Kompensacja mocy biernej - usługi

W jaki sposób można zredukować opłaty za energię bierną indukcyjną i pojemnościową? Jakie działania podjąć, by przedsiębiorca lub inwestor nie musiał ponosić dodatkowych kosztów? Niewielu jeszcze posiada specjalistyczną wiedzę na temat redukcji naliczanych opłat przy wykorzystaniu coraz powszechniejszej aparatury.

Kompensacja mocy biernej to proces, który polega na korekcji współczynnika mocy w celu redukcji generacji lub poboru mocy biernej. Utrzymywanie energii biernej w odpowiednich wartościach ma znaczenie dla stanu sieci elektroenergetycznej oraz wpływa na żywotność urządzeń podłączonych do sieci. Ze względu na niekorzystne skutki jakie wiążą się z generacją bądź poborem mocy biernej, dostawcy prądu nakładają na odbiorców tzw. kary za ponadnormatywny pobór lub oddawanie energii biernej. Na fakturach widnieją one jako energia bierna oddana (pojemnościowa) lub pobrana (indukcyjna) i mogą wynosić od kilkuset złotych nawet do kilkunastu tysięcy złotych miesięcznie. W skali roku wiąże się to z kosztami od kilku do kilkuset tysięcy złotych. Koszty te można zredukować niemal do zera montując odpowiednio dobrany do danego obiektu układ kompensacji mocy biernej.

Energia bierna indukcyjna i pojemnościowa — niezbędna do prawidłowego działania odbiorników.

W sieci elektroenergetycznej pracują odbiorniki rezystancyjne, indukcyjne i pojemnościowe. Niektóre z nich posiadają moc pojemnościową w przypadku, której prąd wyprzedza przebieg napięcia. Natomiast pozostałe charakteryzują się mocą indukcyjną- w tym przypadku prąd charakteryzuje się opóźnieniem w stosunku do przebiegu napięcia. Zmiany te mają charakter permanentny i są niepożądane, gdyż wiążą się z dodatkowym obciążeniem przewodów, a także generują straty mocy czynnej przy przesyle energii.
Energia bierna jest to energia, która nie jest zamieniana na energię mechaniczną, lecz jest niezbędna do poprawnej pracy magazynów energii i silników. Moc bierna pojemnościowa jest generowana do sieci poprzez źródła światła LED, zasilacze UPS, kondensatory oraz inny sprzęt elektroniczny. Obecnie większość odbiorców posiada zainstalowane urządzenia, które pobierają energię bierną zarówno indukcyjną jak i pojemnościową. Możemy do nich zaliczyć źródła światła LED, zasilacze elektroniczne UPS, silniki czy piece indukcyjne.
Przykładowo moc bierna indukcyjna jest niezbędna w procesie wytwarzania pola magnetycznego w transformatorach, dławikach oraz silnikach.

Ponadumowne opłaty za energię bierną — z czego wynikają.

Największe źródło mocy biernej stanowią generatory w elektrowniach oraz układy kompensacji mocy biernej podłączone do sieci WN. Problem polega na tym, że energia bierna zarówno dla dostawcy prądu jak i odbiorcy stanowi poważne wyzwanie. Przede wszystkim energia bierna w sieci zmniejsza jej przepustowość wpływając na straty w przesyle oraz prowadzi do spadków napięć w odległych punktach zasilania. Wyróżnia ją również niekorzystny wpływ na sprawność transformatorów.
Dostawcy energii chcąc zrekompensować swoje straty narzucają odbiorcom pewne limity (określone IRiESD danego dystrybutora energii elektrycznej). Co za tym idzie, ich przekroczenie skutkuje naliczaniem opłat za pobór ponadumowny. Rozwiązaniem redukującym ponadnormatywne pobory jest kompensacja mocy biernej. Jednak zanim wielu inwestorów zdecyduje się na montaż takiego układu i zdobędzie na ten temat wiedzę, zmagają się z wieloma trudnościami wynikającymi z braku odpowiedniej aparatury. Zakłady przemysłowe o prostych systemach zasilająco-rozdzielniczych odczuwają przede wszystkim skutki finansowe w postaci tych właśnie opłat za energię bierną. Natomiast zakłady o bardziej skomplikowanej budowie sieci rozdzielczej oprócz kar za energię bierną zmagają się z szeregiem negatywnych konsekwencji. Wymienić tutaj możemy częstsze awarie sprzętu, niższą żywotność odbiorników podłączonych do sieci oraz niższą żywotność samej sieci.

Im wyższy tg φ na fakturze, tym bardziej prawdopodobne, że należy zdecydować się na dobór odpowiedniego układu do kompensacji mocy biernej.

