Phasenausgleich

Ein Phasenausgleich (auch Schieflastkompensation oder Phasensymmetrierung) ist ein technisches Verfahren im Dreiphasenwechselstromnetz, das die gleichmäßige Belastung der drei stromführenden Außenleiter (L1, L2 und L3) herstellt. In einem ideal symmetrischen Drehstromsystem fließen auf allen drei Phasen betragsmäßig identische Ströme mit einer Phasenverschiebung von jeweils 120 Grad. Dadurch hebt sich die Summe der Rückströme im Neutralleiter (N) auf null auf.

Werden einphasige Großverbraucher (wie z. B. einphasige Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge) oder Erzeugungsanlagen (wie einphasige Mikro-Wechselrichter) unsymmetrisch an das Netz angeschlossen, entsteht eine sogenannte Schieflast. Diese Schieflast führt zu:

• Stromfluss über den Neutralleiter, was thermische Überlastungen verursachen kann
• Spannungsverlagerungen zwischen Außenleitern und Sternpunkt (Spannungsüberhöhung auf unbelasteten, Spannungseinbruch auf hochbelasteten Phasen)
• Zusätzlichen Verlusten in Transformatoren und Zuleitungen des Verteilnetzes

Der Phasenausgleich erfolgt entweder passiv durch eine gleichmäßige Verteilung einphasiger Stromkreise auf die drei Phasen im Verteilerkasten oder aktiv durch leistungselektronische Systeme wie dreiphasige Hybridwechselrichter und aktive Netzfilter. Moderne Speicher- und Wechselrichtersysteme speisen gezielt Leistung auf jener Phase ein, auf der lokal der höchste Verbrauch anfällt, um den Netzübergabepunkt symmetrisch zu halten.

Der Begriff Phasenausgleich ist elementar in der Netzanschlussplanung, der Gebäudeinstallation sowie beim Betrieb von dezentralen Erzeugungsanlagen und Batteriespeichern.

Gemäß den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Verteilnetzbetreiber und der Norm VDE-AR-N 4100 gilt in Deutschland eine strikte Schieflastgrenze: Die Leistungsdifferenz zwischen zwei beliebigen Außenleitern darf im Niederspannungsnetz maximal 4,6 kVA betragen. Verbraucher oder Erzeuger mit höherer Leistung müssen dreiphasig angeschlossen werden oder über eine koordinierte Steuerung für einen kontinuierlichen Phasenausgleich sorgen.

Ebenso relevant ist das Prinzip bei PV-Heimspeichern: Moderne, netzgekoppelte Batteriesysteme erfassen über Smart Meter den Verbrauch aller drei Phasen in Echtzeit und steuern die Entladung so, dass die Gesamtbilanz über alle Phasen ausgeglichen wird.

Bei der Elektroinstallation von Gebäuden und Energiesystemen sichern folgende Maßnahmen den Phasenausgleich:

• Phasenaufteilung im Verteiler: Einphasige Haushaltsgeräte (Backofen, Waschmaschine, Trockner) werden abwechselnd auf L1, L2 und L3 abgesichert.
• Wallbox-Installation: Ladeeinrichtungen ab 11 kW werden grundsätzlich dreiphasig angeschlossen. Bei einphasig ladenden E-Autos greifen integrierte Phasenwechsler oder Lastmanagementsysteme, um die 4,6-kVA-Grenze einzuhalten.
• PV-Wechselrichter: Solaranlagen über 4,6 kVA Nennleistung speisen stets dreiphasig ein. Kleinere Balkonkraftwerke (bis 800 W) speisen einphasig ein, da ihre Leistung netztechnisch unbedenklich unterhalb der Schieflastgrenze liegt.
• Saldierende Zählung: Zwar verhindert der Zähler physikalisch keine Schieflast, moderne Zweirichtungszähler verrechnen jedoch die bezogene Energie der einen Phase mit der eingespeisten Energie einer anderen Phase zeitgleich (Phasensaldierung nach dem Ferraris-Prinzip).

Ein verbreiteter Irrtum ist die Gleichsetzung von Phasenausgleich und Phasensaldierung. Der Phasenausgleich ist ein physikalischer Vorgang zur Angleichung von Strömen und Spannungen im Netz, um Leitungsüberlastungen zu verhindern. Die Phasensaldierung hingegen ist eine rein abrechnungsrelevante Rechenoperation im Stromzähler: Sie sorgt dafür, dass ein Bezug auf Phase 1 rechnerisch durch eine PV-Einspeisung auf Phase 2 kompensiert wird, ohne dass hierfür ein physikalischer Stromfluss zwischen den Phasen stattfindet.