Dlaczego energia bierna pojemnościowa rośnie zimą?

Wielu właścicieli firm zauważa podobną sytuację: przez część roku opłaty za energię bierną pojemnościową są niewielkie albo umiarkowane, a późną jesienią i zimą nagle zaczynają rosnąć.

Często pojawia się wtedy pytanie:

Dlaczego zimą płacę więcej za energię bierną, skoro w obiekcie nic istotnego się nie zmieniło?

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że skoro instalacja elektryczna jest ta sama, urządzenia są te same, a firma pracuje w podobnych godzinach, to rachunki powinny wyglądać podobnie przez cały rok.

W praktyce bardzo często jest inaczej.

Energia bierna pojemnościowa zimą – skąd ten wzrost?

W ostatnich latach coraz częściej spotykam obiekty, w których energia bierna pojemnościowa ma wyraźny charakter sezonowy.

Najczęściej dotyczy to budynków, w których pracuje dużo:

• oświetlenia LED,
• zasilaczy impulsowych,
• falowników,
• urządzeń elektronicznych,
• instalacji fotowoltaicznych,
• magazynów energii,
• układów automatyki i sterowania.

Sama obecność takich urządzeń nie oznacza jeszcze, że opłaty muszą być wysokie. Problem zaczyna się wtedy, gdy przez wiele godzin w ciągu doby obiekt oddaje do sieci niewielką, ale stałą moc bierną pojemnościową.

I właśnie to bardzo często dzieje się zimą.

Zimą problemem nie zawsze są większe wartości, tylko dłuższy czas ich trwania

To jest jedna z najważniejszych rzeczy, które widać podczas analizy pomiarów.

W wielu obiektach zimą energia bierna pojemnościowa nie rośnie dlatego, że pojawiają się ogromne chwilowe skoki. Bardzo często wartości są podobne do tych z innych miesięcy, ale utrzymują się znacznie dłużej.

Przykład:

Obiekt może pracować przez cały rok w tych samych godzinach, np. od 7:00 do 16:00.

Latem, przy dłuższym dniu, część oświetlenia w halach, magazynach, biurach czy częściach wspólnych może pracować krócej albo z mniejszym udziałem. Naturalnego światła jest więcej, więc oświetlenie LED nie musi być załączone przez cały czas pracy obiektu.

Zimą sytuacja wygląda inaczej. Ten sam obiekt pracuje nadal w tych samych godzinach, ale oświetlenie często działa praktycznie od rana do końca dnia pracy. Dodatkowo dochodzi oświetlenie zewnętrzne, parkingi, dojścia, zaplecza techniczne czy części wspólne, które załączają się wcześniej i pracują dłużej.

W efekcie poziom mocy biernej pojemnościowej może być podobny jak w innych miesiącach, ale utrzymuje się przez znacznie dłuższy czas.

Na fakturze nie liczy się tylko to, jak duża była chwilowa wartość mocy biernej. Liczy się również to, jak długo taki stan trwał.

Dlatego nawet niewielkie, ale wielogodzinne oddawanie energii biernej pojemnościowej może wygenerować zauważalne opłaty — szczególnie w okresie jesienno-zimowym.

Duży wpływ ma oświetlenie LED

Jedną z najczęstszych przyczyn sezonowego wzrostu energii biernej pojemnościowej jest oświetlenie LED.

W wielu obiektach zimą oświetlenie pracuje po prostu dłużej.

Latem część pomieszczeń może korzystać ze światła dziennego. Zimą światła są załączane wcześniej, pracują dłużej i często pozostają włączone również poza godzinami normalnej pracy.

Dotyczy to szczególnie:

• hal produkcyjnych,
• magazynów,
• sklepów,
• parkingów,
• części wspólnych,
• zapleczy technicznych,
• oświetlenia zewnętrznego.

Nowoczesne oprawy LED mają zasilacze elektroniczne. W zależności od konstrukcji, jakości zasilacza, liczby opraw oraz sposobu ich pracy, taki układ może wpływać na charakter obciążenia całego obiektu.