Na standardowej fakturze za prąd umieszczone są opłaty: abonamentowa, sieciowa, dystrybucyjna, za energię bierną indukcyjną oraz za energię oddaną pojemnościową. Nie wszystkie te pozycje muszą być umieszczone na każdej fakturze, ponieważ zależy to od dostawcy energii. Większość opłat to standardowe koszty, jednak na rachunku rozliczeniowym znajdują się również takie, które możemy wyeliminować. Do takich pozycji należą koszty za energię bierną pojemnościową i energię bierną indukcyjną.

Stopień szkodliwości działania na sieć określa współczynnik tg φ, który informuje o poborze mocy biernej w stosunku do poboru mocy czynnej. Jego optymalna wartość, przyjęta przez polskiego ustawodawcę powinna wynosić nie więcej niż 0,4. (Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (DzU z 2007 nr 89, poz. 623 określono wartość wskaźnika tg φ= 0,4). Jeśli współczynnik ten jest wyższy to w przypadku poboru mocy indukcyjnej dostawca prądu zaczyna naliczać opłaty. W przypadku poboru energii biernej pojemnościowej dostawca nalicza opłaty za każdą jej ilość ze względu na wysoki stopień szkodliwości.

Na rynku pojawiają się różne rozwiązania umożliwiające redukcję negatywnego wpływu mocy biernej. Prym wiedzie jednak zastosowanie układu kompensacji mocy biernej. W zależności od potrzeb obiektu można zastosować układ z bateriami kondensatorów, bateriami dławików czy też bateriami hybrydowymi. Nowością w tej kategorii są wysokiej klasy urządzenia do dynamicznej kompensacji takie jak np. kompensatory dynamiczne z funkcją filtra aktywnego.

Energia bierna indukcyjna i pojemnościowa.

Dostawcy energii naliczają opłaty za ponadnormatywny pobór, w przypadku gdy wartość energii biernej indukcyjnej w stosunku do energii czynnej jest większa niż 40%. Odbiornikami, które generują nadmierne zużycie energii mogą być silniki napędów, układy wentylacji, klimatyzatory, windy.
Inaczej rzecz ma się w przypadku energii biernej oddanej pojemnościowej. Energia ta nie jest obliczana na podstawie wskaźników, a na podstawie generowania jej przez urządzenia. Należą do nich urządzenia takie jak komputery, UPS-y, oświetlenie LED czy rozległa sieć kablowa. Stawka za energię bierną oddaną pojemnościową jest kilkukrotnie wyższa ze względu na wysoki stopień szkodliwości w sieci elektroenergetycznej.
Reasumując dodatkowe opłaty za energię bierną z pewnością będą dotyczyć takich gałęzi gospodarki jak przemysł lekki i ciężki. Ponadto w sektorze usług będą to wszelkiego rodzaju centra handlowe, logistyczne, lotniska, szpitale, banki, ośrodki sportowe. W ramach infrastruktury będą to sektory takie jak kolej, obiekty typu tunele czy też infrastruktura oświetleniowa.

Sposoby redukcji opłat za energię bierną.

Zarówno baterie dławikowe , kondensatorowe oraz hybrydowe kompensują moc bierną w miejscu jej poboru bądź oddawania. Tym samym energia bierna nie przepływa przez całą sieć elektroenergetyczną, a jedynie krąży między układem kompensacyjnym, a odbiornikami potrzebującymi mocy biernej do poprawnej pracy.
Poza standardowymi rozwiązaniami na rynku pojawiają się też inne rozwiązania, takie jak na przykład kompensacja dynamiczna. To innowacyjne podejście oprócz standardowej kompensacji wyróżnia się kompensacją mocy biernej dystorsji (zniekształceń). Takie rozwiązanie umożliwia nisko stratną kompensację oraz kompensację wybranych składowych harmonicznych. Przykładem docenionego na ogólnoświatowych targach E-NNOVATE 2020 w tym zakresie urządzenia jest kompensator dynamiczny LKD z funkcją filtra aktywnego.

Jak dobrać odpowiednie urządzenia?

Właściwy dobór dopasowanego do rzeczywistych potrzeb danego obiektu układu kompensacji mocy biernej składa się z dwóch etapów. Etap pierwszy zawierający analizę faktury pozwala stwierdzić, czy opłaty ponoszone przez odbiorcę kwalifikują się do montażu takiego układu. Jeśli opłaty te wynoszą min 300 zł, to rozwiązanie to będzie korzystne finansowo dla inwestora. W takim przypadku dokonuje się dokładnej analizy – pomiaru parametrów sieci, która może trwać od kilku do 72 godzin. Wyniki pomiaru zawierają informacje na temat szybkości i poziomu wahań mocy biernej, występowania asymetrii obciążeń oraz wyższych harmonicznych. Stanowi to podstawę do rzetelnego doboru urządzeń o prawidłowych parametrach.
Etap ten jest bardzo ważny, ponieważ źle dobrany układ może doprowadzić do tzw. przekompensowania. Zjawisko to wiąże się z jeszcze większym poborem energii biernej, a co za tym idzie kolejnymi, dodatkowymi opłatami na fakturze.