Oczyszczacz Prądu: Energia Bierna i Zasada Działania
- Szczegóły
Moc bierna jest to energia elektryczna, która nie jest wykorzystywana do bezpośredniego wykonywania pracy. Jest to rodzaj energii, który jest wymagana do utrzymania działania pewnych urządzeń elektrycznych, takich jak transformator lub kondensator. Rodzaje mocy biernej to pojemnościowa i indukcyjna.
Moc bierna pochodząca z pojemności nazywa się mocą biernej pojemnościowej i jest to energia przechowywana w kondensatorze, gdy prąd przepływa przez niego.
Wpływ Mocy Biernej na Rachunki za Prąd
Moc bierna ma wpływ na rachunki za prąd, ponieważ dostawcy energii elektrycznej muszą zapłacić za przesyłanie tej energii przez sieć elektryczną. Moc bierna przepływa przez przewody, powodując straty energetyczne i obniżając sprawność sieci. Z tego powodu, dostawcy energii obliczają koszty przesyłu mocy biernej i dodają je do rachunków za prąd.
Naliczanie opłat z tytułu poboru mocy biernej często stanowi nawet 20-30% całego rachunku, dlatego warto rozważyć zastosowanie właściwie dobranych urządzeń do kompensacji. Na fakturze za energię elektryczną lub w przypadku umowy kompleksowej w części opisanej jako „Dystrybucja energii elektrycznej” możemy znaleźć pozycje „Energia bierna indukcyjna” („Opłata za ponadumowny pobór energii biernej indukcyjnej”) i/lub „Energia bierna pojemnościowa” („Opłata za ponadumowny pobór energii biernej pojemnościowej”).
Aby sprawdzić, czy mamy naliczane opłaty za energię bierną (indukcyjną lub pojemnościową), na samym początku przeanalizujmy nasz rachunek w tabeli opłat za dystrybucję. Są to następujące pozycje:
- Ponad umowny pobór energii biernej indukcyjnej - wartość netto np. 652zł
- Rozliczenie energii biernej pojemnościowej - wartość netto np. 1871zł
Przeczytaj także: Oczyszczacz Powietrza - Czy Warto?
Sama wiedza o kwotach za energię bierną indukcyjną lub pojemnościową nie pozwoli nam na wybranie właściwego urządzenia do kompensacji. Dopiero szczegółowe sprawdzenie kilku istotnych parametrów zasilania przy użyciu odpowiedniego sprzętu pomiarowego pozwoli nam na właściwy dobór urządzenia. Często okazuje się, że przy prawidłowo dobranym kompensatorze inwestycja zwraca się od 4 do 12 miesięcy. Warto również zainwestować w kompensator, gdyby inwestycja zwróciła się w nieco dłuższym okresie, gdyż na chwilę obecną ciężko przewidzieć, jakie opłaty za energię będą nas czekały w najbliższej przyszłości. Skuteczna kompensacja może zmniejszyć również opłaty za pobraną moc czynną około 3-5%.
Kompensacja Mocy Biernej
Kompensacja mocy biernej pojemnościowej i indukcyjnej polega na zastosowaniu odpowiednich urządzeń elektrycznych, które redukują moc bierną i poprawiają wydajność energetyczną sieci elektrycznej. W obu przypadkach, kompensacja mocy biernej polega na równoważeniu wartości napięcia i prądu, co minimalizuje straty energetyczne w sieci i zwiększa jej efektywność.
Kompensacja Mocy Biernej Indukcyjnej
Kompensacja mocy biernej indukcyjnej polega na instalacji baterii kondensatorów, które dostarczają energię elektryczną do sieci w chwilach, gdy jest ona potrzebna. Kondensatory te magazynują energię elektryczną, gdy prąd przepływa przez nie, a następnie oddają ją do sieci, gdy jest to wymagane. W ten sposób, kondensatory redukują moc bierną pochodzącą z indukcyjności, która występuje w niektórych urządzeniach elektrycznych, takich jak silniki, transformatory, lampy fluorescencyjne, itp.