Znaczenie ma również jakość zastosowanych źródeł światła. W praktyce widać różnice pomiędzy markowymi oprawami lub źródłami LED a najtańszymi produktami o uproszczonej elektronice zasilającej. Zdarza się, że dwie żarówki LED świecą bardzo podobnie i „na oko” trudno zauważyć między nimi różnicę, ale ich wpływ na sieć może być zupełnie inny.

Przy prostym sprawdzeniu oscyloskopem można zauważyć, że tańsze źródła LED potrafią wprowadzać znacznie większe zniekształcenia prądu niż produkty lepszej jakości. W pojedynczej oprawie nie musi to mieć dużego znaczenia, ale przy kilkudziesięciu, kilkuset albo kilku tysiącach punktów świetlnych zaczyna wpływać na pracę całej instalacji.

Pojedyncza oprawa LED zwykle nie jest problemem. Ale duża liczba opraw pracujących przez wiele godzin dziennie może już tworzyć stałe tło pojemnościowe i pogarszać parametry pracy obiektu.

Dlaczego klient często mówi: „przecież nic się nie zmieniło”?

Z punktu widzenia użytkownika obiektu faktycznie mogło się nic nie zmienić.

Maszyny są te same. Produkcja jest podobna. Firma działa w tych samych godzinach.

Ale zmieniły się warunki pracy obiektu:

• dzień jest krótszy,
• oświetlenie działa dłużej,
• część obwodów pracuje po godzinach,
• układy automatyki działają całą dobę,
• urządzenia elektroniczne pozostają w stanie gotowości,
• magazyny energii i falowniki mogą pracować również wtedy, gdy nie ma produkcji z PV.

Właśnie dlatego samo stwierdzenie „nic się nie zmieniło” często nie wystarcza.

Instalacja może być ta sama, ale jej profil pracy zimą jest zupełnie inny niż latem.

Fotowoltaika a zimowy wzrost energii biernej

Często pierwsze podejrzenie pada na fotowoltaikę.

I rzeczywiście, instalacje PV mogą mieć wpływ na energię bierną pojemnościową. Szczególnie w obiektach, gdzie pracują falowniki, układy energoelektroniczne, magazyny energii i rozbudowana automatyka.

Ale zimowy wzrost opłat nie zawsze oznacza, że główną przyczyną jest sama fotowoltaika.

Jeżeli najwyższe opłaty pojawiają się zimą, czyli wtedy, gdy produkcja PV jest niższa, warto sprawdzić temat dokładniej.

W praktyce może się okazać, że:

• sam budynek generuje stałe tło pojemnościowe,
• LED-y pracują zimą dłużej,
• magazyn energii lub jego falownik pracuje również nocą,
• PV tylko dokłada pewną część problemu,
• a największy wpływ ma suma kilku elementów jednocześnie.

Dlatego w takich przypadkach nie warto od razu zakładać, że „to przez fotowoltaikę”.

Podobną sytuację analizowałem w obiekcie, w którym pracowała instalacja PV, magazyn energii oraz duża ilość oświetlenia LED. Początkowo podejrzenie również padło na fotowoltaikę i magazyn energii, ale dopiero dodatkowe pomiary porównawcze pokazały, jaki wpływ miał sam budynek, a jaki układ PV i magazynu energii.

Opisałem to dokładniej w dwóch artykułach:

• Fotowoltaika i magazyn energii a energia bierna
• Fotowoltaika i magazyn energii a energia bierna – część 2

Sama faktura pokazuje skutek, ale nie pokazuje przyczyny

Na fakturze widać, ile energii biernej zostało naliczone i ile trzeba za nią zapłacić.

Ale faktura nie odpowiada na najważniejsze pytania:

• kiedy energia bierna pojawia się najczęściej,
• czy problem występuje w dzień, czy w nocy,
• czy jest związany z produkcją, czy z pracą obiektu po godzinach,
• czy wynika z LED-ów, PV, magazynu energii, czy z całego układu,
• czy są to krótkie piki, czy stałe tło utrzymujące się przez wiele godzin.

To bardzo ważna różnica.

