Zastanawiasz się dlaczego rachunki za energię elektryczną w Twoim przedsiębiorstwie są wysokie? Jednym z powodów może być energochłonny i nieefektywny system oświetlenia. Z łatwością zastąpisz go nowoczesnym, ekologicznym i wysoce wydajnym oświetleniem LED marki Luxon. Innym czynnikiem może być moc bierna generowana przez urządzenia. Czym ona jest, jak się przed nią bronić oraz w jaki sposób jej obecność uszczupla budżet Twojej firmy? – na te i inne pytania odpowiedź znajdziesz w poniższym artykule. Zapraszamy do lektury!
Czym jest moc bierna?
Urządzenia, które są połączone z siecią elektroenergetyczną pobierają energię czynną oraz bierną. W watach określamy moc czynną, inaczej mówiąc użyteczną, którą opisujemy odbiorniki np. oprawy oświetleniowe, klimatyzatory i inne. Naturalnym jest generowanie przez te urządzenia mocy biernej, indukcyjnej lub pojemnościowej, której jednostką jest var. Odbiornikami produkującymi moc bierną są te posiadające w obwodach wejściowych kondensatory lub cewki indukcyjne. Zaliczamy do nich m.in. zasilacze. Urządzenia te powodują modyfikację przebiegu napięcia oraz prądu sinusoidalnego, co skutkuje zjawiskiem wyprzedzania lub opóźnienia prądu względem napięcia jak na Rys. 1. Przesunięcie to w nomenklaturze elektrycznej określa się współczynnikiem tgφ lub pochodnymi (m.in. cosφ oraz Power Factor). Im większe jest to opóźnienie tym większa jest wartość mocy biernej. Najbardziej pożądaną wartością współczynnika tgφ jest 0.
Napięcie [V]
Prąd [A]
S – moc pozorna
Q – moc bierna
P – moc czynna
Moc bierną, czynną i pozorną zobrazowaliśmy za pośrednictwem trójkąta mocy (Rys. 2.). W tym przypadku, za pomocą dłuższej przyprostokątnej określiliśmy moc czynną. Natomiast drugą zobrazowaliśmy moc bierną, indukcyjną lub pojemnościową. Stosunek mocy biernej Q do mocy czynnej P określamy wartością tgφ.
Moc użyteczna i bierna w przedsiębiorstwach
Około 50% mocy biernej wytworzonej w całej infrastrukturze energetycznej generują trafostacje, linie przesyłowe wysokiego napięcia i inne. Żeby zmniejszyć ilość tych strat, dystrybutorzy sieci optymalizują poziomy napięć, regulują transformatory przesyłowe oraz stosują baterie kondensatorów i dławiki. Musimy mieć jednak na uwadze to, że każde przedsiębiorstwo podłączając do sieci np. silniki asynchroniczne, piece indukcyjne, maszyny elektryczne, a także oświetlenie LED generuje moc bierną o różnej wartości i o odmiennym charakterze.
Na fakturze za zużycie energii możemy zauważyć koszt związany z wprowadzaniem do sieci energii biernej, indukcyjnej lub pojemnościowej. Ma to miejsce, wówczas gdy przekroczymy limit tgφ określony w umowie z dystrybutorem. W przypadku mocy indukcyjnej, najczęściej wartość od której naliczane są opłaty wynosi 0,4. Natomiast opłaty za moc bierną pojemnościową dodawane są za każdy var wprowadzonej energii do sieci.
Najprostszym sposobem, żeby sprawdzić ile nadwyżki mocy biernej generujemy w przedsiębiorstwie, jest interpretacja rachunku od dostawcy energii. W rozbudowanym zestawieniu, poza opłatami za dystrybucję i moc czynną, przedstawione są opłaty za moc bierną indukcyjną oraz pojemnościową. Dzięki analizie faktury możemy stwierdzić, czy i w jakim stopniu generujemy opłaty związane z mocą bierną. Innym sposobem jest podłączenie analizatora jakości energii do każdego urządzenia elektrycznego, bądź do rozdzielni głównej.