Kompensacja Mocy Biernej Pojemnościowej
Kompensacja mocy biernej pojemnościowej polega na instalacji systemu dławików, które dostarczają energię do sieci w chwilach, gdy jest ona potrzebna. Cewki te magazynują energię elektryczną, gdy prąd przepływa przez nie, a następnie oddają ją do sieci, gdy jest to wymagane. W ten sposób, cewki redukują moc bierną pochodzącą z indukcyjności, która występuje w niektórych urządzeniach elektrycznych, takich jak silniki, transformatory, lampy fluorescencyjne, itp.
Sposoby na Obniżenie Poziomu Mocy Biernej
Istnieją różne sposoby na obniżenie poziomu mocy biernej i tym samym, na obniżenie rachunków za prąd:
Przeczytaj także: Opinie o oczyszczaczach Stadler Form
- Instalacja układów kompensacji mocy biernej: Jest to metoda, która polega na instalacji baterii kondensatorów, które redukują moc bierną poprzez wyrównanie wartości napięcia i prądu. Aby skompensować energię bierną indukcyjną warto przyłączyć baterię kondensatorów. Jeśli natomiast chcemy obniżyć moc bierną pojemnościową trzeba zastosować baterię dławików indukcyjnych.
- Korzystanie z energooszczędnych urządzeń: Urządzenia, które zużywają mniej energii, generują również mniejszą moc biernej.
- Unikanie nadmiernego doładowywania kondycjonera powietrza: Kondycjonery powietrza są urządzeniami, które generują dużą ilość mocy biernej, zwłaszcza gdy są zbyt długo używane lub gdy są doładowane w sposób nieodpowiedni.
- Optymalizacja systemu oświetlenia: Optymalizacja systemu oświetlenia polega na wykorzystaniu odpowiednich lamp, które zapewniają wysoką wydajność energetyczną i minimalizują moc bierną.
Instalacje Fotowoltaiczne a Moc Bierna
Instalacje fotowoltaiczne, podobnie jak inne urządzenia elektryczne, mogą wpływać na moc bierną w sieci elektrycznej. Instalacje fotowoltaiczne generują prąd stały, który jest konwertowany na prąd zmienny przez falownik, zanim zostanie wprowadzony do sieci elektrycznej. Falownik ten zwykle ma wbudowany układ kompensacji mocy biernej, który reguluje moc czynną i bierną w systemie.
W pewnych przypadkach, instalacje fotowoltaiczne mogą jednak wprowadzać pewne problemy związane z mocą bierną, zwłaszcza gdy są one podłączone do słabych sieci energetycznych. W takich przypadkach, moc bierna pochodząca z instalacji fotowoltaicznych może powodować spadki napięcia w sieci, co wpływa na stabilność i wydajność sieci.
Regularne Pomiary Elektryczne i Analiza Sieci
Regularne pomiary elektryczne oraz analiza sieci elektrycznej są kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania każdego przedsiębiorstwa. Po pierwsze, regularne pomiary elektryczne pozwalają na wczesne wykrycie problemów w sieci, takich jak przeciążenia, napięcie zbyt wysokie lub zbyt niskie, niestabilność itp. Po drugie, analiza sieci elektrycznej pozwala na identyfikację źródeł mocy biernych, które są jednym z głównych czynników zwiększających koszty energii elektrycznej. Po trzecie, prawidłowe funkcjonowanie sieci elektrycznej pozwala na uniknięcie niepotrzebnych przestojów w produkcji lub w pracy urządzeń, co wpływa na wydajność i zysk przedsiębiorstwa. Wreszcie, przeprowadzanie regularnych pomiarów elektrycznych i analizy sieci elektrycznej przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa pracowników przedsiębiorstwa.
Energia Bierna Indukcyjna i Pojemnościowa
Energia bierna nie jest zamieniana na użyteczną pracę czy ciepło tak jak energia czynna, jednak jest konieczna do działania takich urządzeń elektrycznych jak transformator czy silnik. Energię bierną indukcyjną pobierają właśnie silniki czy transformatory, a energię bierną pojemnościową np. świetlówki LED, a także długie linie kablowe, które zachowują się jak kondensator. Energia bierna indukcyjna to inaczej energia bierna pobrana. Energia bierna pojemnościowa to inaczej energia bierna oddana.
