Rosnące koszty energii elektrycznej stają się coraz większym obciążeniem zarówno dla gospodarstw domowych, jak i przedsiębiorstw. Jednym z efektywnych sposobów na redukcję tych wydatków jest zastosowanie kompensacji mocy biernej. Proces ten polega na poprawie efektywności energetycznej instalacji elektrycznej poprzez minimalizację strat energii wynikających z obecności mocy biernej w systemie.
Przeczytaj także:
- Co to jest wirtualny magazyn energii?
- Podatek od fotowoltaiki – czy zostanie wprowadzony?
- Wpływ fotowoltaiki na świadectwo energetyczne budynku
Czym jest moc bierna?
Moc bierna to typ mocy występujący w systemach elektrycznych, który, choć nie wykonuje pracy użytkowej, ma istotny wpływ na funkcjonowanie i koszty eksploatacji instalacji elektrycznej. Obecność mocy biernej wynika z przesunięcia między napięciem a prądem w obwodach zasilanych prądem przemiennym.
W układach prądu przemiennego występują trzy rodzaje mocy – czynna, bierna i pozorna. Moc czynna to energia wykorzystywana do wykonywania pracy lub działania urządzeń, takich jak silniki czy grzałki. Moc bierna nie jest zamieniana na pracę użytkową, ale jest niezbędna do działania niektórych podzespołów, np. cewek, które wytwarzają pole magnetyczne niezbędne w silnikach elektrycznych. Moc pozorna jest natomiast sumą mocy czynnej i biernej.
Moc bierna pojawia się w wyniku przesunięcia fazowego między napięciem a prądem, które jest charakterystyczne dla prądu przemiennego. Gdy napięcie i prąd są zsynchronizowane, cała moc jest czynna. Jeśli występuje przesunięcie, w instalacji pojawia się również moc bierna. Źródłem tego przesunięcia są urządzenia elektryczne wyposażone w cewki, takie jak silniki w wiertarkach czy mikserach oraz kondensatory, znajdujące się np. w zasilaczach.
W zależności od rodzaju urządzenia generującego moc bierną wyróżnia się dwa jej typy. Moc bierna indukcyjna, generowana przez cewki, jest energią pobieraną z sieci, natomiast moc bierna pojemnościowa, wytwarzana przez kondensatory, jest oddawana do sieci.
Czym jest kompensacja mocy biernej i na czym polega?
Kompensacja mocy biernej polega na zastosowaniu urządzeń, które wprowadzają do układu elektrycznego przeciwną moc bierną, co pozwala na jej redukcję lub całkowite wyeliminowanie. Dzięki temu system elektryczny może funkcjonować bardziej efektywnie, z mniejszymi stratami, ponieważ ogranicza się obciążenie sieci wywołane obecnością mocy biernej.
Działanie to jest możliwe dzięki właściwościom mocy biernej indukcyjnej i pojemnościowej, które mają przeciwne znaki. Ich wzajemne oddziaływanie pozwala na zneutralizowanie skutków jednej przez drugą, co przywraca równowagę w układzie między mocą czynną, odpowiadającą za wykonywanie pracy, a mocą bierną, która, choć nie wykonuje pracy, obciąża system. Dzięki temu poprawia się wydajność energetyczna całej instalacji.
Po co kompensować moc bierną?
Nadmierna ilość mocy biernej w układzie prowadzi do strat energii i obniżenia efektywności systemów elektrycznych, ponieważ mniejsza część dostarczanej energii jest wykorzystywana do rzeczywistej pracy. Moc bierna generuje dodatkowe obciążenie sieci, co w skrajnych przypadkach może skutkować przeciążeniami lub awariami. Jej nadmiar wymaga także zwiększenia pojemności i wydajności elementów infrastruktury elektrycznej. Stanowi to dodatkowe wyzwanie i koszt dla operatorów systemów dystrybucyjnych.
W przypadku nadmiernego poboru mocy biernej operatorzy mogą naliczać dodatkowe opłaty. Dla mocy biernej indukcyjnej opłaty są wprowadzane po przekroczeniu określonego poziomu, natomiast za moc bierną pojemnościową naliczenie opłaty następuje zawsze. Aby uniknąć dodatkowych kosztów i problemów związanych z nadmiarem mocy biernej, stosuje się rozwiązania pozwalające na jej kompensację.
