Co to są kompensatory energii biernej?

Kompensatory energii biernej to urządzenia, które mają na celu poprawę efektywności energetycznej systemów elektrycznych poprzez redukcję energii biernej w sieci. Energia bierna, w przeciwieństwie do energii czynnej, nie wykonuje użytecznej pracy, ale jest niezbędna do funkcjonowania urządzeń elektrycznych, takich jak silniki, transformatory czy różnego rodzaju sprzęty indukcyjne. Kompensatory pomagają zredukować jej niekorzystny wpływ na system, co przynosi korzyści ekonomiczne i techniczne.

Jak działa energia bierna?

Aby zrozumieć, czym jest energia bierna, warto wytłumaczyć trzy podstawowe rodzaje energii występującej w systemach elektrycznych:

1. Energia czynna (P) – to energia, która wykonuje użyteczną pracę, np. zasila oświetlenie, napędza maszyny i urządzenia.
2. Energia bierna (Q) – jest to energia, która nie wykonuje bezpośrednio pracy, ale jest potrzebna do wytworzenia pola magnetycznego w urządzeniach indukcyjnych, takich jak silniki czy transformatory. Nie jest ona konsumowana, lecz przepływa w systemie między źródłem a odbiornikiem.
3. Energia pozorna (S) – jest to suma wektorowa energii czynnej i biernej, która określa całkowitą moc w systemie elektrycznym.

Energia bierna może być indukcyjna (pobierana przez urządzenia, takie jak silniki i transformatory) lub pojemnościowa (generowana przez elementy, takie jak kondensatory).

Problem energii biernej

Chociaż energia bierna nie jest zużywana w klasycznym rozumieniu, jej obecność w systemie elektrycznym powoduje pewne niekorzystne efekty. Nadmiar energii biernej prowadzi do:

• Zwiększonych strat energii – Przepływ energii biernej przez przewody elektryczne generuje dodatkowe straty mocy, które zwiększają zużycie energii w systemie.
• Zmniejszenia efektywności systemu – Wysoki poziom energii biernej prowadzi do przeciążenia sieci, co obniża ogólną wydajność systemu i może wymagać instalacji mocniejszych przewodów oraz transformatorów.
• Wyższych opłat za energię – W wielu krajach dostawcy energii elektrycznej naliczają dodatkowe opłaty za przekroczenie limitu energii biernej w systemie. Zwiększona ilość energii biernej obciąża sieć i wymaga większych zasobów technicznych, co przekłada się na wyższe koszty.

Rola kompensatorów energii biernej

Kompensatory energii biernej są urządzeniami, które przeciwdziałają niepożądanym skutkom obecności energii biernej w systemie elektrycznym. Ich podstawową funkcją jest dostarczanie lub odbieranie energii biernej w celu zrównoważenia bilansu energetycznego sieci, co prowadzi do poprawy efektywności systemu.

Główne rodzaje kompensatorów energii biernej to:

1. Baterie kondensatorów – Są to najczęściej stosowane kompensatory energii biernej. Kondensatory generują energię bierną pojemnościową, co neutralizuje energię bierną indukcyjną, pobieraną przez urządzenia takie jak silniki elektryczne. Dzięki temu zmniejsza się przepływ energii biernej w sieci.
2. Dławiki kompensacyjne – Stosowane głównie w systemach, w których występuje nadmiar energii biernej pojemnościowej, na przykład w przypadku instalacji oświetleniowych czy długich linii kablowych. Dławiki dostarczają energię bierną indukcyjną, która neutralizuje energię bierną pojemnościową.
3. Statyczne kompensatory mocy biernej (SVC) – Są to zaawansowane urządzenia elektroniczne, które dynamicznie regulują poziom energii biernej w systemie. SVC są wykorzystywane w dużych instalacjach przemysłowych oraz w systemach przesyłowych, gdzie istnieje potrzeba szybkiej kompensacji energii biernej w celu stabilizacji napięcia.
4. Faktyczne kompensatory mocy (FACTS) – To bardziej zaawansowane systemy kompensacji, które mogą nie tylko kompensować energię bierną, ale również optymalizować przepływ energii w sieci. FACTS są używane głównie w skomplikowanych systemach przesyłowych na dużą skalę.

Korzyści z zastosowania kompensatorów energii biernej

Stosowanie kompensatorów energii biernej przynosi szereg korzyści zarówno dla odbiorców końcowych, jak i dla operatorów sieci energetycznych:

1. Zmniejszenie strat energetycznych – Redukcja energii biernej w systemie zmniejsza straty mocy na przewodach i urządzeniach, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii.
2. Stabilizacja napięcia – Kompensatory energii biernej pomagają w utrzymaniu stabilnego poziomu napięcia w sieci, co jest kluczowe dla niezawodnej pracy urządzeń elektrycznych.
3. Zmniejszenie opłat za energię – Odbiorcy energii mogą obniżyć swoje rachunki, unikając dodatkowych opłat za przekroczenie limitu energii biernej w sieci. W niektórych przypadkach mogą również uzyskać zniżki za aktywną kompensację energii biernej.
4. Poprawa wydajności systemu – Zastosowanie kompensatorów pozwala na optymalizację obciążenia sieci, co z kolei umożliwia przesył większych ilości energii czynnej bez potrzeby modernizacji infrastruktury.
5. Ochrona urządzeń elektrycznych – Redukcja energii biernej zmniejsza ryzyko przegrzania urządzeń elektrycznych oraz ich przedwczesnego zużycia, co przedłuża ich żywotność.

Zastosowanie kompensatorów energii biernej

Kompensatory energii biernej znajdują szerokie zastosowanie w różnych sektorach gospodarki:

• Przemysł – Duże zakłady przemysłowe, zwłaszcza te, które wykorzystują maszyny o dużych mocach, silniki elektryczne oraz transformatory, często instalują kompensatory energii biernej, aby zmniejszyć zużycie energii oraz ograniczyć koszty.
• Systemy przesyłowe i dystrybucyjne – Operatorzy sieci energetycznych używają kompensatorów do stabilizacji napięcia oraz optymalizacji przesyłu energii na duże odległości.
• Budynki komercyjne i mieszkalne – W większych budynkach komercyjnych, takich jak centra handlowe, biurowce czy szpitale, kompensatory energii biernej są stosowane w celu poprawy efektywności systemów HVAC, oświetlenia i innych urządzeń elektrycznych.

Kompensatory energii biernej odgrywają kluczową rolę w poprawie efektywności energetycznej systemów elektrycznych. Dzięki nim możliwe jest zmniejszenie strat energii, obniżenie kosztów, stabilizacja napięcia oraz ochrona urządzeń elektrycznych przed przeciążeniami. Ich zastosowanie jest szerokie, od dużych zakładów przemysłowych po budynki mieszkalne, co sprawia, że są nieodłącznym elementem nowoczesnych systemów zarządzania energią.

Wszelkie materiały promocyjno-reklamowe mają charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowią one podstawy do wzięcia udziału w Promocji, w szczególności nie są ofertą w rozumieniu art. 66 ustawy z dnia 23 kwietnia 1964 r. – Kodeks cywilny (Dz. U. 2020, poz. 1740 z późn. zm.).