Zarówno energia indukcyjna jak i energia pojemnościowa mają tę samą jednostkę miary: kVArh. Moc bierna indukcyjna to składowa mocy biernych związana z obecnością elementów indukcyjnych w układzie elektrycznym, takich jak cewki czy silniki indukcyjne. Energia bierna pojemnościowa to składowa energii biernych związana z obecnością elementów pojemnościowych w układzie elektrycznym, takich jak kondensatory.
Przeczytaj także: Oczyszczacz powietrza idealny do wiejskiego domu
Obecnie, prawie każde urządzenie pobiera energię bierną indukcyjną lub pojemnościową (oświetlenie LED, zasilacze elektroniczne, silniki i inne). Przytoczony w przepisach współczynnik tg φ, dotyczący rozliczeń energii biernej indukcyjnej, określa stopień szkodliwości jej oddziaływania na sieć (im wyższy współczynnik tym gorzej). W kalkulacjach uwzględnia się średni współczynnik za okres rozliczeniowy (najczęściej miesiąc), a do naliczania opłat nie są brane chwilowe przekroczenia zadanego współczynnika tg φ0. Jeżeli współczynnik mieści się w zadanej wartości wynoszącej 0,4 nie ponosimy opłat.
Kontrolowanie poziomu pobieranej mocy biernej stanowi element racjonalnego gospodarowania energią elektryczną. Pobór ten można dość łatwo zoptymalizować. Najprostszym sposobem zmniejszenia poboru energii biernej indukcyjnej pobieranej z sieci elektroenergetycznej jest przyłączenie baterii kondensatorów. Do kompensacji mocy biernej pojemnościowej oddawanej do sieci elektroenergetycznej stosuje się baterie dławików indukcyjnych. Obydwie baterie wytwarzają przeciwną energię bierną w pobliżu odbiornika, co sprawia, że nie ma potrzeby transportowania jej poprzez sieć elektroenergetyczną. Po zainstalowaniu urządzenia kompensacyjnego energia bierna przepływa już tylko pomiędzy kompensatorem mocy biernej i odbiornikiem.
Oto tabela przedstawiająca porównanie energii biernej indukcyjnej i pojemnościowej:
| Cecha | Energia Bierna Indukcyjna | Energia Bierna Pojemnościowa |
|---|---|---|
| Źródło | Silniki, transformatory, cewki | Kondensatory, oświetlenie LED, długie linie kablowe |
| Efekt | Pobierana z sieci | Oddawana do sieci |
| Kompensacja | Baterie kondensatorów | Baterie dławików indukcyjnych |
Kompensatory Mocy SVG
Dlatego my zdecydowanie polecamy nowoczesne kompensatory mocy SVG. Kompensator SVG płynnie kompensuje moc bierną, redukując wystąpienia niedokompensowania lub przekompensowania mocy biernej. Kompensator mocy biernej może obniżać pobór mocy czynnej w sytuacjach nierównego obciążenia faz. Kompensator mocy biernej SVG wyposażony jest w funkcję symetryzacji obciążenia. Podsumowując, kompensator mocy biernej niweluje rachunek za moc bierną, obniża opłaty za moc czynną i poprawia jakość sieci, poprawiając pracę urządzeń elektroenergetycznych w Twojej firmie. Szczególnie dużych oszczędności możesz spodziewać się, jeśli Twoje przedsiębiorstwo ma instalację fotowoltaiczną, dużą asymetrię obciążenia oraz częste zmiany obciążenia.
Rodzaje Obciążeń
W celu zrozumienia zagadnień związanych z kompensacją mocy biernej warto zapoznać się z poniższym opisem rodzajów odbiorników oraz ich charakteru obciążenia.