Na czym polega kompensacja mocy biernej pojemnościowej?
Aby zredukować moc bierną pojemnościową, czyli oddawaną do sieci, wprowadza się do układu urządzenia wytwarzające moc bierną indukcyjną. W tym celu stosuje się na przykład dławiki kompensacyjne lub baterie dławików indukcyjnych. Działanie tych urządzeń polega na instalowaniu ich w pobliżu źródeł mocy biernej pojemnościowej, co pozwala na neutralizację efektów bezpośrednio w miejscu ich występowania. Dzięki temu sieć elektroenergetyczna nie jest obciążana nadmiarem mocy biernej i poprawia się wydajność i stabilność całego systemu.
Na czym polega kompensacja mocy biernej indukcyjnej?
Aby skompensować moc bierną indukcyjną, czyli pobieraną z sieci, stosuje się urządzenia generujące moc bierną pojemnościową, takie jak baterie kondensatorów. Montaż tych urządzeń odbywa się w bezpośredniej bliskości odbiornika generującego moc bierną, co umożliwia z kolei redukcję jej wpływu na sieć elektroenergetyczną. Dzięki temu poprawia się efektywność działania systemu poprzez ograniczenie obciążenia sieci.
Jak zaprojektować system kompensacji mocy biernej?
Projektowanie systemu kompensacji mocy biernej to złożony proces, który musi być dostosowany do specyficznych potrzeb inwestora. Wymaga analizy charakterystyki obciążenia oraz oceny opłacalności wdrożenia takiego rozwiązania. Kompensacja mocy biernej może być realizowana na różnych poziomach i obejmować pojedyncze urządzenia, wybrane fragmenty instalacji lub cały budynek.
Aby skutecznie wdrożyć system kompensacji, konieczne jest przeprowadzenie analizy źródeł i wartości generowanej mocy biernej. Wymaga to przeprowadzenia pomiarów i szczegółowej oceny instalacji elektrycznej. Na podstawie zebranych danych dobiera się odpowiednie metody i urządzenia kompensacyjne, uwzględniając zarówno potrzeby techniczne, jak i budżet inwestora. Obliczenie mocy urządzeń kompensacyjnych pozwala na zrównoważenie mocy biernej lub jej redukcję do określonego poziomu.
Projektowanie układu obejmuje również określenie sposobu i lokalizacji instalacji kompensatorów w systemie. Realizacja tych zadań wymaga wiedzy technicznej, znajomości dostępnych rozwiązań na rynku oraz doświadczenia w projektowaniu i wdrażaniu systemów kompensacji mocy biernej.
Jeśli szukasz firmy, która wykona dokładne pomiary oraz wykona usługę kompensacji, to zapraszamy do kontaktu z naszymi specjalistami!
Prosumenci a moc bierna
Kompensacja mocy biernej jest szczególnie przydatnym rozwiązaniem dla przedsiębiorstw, takich jak zakłady produkcyjne, centra handlowe, szpitale czy biurowce, które często ponoszą dodatkowe opłaty za nadmiar mocy biernej. Te koszty mogą wynikać z intensywnego wykorzystania urządzeń generujących moc bierną, np. klimatyzacja, oświetlenie, windy, UPS-y, silniki elektryczne czy piece przemysłowe.
W rzadkich przypadkach konieczność kompensacji mocy biernej może wystąpić również w gospodarstwach domowych. Chociaż użytkownicy taryf G, przeznaczonych głównie dla odbiorców indywidualnych, rzadko spotykają się z opłatami za moc bierną, nie wynika to z regulacji prawnych, ale z charakterystyki zużycia energii w takich instalacjach. W gospodarstwach domowych moc bierna jest marginalnym zjawiskiem, dlatego opłaty są naliczane wyjątkowo rzadko.
Jednak przepisy nie wykluczają możliwości obciążenia prosumentów i użytkowników taryf G opłatami za moc bierną. Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie zasad rozliczenia taryf, odbiorcy zasilani z sieci o napięciu nieprzekraczającym 1 kV mogą zostać objęci takimi opłatami w przypadku ponadumownego poboru mocy biernej. Urząd Regulacji Energetyki również potwierdza, że prosumenci mogą być obciążani takimi opłatami, jeśli ich instalacja generuje nadmiar energii biernej.
