Kompensator mocy biernej - co to jest i do czego służy?
Niektóre urządzenia, takie jak np. klimatyzatory, silniki elektryczne, czy transformatory pobierają z sieci moc czynną i bierną. Pierwsza "wykonuje pracę", a druga jest niezbędna do wytworzenia pola magnetycznego, lecz obciąża sieć powodując straty. W tej sytuacji kondensator wytwarzający moc bierną pojemnościową znosi moc bierną indukcyjną, a dławiki kompensacyjne wytwarzają moc bierną indukcyjną znosząc moc bierną pojemnościową, jednocześnie poprawiając parametry przesyłowe sieci. Ma to szczególne znaczenie u odbiorców korzystających z taryfy C i B, ponieważ zakłady energetyczne naliczają "karne" opłaty za niski cos φ oraz wszystkie przekroczenia pojemnościowe. Kompensatory mocy pozwalają uniknąć właśnie tych opłat.
Kompensatory mocy biernej to urządzenia wykorzystywane głównie w zakładach przemysłowych, ale też w szpitalach, centrach handlowych, biurowcach, stacjach transformatorowych i farmach fotowoltaicznych oraz wiatrowych. Czy znajdują też zastosowanie w domach jednorodzinnych?
Kompensator mocy biernej w domu jednorodzinnym
Tego rodzaju urządzenia mogą być stosowane w domach jednorodzinnych, ale jedynie w bardzo konkretnych przypadkach. Zwykle ich wykorzystanie w gospodarstwie domowym nie jest ani opłacalne (koszt kompensatora mocy waha się od kilkuset do kilku tysięcy złotych), ani potrzebne.
Kiedy w takim razie zastosowanie kompensatora mocy w domu jest zasadne? Wtedy, gdy są w nim zainstalowane np. pompa ciepła o dużej mocy i klimatyzacja lub urządzenia indukcyjne wyposażone w duże silniki, m.in.: narzędzia warsztatowe, hydrofor, kompresor. Kompensator mocy jest też potrzebny, gdy domowa instalacja fotowoltaiczna wymaga poprawy współczynnika mocy (cos φ), a także gdy jakość zasilania w domowej sieci wymaga poprawy.
Przez wielu dostawców kompensatory mocy oferowane są jako urządzenia pozwalające na uzyskanie wysokich oszczędności, co niestety nie zawsze jest prawdą. Zwłaszcza w przypadku gospodarstw domowych, korzystających z taryfy G, w której odbiorca na obecną chwilę nie ponosi żadnych opłat za moc bierną, a to właśnie na tej składowej rachunku kompensatory mocy biernej pozwala uzyskać oszczędność.
Zastosowanie kompensatora mocy biernej w domu jednorodzinnym nie ma sensu, gdy:
- wykorzystywane są w nim jedynie zwykłe domowe sprzęty AGD, RTV i elektronika - takie sprzęty nie mają większego wpływu na wartość współczynnika cos φ,
- w przypadku korzystania z taryfy G (dla domu), w której nie są pobierane opłaty za energię bierną,
- gdy nie występują problemy z mocą bierną (mogą one wynikać z nieprawidłowego działania instalacji fotowoltaicznej).
Jak kompensator mocy biernej może rozwiązać problemy z instalacją fotowoltaiczną
Instalacje fotowoltaiczne będące źródłem energii czynnej mogą niekorzystnie wpływać na bilans mocy biernej w sieci, zwłaszcza przy podłączeniu do sieci trójfazowej. Zdarza się tak najczęściej w przypadku większych instalacji (powyżej 20 kW). Bilans ten może poprawić właśnie kompensator mocy biernej wpływając korzystnie na efektywność i stabilność instalacji. Jakie konkretnie problemy mogą wynikać z nieprawidłowego bilansu mocy w instalacji PV?