Kąt przesunięcia pomiędzy wektorem prądu i napięcia powoduje przepływ energii biernej indukcyjnej lub pojemnościowej. Celem kompensacji jest sprowadzenie kąta przesunięcia do wartości bliskiej zeru, w wyniku czego charakter odbioru będzie rezystancyjny, a pobierana z sieci moc pozorna będzie odpowiadać wartości mocy czynnej.
Zgodnie z wymaganiami dystrybutorów energii elektrycznej, opłaty za ponad umowny pobór energii biernej pojawiają się, gdy kąt przesunięcia jest mniejszy od zera, czyli odbiorniki mają charakter pojemnościowy lub w przypadku, gdy przekroczona zostanie wartość współczynnika tg(ϕ) dla dodatniego kąta przesunięcia. Oznacza to, że w przypadku obciążenia o charakterze indukcyjnym, dopuszczalny jest pobór energii biernej indukcyjnej do wartości tg(ϕ) = 0,4.
Za ponad umowny pobór energii biernej pojemnościowej lub indukcyjnej, dostawcy energii naliczają dodatkowe opłaty w wysokości określonej dla danej taryfy.
Aktywny Kompensator SVG
W odpowiedzi na powyższe zmiany dostępny jest w ofercie ANIRO kompensator aktywny - Static Var Generator - Inverter Based PFC Solution-SVG. Zasada działania aktywnego kompensatora nie opiera się na załączaniu dostępnych stopni kompensacji, a na generowaniu prądu do sieci, w którym regulowany jest kąt przesunięcia pomiędzy sygnałem prądu i napięcia, dlatego umożliwia on zarówno kompensację mocy biernej indukcyjnej jak i pojemnościowej przy pomocy jednego urządzenia. Dzięki możliwości tak dokładnego sterowania sygnałem prądu, aktywne kompensatory umożliwiają kompensację mocy biernej odbiorników o dynamicznych zmianach obciążenia jak „zgrzewarki, lub spawarki”.
Sterowanie poprzez tranzystory IGBT umożliwia kompensację indywidualnie w każdej fazie, rozwiązanie to ma zastosowanie w sieciach asymetrycznie obciążonych mocą czynną, jak również mocą bierną, gdy w układzie występuje inny charakter obciążenia na poszczególnych fazach. Dostępne rozwiązanie SVG umożliwia rozbudowę kompensacji w przypadku zwiększenia obciążenia, poprzez dołożenie kolejnych modułów mocy, bez konieczności przebudowy istniejącego układu. Dodatkową opcją jaką umożliwia aktywny kompensator, jest symetryzacja obciążenia sieci.
Rozbudowana wersja kompensatora ASVG umożliwia kompensację mocy biernej oraz filtrację podstawowych harmonicznych rzędu 3,5,7,9,11 oraz 13. Jest to ekonomiczne rozwiązanie umożliwiające zarówno kompensację mocy biernej w celu uniknięcia opłat za ponad umowny pobór energii biernej oraz poprawę parametrów zasilania poprzez ograniczenie poziomu występujących w sieci harmonicznych.
Stosownie aktywnej kompensacji mocy biernej, jest coraz częstsze, ze względu na różnorodność odbiorników stosowanych w procesach produkcyjnych jak również na obiektach takich jak galerie handlowe, biurowce, budynku użyteczności publicznej, hale magazynowe itp.
Podsumowanie
Moc bierna jest jednym z tych pojęć w elektrotechnice, które budzi konsternację, a jednocześnie ma bezpośredni wpływ na opłaty za energię bierną (kvarh) naliczane przez operatora systemu dystrybucyjnego (OSD), zwłaszcza w firmach. Zrozumienie jej natury, źródeł powstawania oraz metod kontroli to wiedza fundamentalna dla każdego, kto dąży do optymalizacji zużycia energii i redukcji kosztów operacyjnych w firmie. To właśnie ona, często niezauważona, może generować ponadumowne opłaty rzędu nawet kilkunastu tysięcy zł rocznie - w zależności od taryfy i profilu pracy instalacji.
tags: #oczyszczacz #prądu #energia #bierna #zasada #działania