Na podstawie faktur można zauważyć sezonowość i oszacować skalę problemu, ale nie da się pewnie określić, co dokładnie generuje energię bierną pojemnościową.

Do tego potrzebny jest pomiar.

Co pokazuje pomiar?

Dobrze wykonany pomiar pozwala zobaczyć rzeczywistą pracę obiektu.

Można sprawdzić:

• jak zmienia się moc bierna w ciągu doby,
• jak wygląda sytuacja w godzinach pracy i poza nimi,
• czy problem ma charakter ciągły, czy chwilowy,
• czy wartości rosną po załączeniu oświetlenia,
• czy PV lub magazyn energii dokładają własny wpływ,
• jaka moc kompensatora będzie miała sens.

To właśnie podczas pomiaru bardzo często okazuje się, że największym problemem nie są pojedyncze duże piki, tylko niewielka moc bierna pojemnościowa utrzymująca się przez wiele godzin.

A to jest typowe dla wielu obiektów zimą.

Czy da się to ocenić bez pomiarów?

Częściowo można coś podejrzewać na podstawie faktur.

Jeżeli opłaty rosną głównie jesienią i zimą, a w obiekcie jest dużo oświetlenia LED, to jest to ważna wskazówka.

Jeżeli dodatkowo obiekt ma PV, magazyn energii albo dużą ilość elektroniki, podejrzenie jest jeszcze mocniejsze.

Ale nadal jest to tylko podejrzenie.

Bez pomiarów nie wiadomo:

• jaka jest realna moc bierna pojemnościowa,
• kiedy występuje,
• jak długo trwa,
• jakiej mocy urządzenie zamontować,
• czy jest miejsce na montaż układu pomiarowego,
• czy jest miejsce na montaż kompensatora,
• czy problem dotyczy jednej części instalacji, czy całego obiektu.

Dlatego dobór kompensacji wyłącznie na podstawie faktur może prowadzić do błędnych decyzji.

Najczęstszy scenariusz w praktyce

Bardzo często wygląda to tak:

Latem opłaty są niewielkie albo akceptowalne.

Jesienią zaczynają rosnąć.

Zimą klient dostaje fakturę, na której opłata za energię bierną pojemnościową jest już na tyle duża, że zaczyna szukać przyczyny.

Po analizie okazuje się, że nie pojawiło się jedno nowe urządzenie, które „robi cały problem”.

Problem wynika z sumy kilku rzeczy:

• LED-y pracują dłużej,
• obiekt ma stałe tło pojemnościowe,
• falowniki i zasilacze elektroniczne pracują przez całą dobę,
• PV i magazyn energii mogą dokładać własny wpływ,
• a wszystko razem powoduje wzrost energii biernej pojemnościowej widoczny na fakturze.

Podsumowanie

Energia bierna pojemnościowa zimą bardzo często rośnie nie dlatego, że w instalacji pojawia się jedna duża awaria albo jedno konkretne urządzenie.

Często problem wynika z czasu pracy.

Ten sam poziom mocy biernej pojemnościowej, który latem utrzymuje się krótko, zimą może występować przez wiele godzin dziennie.

Najczęstsze przyczyny to:

• dłuższa praca oświetlenia LED,
• większy udział urządzeń elektronicznych,
• praca automatyki i zasilaczy poza godzinami pracy,
• wpływ falowników,
• instalacje PV,
• magazyny energii,
• oraz ogólny charakter nowoczesnych obiektów.

Dlatego sama faktura może pokazać, że problem istnieje, ale nie pokaże dokładnie, skąd się bierze.

Jeżeli opłaty za energię bierną pojemnościową rosną zimą, warto wykonać pomiar i sprawdzić, co naprawdę dzieje się w instalacji.

Dopiero wtedy można dobrać rozwiązanie, które będzie działało nie tylko „na papierze”, ale również w rzeczywistych warunkach pracy obiektu.

Jeżeli chcesz sprawdzić, skąd biorą się opłaty za energię bierną w Twojej firmie — zadzwoń i powiedz, co się dzieje. Sprawdzę, czy jest sens coś z tym robić.