Odczytywanie i rozumienie faktur otrzymywanych od dostawcy energii elektrycznej jest bardzo trudne i wiąże się często z wieloma terminami, z których zrozumieniem człowiek bez specjalistycznej wiedzy elektrycznej może mieć problemy. Jednym z takich terminów, pojawiających się na fakturze, jest zużycie energii biernej. W tym artykule postaramy się wyjaśnić czym jest moc bierna, skąd się bierze w sieci elektrycznej oraz dlaczego bardzo korzystne finansowo jest jej kompensowanie.

Czym tak właściwie jest moc elektryczna?

Do zasilania naszych odbiorników potrzebna jest energia elektryczna. Każdy wie, że prąd w naszych gniazdkach jest zmienny, a na wykresie przybiera kształt sinusoidy. Mówiąc „prąd” najczęściej mamy na myśli wykres natężenia prądu (I). Inną wartością opisującą właściwości elektryczne jest napięcie prądu, które w Unii Europejskiej wynosi U=230V. Jednak, w rzeczywistości, również ta wartość nie jest stała i zmienia się zgodnie z wykresem sinusoidy.

Podczas płacenia rachunków zawsze rozliczani jesteśmy z mocy, którą zużyliśmy. Moc jest to iloczyn natężenia i napięcia prądu:

Wydaje się proste, prawda? I tak jest, w przypadku prądu stałego (natężenie i napięcie prądu mają stałą wartość, nie zmieniają się cyklicznie). W przypadku prądu przemiennego musimy wziąć pod uwagę jeszcze jedną wartość, a mianowicie przesunięcie fazowe między natężeniem a napięciem prądu.

Przesunięcie fazowe prądu (φ)

Skoro już wiemy, że napięcie i natężenie prądu zmieniają się sinusoidalnie możemy spojrzeć na ich wykres na osi czasu. W idealnych warunkach obie te wartości zmieniają się tak, że ich przecięcia z osią czasu (poziomą) występują w tym samym punkcie. W rzeczywistości, wykres natężenia i napięcia prądu są przesunięte względem siebie. Odległość, o jaką są one przesunięte, nazywana jest przesunięciem fazowym prądu.

Skąd bierze się przesunięcie fazowe prądu?

Dlaczego wykresy natężenia i napięcia w naszych gniazdkach nie są zgodne w fazie? Odpowiedzialne za to są indukcyjności i pojemności. Odbiorniki prądu, czyli urządzenia z których korzystamy na co dzień, posiadają w sobie różne komponenty elektryczne, które wpływają na przepływający przez nie prąd elektryczny. Możemy te komponenty podzielić na następujące grupy:

Odbiorniki rezystancyjne (opornościowe)

Prąd przez nie przepływający przechodzi przez oporniki. Urządzenia te nie wpływają na przesunięcie fazowe pomiędzy natężeniem a napięciem prądu. Są to między innymi: grzejniki elektryczne, lampy żarowe czy czajniki.

Odbiorniki indukcyjne

Oprócz elementów rezystancyjnych posiadają w sobie cewki, które powodują opóźnienie natężenia prądu względem napięcia. Do takich odbiorników zaliczamy między innymi: silniki elektryczne (również w obrabiarkach), transformatory.

Odbiorniki pojemnościowe

Oprócz elementów rezystancyjnych posiadają w sobie kondensatory, które powodują przesunięcie wykresów natężenia i napięcia względem siebie. Do takich odbiorników zaliczamy między innymi: oświetlenie LED, komputery, telewizory.

Odbiorniki mieszane

Posiadają w sobie elementy rezystancyjne, pojemnościowe i indukcyjne.

Jeśli korzystamy w naszej instalacji elektrycznej z odbiorników o charakterystyce pojemnościowej lub indukcyjnej powstanie przesunięcie fazowe pomiędzy natężeniem a napięciem prądu płynącego w naszych gniazdkach.

Wpływ przesunięcia fazowego prądu na moc elektryczną

W przypadku prądu przemiennego pojęcie mocy określane jest przez moc czynną, bierną i pozorną.

Moc czynna – jest to energia użyteczna dla użytkownika, to ona jest zamieniana na pracę wykonywaną przez podłączone do prądu urządzenia. Obliczana jest według wzoru:

Moc bierna – powstająca w wyniku istnienia w instalacji odbiorników indukcyjnych i pojemnościowych. Nie przekłada się na bezpośredni użytek odbiorcy. Obliczana jest według wzoru:

Moc pozorna – iloczyn wartości skutecznych natężenia i napięcia prądu. Stanowi rzeczywistą ilość energii pobieranej przez urządzenie. Pokazuje ona całkowitą energię zużywaną niezależnie od efektywności jej wykorzystania. Składa się na nią moc czynna i bierna.

Moc bierna a rachunki za prąd

Jeśli w instalacji elektrycznej pojawiają się odbiorniki korzystające z mocy biernej, to przy takiej samej mocy pobierany jest znacznie większy prąd. Większy prąd powoduje konieczność stosowania grubszych przewodów i większych transformatorów co stanowi obciążenie dla sieci elektrycznej. Z tego powodu opłaty za moc bierną są znacznie wyższe niż za moc czynną. Obecnie opłatami tymi obciążeni są głównie odbiorcy przemysłowi i biznesowi korzystający z taryf A, B lub C. Dodatkowo, z początkiem roku 2025, opłaty za energię bierną wzrosły aż o 45% w stosunku do lat poprzednich! Dla wielu przedsiębiorców koszt ten stanowi bardzo duży odsetek rachunku za prąd.

Kompensacja mocy biernej

W celu obniżenia rachunków za prąd można zastosować kompensację mocy biernej we własnej instalacji. Polega to na włączeniu do sieci urządzeń, które generują energię bierną o znaku odwrotnym do wykrytego w sieci, dzięki czemu wartości te niwelują się i wartość przesunięcia fazowego maleje. Zmniejszenie przesunięcia fazowego prowadzi do niżej wartości mocy biernej a zatem również do zmniejszenia rachunków za prąd. Urządzenia te to zazwyczaj specjalne falowniki wyposażone w kondensatory i filtry aktywne nadążające za energią bierną pojawiającą się w sieci kosztem poboru niewielkiej energii czynnej koniecznej do ich pracy.

Ozeus – kompleksowe wsparcie w kompensacji mocy biernej

Właściwa kompensacja mocy biernej to nie tylko sposób na uniknięcie kar od dostawcy energii, ale przede wszystkim szansa na efektywne i oszczędne zarządzanie energią w firmie. Jeśli Twoje przedsiębiorstwo boryka się z problemem nadmiaru mocy biernej lub chcesz sprawdzić, czy taka optymalizacja przyniosłaby realne oszczędności – skontaktuj się z nami. W Ozeus oferujemy kompleksową obsługę w zakresie kompensacji mocy biernej: od analizy zużycia, przez dobór urządzeń, aż po profesjonalny montaż i serwis. Pomagamy firmom działać bardziej efektywnie – energetycznie i finansowo.