Na fakturach za energię elektryczną coraz częściej pojawia się pozycja „opłata za energię bierną”. Dla wielu przedsiębiorstw to zaskoczenie, bo zużycie energii czynnej (kWh) wcale nie wzrosło.
Tymczasem problem leży głębiej – w niskim współczynniku mocy biernej (tg φ), który świadczy o nieefektywnym wykorzystaniu energii.
Dobra wiadomość? Ten koszt można skutecznie zredukować lub całkowicie wyeliminować, wdrażając inteligentne rozwiązania kompensacyjne.
Czym jest moc bierna i dlaczego pojawia się w instalacjach przemysłowych
W każdej instalacji elektrycznej przepływa moc czynna (P) – zamieniana na pracę mechaniczną, światło czy ciepło – oraz moc bierna (Q), która nie wykonuje użytecznej pracy, ale jest niezbędna do wytworzenia pól magnetycznych w silnikach, transformatorach i dławikach.
Energetyka dostarcza całość (czyli pozorną moc S), ale zakład faktycznie korzysta tylko z części tej energii. Reszta – moc bierna – krąży między siecią a odbiornikami, obciążając kable, transformatory i systemy zasilania.
W sieciach przemysłowych moc bierna jest nieunikniona, jednak jej nadmiar oznacza straty – zarówno energetyczne, jak i finansowe.
Jak niski współczynnik mocy wpływa na rachunki i sieć
Wartość współczynnika mocy (cos φ) określa, jak efektywnie instalacja wykorzystuje energię.
Im bliżej 1, tym lepiej – oznacza to, że niemal cała energia pobierana z sieci przekształcana jest w pracę użyteczną.
Jeżeli współczynnik spada np. do 0,8, oznacza to, że aż 20% energii jest zużywana nieefektywnie.
Konsekwencje niskiego współczynnika mocy:
- dodatkowe opłaty na fakturach za energię (zgodnie z taryfami operatorów, np. PGE, TAURON),
- przeciążenie transformatorów i linii kablowych,
- większe straty cieplne i ryzyko przegrzewania instalacji,
- spadki napięcia i pogorszenie jakości energii.
Operatorzy systemów dystrybucyjnych naliczają opłaty, gdy tg φ (tangens kąta przesunięcia fazowego) przekracza wartość graniczną:
- tg φ > 0,4 dla mocy biernej indukcyjnej,
- dla mocy biernej pojemnościowej za każdą 1 kvarh wprowadzoną do sieci.
W praktyce oznacza to, że firmy z wysokim współczynnikiem mocy biernej tg φ mogą płacić nawet kilkanaście tysięcy złotych miesięcznie dodatkowo – zupełnie bez potrzeby.
Jak obliczyć współczynnik mocy biernej (tg φ) i kiedy warto kompensować?
Współczynnik mocy biernej tg φ oblicza się jako stosunek mocy biernej do czynnej:
tgφ = Q / Pgdzie:
- Q – moc bierna [kvar],
- P – moc czynna [kW].
Przykład:
Jeśli zakład pobiera 400 kW mocy czynnej i 200 kvar mocy biernej, to:
tg φ = 200 / 400 = 0,5 → współczynnik mocy biernej jest zbyt wysoki i konieczna jest kompensacja.
Zazwyczaj warto rozpocząć działania, gdy:
- tg φ przekracza 0,4,
- faktury wykazują opłaty za energię bierną,
- w sieci występują wyższe harmoniczne lub niestabilne napięcia,
- rośnie obciążenie transformatora mimo niezmienionego zużycia energii.
Kompensacja mocy biernej – nowoczesne rozwiązania
Tradycyjne układy kompensacyjne, oparte na bateriach kondensatorów, sprawdzają się tylko w prostych układach liniowych.
Jednak we współczesnych zakładach, gdzie dominują falowniki, napędy, LED-y i nieliniowe obciążenia, potrzebne są rozwiązania bardziej zaawansowane – dynamiczne i adaptacyjne.
Filtry aktywne APF-100 i APF-300
Filtry aktywne APF-100 i APF-300 marki Elsta Elektronika to urządzenia, które jednocześnie:
- kompensują moc bierną (indukcyjną i pojemnościową),
- eliminują wyższe harmoniczne prądu,
- symetryzują obciążenie faz.
Dzięki zastosowaniu technologii POWER QUALITY TECHNOLOGY, filtry analizują sieć w czasie rzeczywistym i generują prąd kompensacyjny o przeciwnym wektorze fazowym.
To oznacza, że redukują zakłócenia zanim zdążą wpłynąć na pracę urządzeń.
Rezultat:
- obniżenie współczynnika mocy biernej tg φ do dopuszczalnego poziomu
- eliminacja opłat za energię bierną,
- zwiększenie żywotności urządzeń i stabilności zasilania,
- redukcja zawartości wyższych harmonicznych w przebiegu prądu.
Automatyczna kompensacja w sieciach z PV
Wraz z rozwojem fotowoltaiki w przemyśle pojawia się nowy problem – nadmiar mocy biernej pojemnościowej.
Inwertery PV generują przesunięcia fazowe, które powodują, że tg φ przyjmuje wartości ujemne (np. -0,3), co również skutkuje karami finansowymi.
Nowoczesne filtry aktywne Elsta Elektronika APF-100 i APF-300 automatycznie wykrywają charakter mocy biernej i kompensują zarówno indukcyjną, jak i pojemnościową – niezależnie od źródła zasilania.
To rozwiązanie idealne dla zakładów z instalacjami hybrydowymi (sieć + PV), gdzie parametry zasilania zmieniają się w czasie rzeczywistym.
Analiza jakości energii – pierwszy krok do poprawy współczynnika mocy
Zanim wdrożymy kompensację, kluczowe jest poznanie rzeczywistego stanu sieci.
Analiza jakości energii pozwala:
- zidentyfikować źródła mocy biernej,
- określić poziomy wyższych harmonicznych i asymetrii faz,
- dobrać odpowiednie rozwiązanie.
Zespół Elsta Elektronika wykonuje pomiary z wykorzystaniem profesjonalnych analizatorów jakości energii w klasie A wg normy PN-EN 61000-4-30, co pozwala precyzyjnie dobrać układ kompensacyjny, który przyniesie realne oszczędności.
Zredukuj opłaty za energię bierną
Nieefektywna moc bierna to ukryty koszt, który można wyeliminować.
Dzięki inteligentnym rozwiązaniom kompensacyjnym Elsta Elektronika:
- poprawisz współczynnik mocy,
- obniżysz rachunki za energię,
- zwiększysz efektywność i bezpieczeństwo instalacji.
Zredukuj opłaty za energię bierną – skontaktuj się z ekspertami Elsta Elektronika.
