voor een extra geleider om op te vangen als er door de ene fase meer stroom loopt dan door de andere. Het systeem komt dan weer in evenwicht door de stroom via de nul.
Zie de hele mooie video : . https://www.youtube.com/watch?v=vh_aCAHThTQ ( nog geen 6 min)
Om het maar eens simplistisch te stellen zou je kunnen zeggen dat je het electriciteitsbedrijf moet betalen voor gebruik van energie op een bepaald moment als al je apparaten samen meer energie gebruiken dan je zonnepanelen opwekken. Als je zonnepanelen meer energie opwekken dan je gebruikt op drie fasen dan registreert de meter een teruggave van energie op dat moment. De meter registreert of een teruggave of een gebruik. De meter kan dus op een bepaald moment geen gebruik registreren en tegelijk een teruggave registreren.
Om dit uit te leggen geef ik een voorbeel na een weegschaal:
Je hebt een weegschaal met twee tellers. Teller 1 geeft aan als je iets op de weegschaal legt en teller 2 geeft aan als je de schaal omhoog trekt met een touwtje. Het “negatieve” gewicht maak je via een katrolletje dat de kracht omkeert: aan de ene kant van de katrol gaat het touwtje naar de weegschaal en aan de andere kant hangt een bakje waar je een steen op kan leggen die dan de weegschaal omhoog trekt.
Je legt 3 stenen op de weegschaal: een steen van 1 kg, een steen van 2 kg en een steen van 3 kg. De meter geeft in teller1 6 kg aan. Als ik aan de 3kg-steen een touwtje plak en een tegen”kracht” geef van 6 kg ( eigenlijk 6*9.8 Newton) dan staan teller1 op nul. Als ik 3 touwtjes aan de drie stenen plak en een tegen”kracht” geef van 6 kg krijg ik hetzelfde resultaat. De slimme meter gaat precies zo maar dan vervang je kg door vermogen. De weegschaal geeft nooit tegelijkertijd aan 3 kg gewicht en min 3 kg trekgewicht. Het gaat om de som van stenen en touwtjes. De touwtjes vertegenwoordigen je zonnepaneel natuurlijk. Zie fig 4.
