Coraz więcej przedsiębiorstw zauważa na fakturach za energię elektryczną pozycję dotyczącą opłat za energię bierną pojemnościową. Dla wielu użytkowników jest to zaskoczenie – szczególnie wtedy, gdy zużycie energii czynnej pozostaje na podobnym poziomie, a koszty mimo to rosną.

Jeszcze kilka lat temu problem energii biernej pojemnościowej występował stosunkowo rzadko. Dziś sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Dynamiczny rozwój oświetlenia LED, falowników, instalacji fotowoltaicznych oraz innych urządzeń energoelektronicznych sprawia, że coraz więcej przedsiębiorstw przekracza dopuszczalne wartości określone w umowach z operatorem systemu dystrybucyjnego.

Skąd bierze się opłata za ponadumowny pobór energii biernej pojemnościowej? Czy można jej uniknąć? I dlaczego klasyczne układy kompensacji nie zawsze rozwiązują problem?

Czym jest energia bierna pojemnościowa?

Energia bierna pojemnościowa to jeden z rodzajów energii biernej występującej w instalacjach elektrycznych.

Powstaje wtedy, gdy charakter obciążenia instalacji staje się pojemnościowy. W praktyce oznacza to, że do sieci oddawana jest energia bierna, zamiast być z niej pobierana.

Jeszcze kilkanaście lat temu zdecydowana większość zakładów przemysłowych zmagała się przede wszystkim z energią bierną indukcyjną. Rozwój nowoczesnych technologii sprawił jednak, że coraz częściej pojawia się również energia bierna pojemnościowa.

Najczęściej odpowiadają za nią:

• rozbudowane instalacje oświetlenia LED,
• falowniki,
• instalacje fotowoltaiczne,
• zasilacze impulsowe,
• systemy UPS,
• przewymiarowane lub nieprawidłowo dobrane układy kompensacji mocy biernej.

Kiedy naliczana jest opłata za ponadumowny pobór energii biernej pojemnościowej?

Operatorzy systemów dystrybucyjnych określają w umowach dopuszczalne parametry poboru energii biernej.

Jeżeli wartości te zostaną przekroczone, przedsiębiorstwo może zostać obciążone dodatkowymi kosztami.

W praktyce opłata pojawia się wtedy, gdy instalacja oddaje do sieci zbyt dużą ilość energii biernej pojemnościowej.

Dla wielu firm jest to problem trudny do zauważenia, ponieważ nie powoduje on bezpośrednio awarii urządzeń ani zakłóceń pracy produkcji.

Najczęściej pierwszym sygnałem są dopiero wyższe rachunki za energię elektryczną.

Dlaczego problem pojawia się coraz częściej?

Jeszcze kilka lat temu większość instalacji przemysłowych projektowano głównie z myślą o odbiornikach indukcyjnych.

Obecnie środowisko przemysłowe wygląda zupełnie inaczej.

Nowoczesne zakłady wykorzystują:

• energooszczędne oświetlenie LED,
• falowniki,
• serwonapędy,
• instalacje fotowoltaiczne,
• zasilacze impulsowe,
• systemy automatyki,
• urządzenia energoelektroniczne.

Zmienia się również sposób pracy zakładów. Linie produkcyjne są bardziej elastyczne, część urządzeń pracuje okresowo, a profile obciążenia zmieniają się w ciągu dnia.

W efekcie układy kompensacji projektowane kilka lat wcześniej nie zawsze odpowiadają aktualnym warunkom pracy instalacji.

Czy winna jest bateria kondensatorów?

Bardzo często tak.

Klasyczne układy kompensacji projektowane są z myślą o kompensacji energii biernej indukcyjnej.

Jeżeli charakter instalacji ulegnie zmianie, może dojść do tzw. przekompensowania.

W praktyce oznacza to, że układ kompensacji generuje zbyt dużą moc pojemnościową.

Efekt?

Zamiast ograniczać opłaty, zaczyna powodować naliczanie nowych kosztów związanych z energią bierną pojemnościową.

Dlatego coraz częściej sama wymiana regulatora lub zmiana nastaw okazuje się niewystarczająca.

Jak ograniczyć opłatę za energię bierną pojemnościową?

Pierwszym krokiem zawsze powinno być wykonanie pomiarów parametrów jakości energii elektrycznej.

Dopiero analiza pracy instalacji pozwala określić rzeczywistą przyczynę problemu.

W zależności od wyników pomiarów konieczne może być:

• przeprojektowanie układu kompensacji,
• zmiana nastaw regulatora,
• modernizacja baterii kondensatorów,
• zastosowanie rozwiązań dynamicznych,
• wykorzystanie filtrów aktywnych umożliwiających jednoczesną kompensację mocy biernej oraz redukcję wyższych harmonicznych prądu.

Warto pamiętać, że każda instalacja pracuje w innych warunkach. Rozwiązanie skuteczne w jednym zakładzie nie musi przynieść takich samych efektów w innym.

Dlaczego analiza jakości energii jest tak ważna?

W wielu przedsiębiorstwach opłata za energię bierną pojemnościową jest jedynie skutkiem głębszego problemu.

Nowoczesne instalacje coraz częściej zmagają się jednocześnie z:

• wyższymi harmonicznymi,
• dynamicznymi zmianami obciążenia,
• asymetrią prądów,
• pogorszeniem współczynnika mocy,
• przeciążeniem transformatorów.

Dlatego skuteczne ograniczenie kosztów energii wymaga spojrzenia na instalację jako całość, a nie wyłącznie na jeden parametr.

W praktyce analiza jakości energii elektrycznej pozwala określić, które zjawiska mają największy wpływ na pracę zakładu oraz dobrać rozwiązanie najlepiej odpowiadające rzeczywistym potrzebom przedsiębiorstwa.

Nowoczesne podejście do kompensacji mocy biernej

Rozwój energoelektroniki sprawił, że nowoczesne rozwiązania coraz częściej łączą kilka funkcji jednocześnie.

Filtry aktywne mogą nie tylko dynamicznie kompensować moc bierną, ale również:

• redukować wyższe harmoniczne prądu,
• poprawiać współczynnik mocy,
• symetryzować prądy fazowe,
• dostosowywać swoją pracę do zmiennego obciążenia instalacji.

Takie podejście pozwala skuteczniej reagować na zmieniające się warunki pracy nowoczesnych zakładów przemysłowych.

Więcej informacji o rozwiązaniach wspierających poprawę jakości energii elektrycznej oraz dynamiczną kompensację mocy biernej można znaleźć na stronie:

Jakość energii elektrycznej

Podsumowanie

Opłata za ponadumowny pobór energii biernej pojemnościowej coraz częściej dotyczy przedsiębiorstw wykorzystujących nowoczesne urządzenia energoelektroniczne oraz dynamicznie rozwijających swoją infrastrukturę.

Choć problem najczęściej zauważalny jest dopiero na fakturze za energię elektryczną, jego przyczyny zwykle sięgają znacznie głębiej. Zmieniający się profil obciążenia, rozbudowa instalacji oraz pojawienie się nowych odbiorników powodują, że dotychczasowe układy kompensacji przestają pracować optymalnie.

Dlatego skuteczne ograniczenie kosztów energii powinno rozpoczynać się od analizy parametrów jakości energii elektrycznej. Dopiero na jej podstawie można dobrać rozwiązanie, które nie tylko wyeliminuje dodatkowe opłaty, ale również poprawi niezawodność i efektywność całej instalacji elektroenergetycznej.