Kompensacja mocy biernej. Jak uniknąć dodatkowych opłat?
Moc bierna to oscylująca energia, która nie jest zamieniana na użyteczną pracę ani na ciepło, jednak jest ona niezbędna do prawidłowego funkcjonowania takich urządzeń, jak np. transformatory czy silniki. Jest to zatem, w dużym uproszczeniu, energia dostarczana do odbiorcy, której nie zużywa do zasilania urządzeń. Nieskompensowana energia bierna wiąże się z niepotrzebnymi wydatkami, sięgającymi nawet 30% wartości rachunków.
Koszty związane z mocą bierną ponoszą głównie więksi odbiorcy, np. firmy. Szacuje się, że dzięki kompensacji mocy biernej można, w zależności od ilości zużytej energii, zaoszczędzić od kilkuset do kilku tysięcy złotych miesięcznie.
Dwa rodzaje mocy biernej
Energia bierna nie jest przetwarzana na pracę urządzeń, nie może być też zamieniona na inny rodzaj energii, ale jest niezbędnym elementem przesyłowym, ponieważ ma związek z wytworzeniem określonych warunków fizycznych (chodzi np. o wytwarzanie pól magnetycznych i elektrycznych, gromadzenie energii w polu magnetycznym i elektrycznym). Pobierana w nadmiarze może obniżać parametry sieci przesyłowych, a jej występowanie powoduje zwiększenie natężenia prądu, co zwiększa straty w urządzeniach wytwarzających i przesyłających energię elektryczną prądu przemiennego. W zależności od odbiornika wyróżnia się dwa rodzaje mocy biernej. Pierwszy to moc indukcyjna, związana np. z silnikami i transformatorami, która potrzebna jest do wytworzenia pola elektromagnetycznego. Drugi rodzaj to moc pojemnościowa, związaną z kondensatorami lub długimi odcinkami instalacji.
Dlaczego moc bierną należy ograniczać?
Całkowitą moc czynną dostarcza się do odbiorników za pomocą sieci zasilającej. Mocy biernej nie należy natomiast przesyłać, ponieważ powoduje to powstawanie dodatkowych strat i wpływa na zmniejszanie możliwości przesyłowych. Straty te dostawcy rekompensują sobie poprzez określenie limitów mocy biernej, których przekroczenie generuje dla odbiorców dodatkowe opłat. Aby sprawdzić wielkość opłat za energię bierną, warto spojrzeć na rozliczenie energii elektrycznej. Odpowiednie informacje znajdziemy w rubrykach opłata za ponadumowny pobór energii biernej indukcyjnej oraz opłata za ponadumowny pobór energii biernej pojemnościowej. Jeśli te opłaty są duże i przez dłuższy czas utrzymują się na wysokim poziomie, warto pomyśleć o zainstalowaniu specjalistycznych urządzeń, które mogą to zmienić. Pobór mocy biernej można wyeliminować w miejscu odbioru, wprowadzając do układu instrumenty obciążające mocą bierną o przeciwnym charakterze niż pierwotnie pobierana. W takim przypadku mamy do czynienia z kompensacją mocy biernej.
Skutki harmonicznych
Napięcie sieciowe dostarczane do domów i zakładów przemysłowych powinno mieć sinusoidalny kształt ze stałą amplitudą i częstotliwością. Taka idealna sytuacja nie występuje w zasadzie w sieciach zasilajacych. Jest to spowodowane faktem, że odbiorcy energii posiadają nieliniowe odbiorniki pobierające z sieci prąd odkształcony, np. regulatory oświetlenia, energooszczędne żarówki, przewornice częstotliwości, instalacje pv, klimatyzacje, komputery. Ze względu na rosnące stosowanie nieliniowych odbiorników, problem odkształcenia napięcia staje się coraz poważniejszy. Nadmierne odkształcenia napięcia i prądu powodują nieprawidłową pracę urządzeń. Najczęstszym skutkiem odkształceń jest przyspieszone starzenie się systemów sterowania, komputerów oraz urządzeń sterujących. Większość skutków oddziaływania harmoniczncyh nie jest widocznych natychmiast. W dłuższym horyzoncie czasowym wzrasta koszt eksploatacji, gdyż niektóre urządzenia muszą zostać wymieniane dużo częściej niż normalnie. Duża zawartość wyższych hamonicznych przyczynia się do obniżenia całkowitej sprawności układu zasilania, przeciąża układy kompensacji mocy biernej powodując nawet czasem ich uszkodzenie. Wyższe harmoniczne prądu zwiększają wartość skuteczną prądu, co może spowodować przegrzewanie się kabli i transformatorów, gdy ich dobór nie uwzględniał obecności harmonicznych.
Jak doprowadzić do kompensacji?
Kompensacja mocy biernej polega na jej wytworzeniu w miejscu zapotrzebowania tzn. zrównoważeniu pobieranej przez odbiorniki mocy biernej, mocą bierną o tej samej lub zbliżonej wartości lecz przeciwnym zwrocie. W efekcie mocy biernej nie trzeba przesyłać od wytwórcy do odbiorcy. Zredukowanie wielkości pobieranej mocy biernej indukcyjnej można osiągnąć poprzez instalację odpowiednich kondensatorów, natomiast kompensacja energii biernej pojemnościowej polega na zainstalowaniu do układu tzw. dławików kompensacyjnych z regulacją mocy kondensatora. Obecnie nowym rozwiązaniem jest instalacja aktywnych kompensatorów, które w całości kompensują wytworzoną moc bierną oraz redukują negatywny wpływ harmonicznych. Aby określić, jaką moc powinien mieć układ do kompensacji mocy biernej, należy wykonać pomiary analizatorem sieci.
SMone