Najpowszechniejsze to:
- niski współczynnik mocy (cos φ), co może się wiązać z dodatkowymi opłatami,
- większe spadki napięcia, które mogą skutkować niestabilnym działaniem urządzeń - są szczególnie niebezpieczne dla komputerów, elektroniki, płyt indukcyjnych, sterowników i automatyki,
- przeciążenia sieci, czego efektem jest wybijanie wyłączników, ale też uszkodzenie urządzeń i przegrzewanie się kabli i gniazdek,
- grzanie przewodów - grożące pożarem,
- zaburzone działanie falownika, w tym: przegrzewanie się inwertera, zakłócenia pracy MPPT, błędy i wyłączenia (tzw. clipping).
Kompensator mocy biernej poprzez stabilizowanie napięcia i redukowanie przeciążeń minimalizuje powyższe problemy, a ponadto poprawiając wartość współczynnika cos φ, ogranicza straty energii i koszty w postaci dodatkowych opłat.
W przypadku instalacji fotowoltaicznych w domach jednorodzinnych inną opcją jest zastosowanie inwertera z funkcją kompensacji. Inwertery trójfazowe nowej generacji wyposażone są w opcję kompensacji mocy biernej i mogą stanowić atrakcyjną alternatywę dla kompensatorów mocy biernej, przeznaczonych do większych instalacji eklektycznych.
Czy bateria w instalacji PV może pełnić funkcję kompensatora?
Odpowiedź na to pytanie należy zacząć od wyjaśnienia podstawowych pojęć. Bateria w kontekście instalacji fotowoltaicznych ma podwójne znaczenie. Pierwsze i bardziej powszechne to tzw. "magazyn energii", gromadzący nadwyżkę prądu wyprodukowanego przez instalację PV, aby móc wykorzystać ją np. w nocy albo podczas awarii sieci. Dzięki magazynom energii mniej prądu odsyłanego jest do sieci, co zwiększa autokonsumpcję i w efekcie ogranicza ilość energii pobranej z sieci oraz rachunki za nią. Natomiast w drugim znaczeniu bateria oznacza właśnie urządzenie kompensujące moc bierną. Bateria kondensatorów kompensuje moc bierną i poprawia parametry jakościowe energii w sieci. Urządzenie to pełni podobną funkcję jak kompensator mocy, jednak jest prostsze i nie sprawdzi się w każdym przypadku.
Kompensator mocy jest jednak bardziej zaawansowanym i złożonym urządzeniem. Może działać aktywnie i pasywnie (podczas gdy baterie zwykle działają tylko pasywnie) i kompensuje moc indukcyjną i pojemnościową (baterie jedynie indukcyjną). Przewagą kompensatora jest też dynamiczne działanie - reakcja następuje w milisekundach, natomiast w przypadku baterii występują opóźnienia liczone w sekundach. To sprawia, że tylko kompensatory sprawdzą się w takich lokalizacjach jak szpitale, duże zakłady produkcyjne, centra danych i w innych miejscach, w których instalacja elektryczna musi działać niezawodnie. Bateria nie będzie wystarczające także tam, gdzie występuje duża zmienność obciążeń - w zakładach, w których wykorzystuje się maszyny CNC (sterowane komputerowo), zgrzewarki, spawarki, ale też w dźwigach, windach, sprężarkach i panelach PV. W tych obiektach kompensator mocy biernej ma zdecydowaną przewagę nad baterią, która po prostu nie spełni wymagań.
Na co zwrócić uwagę przy wyborze kompensatora mocy biernej
Kluczowe kwestie, które należy przeanalizować, aby dokonać wyboru pomiędzy baterią a kompensatorem, a także dobrać najbardziej odpowiedni dla danej instalacji elektrycznej kompensator to:
- moc czynna instalacji (kW),
- rodzaj mocy biernej (indukcyjna, pojemnościowa, zmienna w czasie / dwukierunkowa),
- wielkość i zmienność obciążeń,
- wartość współczynnika cos φ lub moc bierna,
- obecność wyższych harmonicznych,
- występujące w sieci problemy: zakłócenia napięcia, migotania, wyłączanie instalacji fotowoltaicznej (clipping).
Nie bez znaczenia jest doświadczenie dostawcy takiego rozwiązania. Instalacja nieprawidłowo dobranego kompensatora mocy biernej może przynieść poważne problemy. Stąd współpraca z fachowym dostawcą i gruntowna analiza instalacji są podstawą sukcesu.
Skomentuj
