Rachunki za energię elektryczną w firmach coraz częściej zawierają pozycję, która budzi zdziwienie – opłatę za ponadumowny pobór energii biernej. Problem dotyczy zwłaszcza obiektów wyposażonych w instalacje fotowoltaiczne oraz rozbudowane sieci kablowe. Operatorzy potrafią naliczać z tego tytułu nawet kilka tysięcy złotych miesięcznie, choć zużycie energii czynnej wcale nie rośnie. Czy istnieje skuteczny sposób, aby pozbyć się tych kosztów i przywrócić właściwe parametry sieci?
Przeczytaj także:
- Energia bierna pojemnościowa – co ją generuje?
- Baterie kondensatorów – co to jest?
- Jak dobrać baterię kondensatorów na podstawie rachunków za prąd?
Co to jest dławik kompensacyjny?
Dławik kompensacyjny to urządzenie elektryczne o charakterze indukcyjnym, które służy do ograniczania mocy biernej pojemnościowej w sieci. Jego konstrukcja opiera się na rdzeniu ferromagnetycznym oraz uzwojeniu wykonanym z miedzi lub aluminium. Po podłączeniu do instalacji cewka pobiera moc bierną indukcyjną i w ten sposób równoważy nadmiar mocy pojemnościowej, którą generują długie kable, falowniki oraz zasilacze impulsowe. Urządzenie działa więc odwrotnie niż bateria kondensatorów, znana od lat z zakładów przemysłowych.
Dławiki montuje się najczęściej w rozdzielnicach niskiego napięcia, w pobliżu głównego punktu zasilania obiektu. Na rynku dostępne są wersje jednofazowe i trójfazowe, o mocach od kilku do kilkuset kvar. W układach automatycznych element indukcyjny współpracuje z regulatorem, który na bieżąco mierzy parametry sieci i załącza kolejne stopnie kompensacji.
Do czego służy dławik kompensacyjny w instalacjach fotowoltaicznych?
W instalacjach fotowoltaicznych dławik kompensacyjny służy do usuwania nadwyżki mocy biernej pojemnościowej, za którą operator sieci nalicza dodatkowe opłaty. Kłopot pojawia się głównie nocą oraz w okresach niskiej produkcji energii. Falowniki po zmierzchu przechodzą w stan czuwania, natomiast rozległe okablowanie prądu przemiennego nadal oddziałuje na sieć jak wielki kondensator. W efekcie licznik rejestruje pobór energii biernej pojemnościowej, a na fakturze pojawia się pozycja, która potrafi przewyższyć koszt samej energii czynnej.
Cewka indukcyjna zamontowana w rozdzielnicy rozwiązuje problem u źródła. Kompensacja odbywa się na miejscu, więc do sieci operatora nie trafia niepożądany strumień mocy. Dzięki temu przedsiębiorstwo unika kar umownych, a parametry zasilania mieszczą się w granicach określonych w umowie dystrybucyjnej. Warto podkreślić, że zjawisko dotyczy przede wszystkim farm słonecznych oraz dużych instalacji komercyjnych, gdzie długość linii kablowych liczona jest w setkach metrów, a nierzadko w kilometrach.
Jak działa dławik kompensacyjny w fotowoltaice?
Zasada działania dławika opiera się na zjawisku przeciwnych przesunięć fazowych. Pojemności kabli i filtrów powodują, że prąd wyprzedza napięcie, natomiast element indukcyjny wywołuje efekt odwrotny – prąd opóźnia się względem napięcia. Gdy oba zjawiska występują w sieci jednocześnie, wzajemnie się znoszą, a współczynnik mocy tg φ wraca do poziomu wymaganego przez operatora, czyli zwykle poniżej wartości 0,4.
W praktyce urządzenie pobiera z sieci moc bierną indukcyjną o wartości dobranej do charakterystyki obiektu. W prostych układach cewka pracuje w sposób ciągły, natomiast w rozwiązaniach automatycznych regulator mocy biernej analizuje sygnały z przekładników prądowych i przez styczniki załącza poszczególne stopnie kompensacji. Taki układ reaguje na zmienne warunki pracy farmy słonecznej zarówno w dzień, jak i w nocy. Nowoczesne regulatory czterokwadrantowe prawidłowo interpretują kierunek przepływu energii, więc sprawdzają się przy jednoczesnej produkcji i poborze prądu.
Jak dobrać dławik kompensacyjny i na co zwrócić uwagę?
Dobór dławika kompensacyjnego należy poprzedzić analizą parametrów sieci w konkretnym obiekcie. Najlepszym punktem wyjścia jest tygodniowy pomiar analizatorem jakości energii lub odczyt danych z licznika operatora. Na tej podstawie określa się zapotrzebowanie na moc kompensacji, wyrażone w kvar, oraz przebieg zmienności obciążenia w ciągu doby. Zbyt mała cewka nie usunie opłat, a przewymiarowana wprowadzi do sieci nadmiar mocy indukcyjnej i wygeneruje nowe koszty.
Przy zakupie warto zwrócić uwagę na napięcie znamionowe, klasę izolacji, poziom strat własnych oraz sposób chłodzenia. Urządzenia o wyższej sprawności zużywają mniej energii czynnej, a to przekłada się na niższe wydatki eksploatacyjne. Istotne są także zabezpieczenia termiczne i nadprądowe, które chronią uzwojenia przed przegrzaniem podczas długotrwałej pracy. W większych obiektach dobrze sprawdzają się układy wielostopniowe z regulatorem, ponieważ pozwalają dopasować poziom kompensacji do bieżących potrzeb instalacji.
Ostateczną decyzję dobrze jest skonsultować z elektrykiem z uprawnieniami lub firmą, która specjalizuje się w kompensacji mocy biernej. Fachowy audyt pozwala uniknąć błędów doboru oraz daje pewność, że inwestycja zwróci się w ciągu kilku, a maksymalnie kilkunastu miesięcy.