Kompensacja mocy biernej – co to jest i dlaczego ma znaczenie?

Kompensacja mocy biernej – co to jest i dlaczego ma znaczenie?

Wydajność instalacji i koszty energii elektrycznej w biurze, zakładzie, sklepie czy restauracji można zoptymalizować – pozwoli to obniżyć stałe wydatki i podnieść zyski firmy. Jedną z najskuteczniejszych metod takiej optymalizacji jest kompensacja mocy biernej – mocy, która w pewnej ilości jest potrzebna, ale której nadmiar znacznie podwyższa rachunki za prąd. Zwłaszcza że w 2024 roku opłaty za ponadumowny pobór mocy biernej wzrosły aż o 88%1.

Czym jest moc bierna i dlaczego jest problemem w firmie?

Moc bierna to moc, która pojawia się przy pracy urządzeń o charakterystyce nie w pełni rezystancyjnej, czyli np. indukcyjnej, pojemnościowej i mieszanej (rezystancyjno-indukcyjnej, rezystancyjno-pojemnościowej). Razem z mocą czynną stanowi moc pozorną, czyli całkowitą moc, jaką zużywa układ elektryczny. Moc bierna jest niezbędna do wytworzenia pola elektromagnetycznego, którego potrzebują do działania niektóre urządzenia, m.in.:

  • silniki elektryczne,
  • transformatory,
  • elektronarzędzia,
  • urządzenia chłodnicze,
  • klimatyzatory,
  • komputery, ładowarki i zasilacze komputerowe,
  • oświetlenie LED.

Moc bierna nie jest jednak mocą użyteczną, pożytkowaną na pracę, która przynosi firmie zyski. Ta moc po prostu przepływa między dostawcą a odbiorcą energii elektrycznej i nie jest w żaden sposób wykorzystywana.

Moc bierną dzielimy na:

  • indukcyjną (pobieraną z sieci przez np. transformatory, silniki indukcyjne, lodówki czy klimatyzatory – urządzenia potrzebujące do działania pola elektromagnetycznego);
  • pojemnościową (generowaną głównie w instalacjach złożonych z wielu urządzeń z kondensatorami czy z zastosowanymi długimi liniami kablowymi, w których prąd wyprzedza napięcie; wytwarzają ją np. sprzęty IT). Tę moc odbiorca oddaje do sieci, jednak jest ona szkodliwa, stąd trzeba za nią zapłacić.

Dlaczego kompensacja mocy biernej jest istotna w instalacjach elektrycznych?

Pewna ilość mocy biernej jest w instalacji niezbędna, jednak jej nadmiar szkodzi i generuje koszty, których firma może uniknąć.

Płynący przez sieć do odbiornika prąd jest proporcjonalny do mocy pozornej. Gdy zwiększa się natężenie prądu, rosną również straty, stąd potrzebne są także odpowiednio większe transformatory. Nadmiar mocy biernej obciąża sieć, powoduje straty i obniża wydajność przesyłu energii. Z tego powodu duzi odbiorcy energii elektrycznej – wszystkie firmy rozliczające się według taryfy firmowej w ZE – rozliczani są też za zużycie mocy biernej. Umowa z dostawcą określa minimalny dopuszczalny współczynnik mocy.

Ponadnormatywny pobór energii biernej oznacza dodatkowy stały koszt, często duży, którego można uniknąć (lub przynajmniej obniżyć opłaty). Warto więc przyjrzeć się w firmie fakturom od dostawcy energii i sprawdzić na nich dwie pozycje:

  1. Ponadumowny pobór energii biernej indukcyjnej (dostawcy dopuszczają pewne ilości energii biernej – zwykle na poziomie do 0,4 wartości współczynnika tg-fi).
  2. Rozliczenie energii biernej pojemnościowej (opłaty są naliczane za każdą ilość wprowadzonej do sieci energii biernej pojemnościowej).

Jeśli opłaty nie zostały naliczone lub są symboliczne, to nie ma problemu. Zwykle jednak taka sytuacja dotyczy wyłącznie małych firm, które zużywają prąd na poziomie gospodarstwa domowego lub w których większość urządzeń ma charakter rezystancyjny. Gdy koszty są istotne, warto pomyśleć o kompensacji mocy biernej.

Moc bierna

Dlaczego warto zainwestować w kompensację mocy biernej?

Kompensacja mocy biernej pozwala:

  • Obniżyć rachunki za prąd – nawet o kilkadziesiąt procent. Dzięki kompensacji energii biernej można osiągnąć współczynnik tg-fi poniżej 0,4, czyli uniknąć opłat za pobór mocy ponad limit określony w umowie z dostawcą.
  • Poprawić wydajność energetyczną instalacji – zredukować straty na przewodach, a także skuteczniej zapobiegać awariom. Moc bierna wpływa także na spadek lub podwyższenie napięcia sieciowego – dzięki jej ograniczeniu instalacja jest stabilniejsza.
  • Zmniejszyć ryzyko przeciążenia sieci elektrycznej – a więc pracować sprawniej, wygodniej i wydajniej.

Jakie są metody kompensacji mocy biernej?

Kompensacja mocy biernej polega na rozpoznaniu jej nadmiarowych źródeł i zastosowaniu rozwiązań, które ją zrównoważą – wytwarzając moc przeciwną do mocy generowanej przez odbiorniki.

Kompensator mocy biernej stanowi:

  1. bateria kondensatorów (kompensacja mocy biernej indukcyjnej);
  2. dławik (kompensacja mocy biernej pojemnościowej).

W kompensatorach stosowane są filtry aktywne, które służą do redukcji wyższych harmonicznych, czyli składowych sygnału o częstotliwości będącej wielokrotnością częstotliwości podstawowej. Powstają one podczas pracy urządzeń elektrycznych, które wprowadzają do sieci niesinusoidalne przebiegi prądu, np. komputerów, falowników czy źródeł spawalniczych. Wyższe harmoniczne powodują m.in. straty ciepła w transformatorach i kablach (przegrzewanie się urządzeń) czy straty energii.

Innym korzystnym rozwiązaniem może być instalacja fotowoltaiczna. Niektóre inwertery fotowoltaiczne mogą generować moc bierną o dowolnym kierunku i o wartości około 10–20% swojej mocy pozornej.

Czym jest moc bierna

Na czym polega kompensowanie mocy biernej?

Kompensowanie polega na włączeniu w sieć (w miejscu zasilania urządzeń pobierających energię bierną) kompensatora o odpowiednio dobranej pojemności. Kompensator wywołuje przepływ energii biernej przeciwnej do energii biernej odbiornika. Na przykład dławik wywołuje przepływ energii indukcyjnej i włącza się go w chwili przekompensowania – czyli przepływu energii biernej pojemnościowej. W ten sposób następuje kompensacja energii biernej – wartość współczynnika mocy zbliża się do wartości równej skompensowaniu.

Wartość współczynnika mocy tg-fi w przypadku skompensowania wynosi 0. W praktyce dąży się do osiągnięcia wartości między 0 a 0,4, ponieważ dopiero jej przekroczenie skutkuje naliczaniem opłat na rachunku.

Kiedy warto zainwestować? Jak szybko się to zwraca?

Kompensacja mocy biernej jest korzystnym rozwiązaniem dla większości firm. Warto przyjrzeć się fakturom i sprawdzić wysokość naliczanych opłat oraz mieć na uwadze, że te koszty systematycznie rosną, a wzrost rok do roku potrafi wynieść kilkadziesiąt procent.

Z naszego doświadczenia wynika, że każde wdrożenie przynosi oszczędności, a instalacja kompensatora zwraca się nawet w ciągu 1–3 lat. Szczególnie łatwo i stosunkowo tanio można wdrożyć kompensację energii biernej pojemnościowej za pomocą dławika. Duże ilości energii pojemnościowej pojawiają się zwłaszcza na skutek pracy urządzeń IT – i nadmiernie obciążają rachunki za energię pomieszczeń i budynków biurowych.

Firmy z Wielkopolski zapraszamy do Dolata Electric – zidentyfikujemy problem nadmiernej energii biernej i potencjał wdrożenia kompensacji, zaprojektujemy i zainstalujemy system. Oferujemy kompleksowe usługi elektryczne dla zakładów przemysłowych, biur, sklepów czy punktów usługowych – biznesu i instytucji. Zachęcamy do kontaktu!

FAQ:

  • Co to jest moc bierna?

Moc bierna to moc, która pojawia się przy pracy urządzeń nie w 100% rezystancyjnych (np. indukcyjnych, pojemnościowych, mieszanych). Jest niezbędna do utrzymania pola elektromagnetycznego i działania niektórych urządzeń, ale nie jest energią użyteczną.

  • Dlaczego kompensacja mocy biernej jest ważna?

Nadmierny przepływ mocy biernej szkodzi instalacji i (powyżej ustalonego w umowie limitu) jest rozliczany przez dostawcę energii. W większości firm stanowi istotną część składową rachunku za prąd.

  • Jakie są korzyści finansowe z kompensacji mocy biernej?

Wdrożenie kompensacji mocy biernej może znacznie obniżyć rachunki za energię – inwestycja zwraca się szybko, nawet w ciągu 1–3 lat. Ponadto poprawia również wydajność energetyczną instalacji, co przekłada się na wydajność pracy całej firmy i oszczędności na serwisowaniu, naprawach, przestojach w pracy.

  • Czy każdy budynek wymaga kompensacji mocy biernej?

Nie, kompensacji mocy biernej wymagają tylko te budynki, których zarządcy otrzymują rachunki za prąd z naliczonymi opłatami na ponadnormatywny pobór energii biernej indukcyjnej lub (i) rozliczenie energii biernej pojemnościowej.

  • Jakie urządzenia można wykorzystywać do kompensacji?

Podstawowymi urządzeniami do kompensacji są baterie kondensatorów (kompensacja energii biernej indukcyjnej) i dławiki (kompensacja energii biernej pojemnościowej).

 

Źródła:


  1. Źródło danych: Centrum Informacji o Rynku Energii, https://www.cire.pl/artykuly/serwis-informacyjny-cire-24/od-1-stycznia-2024-rosnie-oplata-z-tytulu-ponadumownego-poboru-energii-elektrycznej (dostęp 18.12.2024). 

About The Author

Bezpieczeństwo w Budynkach Urzędów: Realizacje Pomiarów Elektrycznych w Budynkach Urzędu Miasta PoznaniaOświetlenie ewakuacyjne awaryjneWymogi prawne i dobre praktyki dotyczące stosowania oświetlenia awaryjnego ewakuacyjnego

Zadzwoń do nas! 789 108 169