Najpowszechniejszym sposobem kompensacji jest zastosowanie kompensatorów w rozdzielni elektrycznej. Można je także montować bezpośrednio przy konkretnych urządzeniach generujących moc bierną, lecz to rozwiązanie stosuje się rzadziej. Z jakimi kosztami może się to wiązać? Przede wszystkim zależy to od charakteru pracy danego przedsiębiorstwa. Podstawą do oszacowania kosztów wykonania lub modernizacji kompensacji mocy biernej jest analiza faktur oraz odpowiednie pomiary. Na uwagę zasługuje fakt, że działania dotyczące kompensacji mogą znacznie obniżyć roczne koszty przedsiębiorstwa, a zwrot z takowej inwestycji może nastąpić już po 15 miesiącach.
Modernizacja oświetlenia a moc bierna
Starsze oprawy oświetleniowe, ze względu na sposób ich rozruchu i zasilania, generują moc bierną indukcyjną. Natomiast np. oprawy LED, zasilacze do komputerów, serwerownie czy klimatyzatory inwerterowe, które posiadają przetwornice impulsowe (prądu stałego), wprowadzają do instalacji moc bierną pojemnościową. Kiedy modernizujemy oświetlenie np. świetlówkowe na oprawy LED, usuwamy elementy w postaci urządzeń generujących moc indukcyjną, a instalujemy urządzenia wytwarzające moc bierną pojemnościową. W takim przypadku może dojść do zjawiska przekompensowania. Jakie to może mieć skutki? Wzrosną koszty związane z nadmiernym poziomem mocy biernej pojemnościowej, co doprowadzić może do wydłużenia zwrotu z inwestycji dotyczącej modernizacji oświetlenia LED.
W takim przypadku trzeba pamiętać, że wymiana oświetlenia LED to pierwszy krok do wymiernych oszczędności. Kolejnym jest zbilansowanie mocy czynnej i biernej oraz ewentualny montaż kompensatorów lub modyfikacja już istniejących.
Od teorii do praktyki
Poniższy wykres prezentuje zależność współczynnika mocy Power Factor w funkcji mocy obciążenia zasilacza OSRAM OTi DALI 100/220-240/700 D LT2 IND L , który używany jest w niektórych wersjach opraw Luxon LED.
Na podstawie wykresu (Wykres 1) zauważ, że zależność między współczynnikiem Power Factor a wartością obciążenia zasilacza nie jest liniowa. W przypadku redukcji mocy czynnej oprawy współczynnik ten maleje. Nie jest to jednak jednoznaczna informacja. Zwróć uwagę na to, iż w przypadku mocy 100W współczynnik Power Factor wynosi około 0.985, dla tych wartości moc bierna równa jest 17.5 var, natomiast w przypadku 30W współczynnik maleje do wartości 0.895, a moc bierna do 14.9 var. Na podstawie tego przykładu wykazaliśmy, że wartość mocy biernej jest ściśle związana z parametrem Power Factor oraz z mocą czynną układu zasilania.
Zależność ta istotna jest dla systemów sterowania oświetleniem. W uproszczeniu, obniżając współczynnik Power Factor nie zawsze podnosimy wartość realnej mocy biernej, czyli nie ponosimy kosztów z tym związanych. Pamiętaj, że każda modernizacja oświetlenia na LED zmieni bilans energii biernej w przedsiębiorstwie.
Podsumowując…
Modernizując oświetlenie w zakładzie przemysłowym na energooszczędny system LED możesz znacznie obniżyć zużycie energii elektrycznej, które pozwoli zaoszczędzić nawet 70% kosztów, jak również korzystnie wpłynie na komfort i warunki pracy w obiekcie. Pamiętaj jednak, że pomimo niezaprzeczalnych korzyści jakie niesie za sobą nowoczesne oświetlenie LED, często zmienia ono bilans mocy biernej. Z tego powodu po przeprowadzonej modernizacji sugerujemy wykonanie audytu. Na jego podstawie możliwe będzie zaprojektowanie systemu kompensacji mocy biernej. Nasi specjaliści pomogą Ci na każdym etapie modernizacji oświetlenia oraz optymalizacji mocy biernej. Możesz być pewny spektakularnych oszczędności.
Zobacz pozostałe artykuły
Oświetlenie hali produkcyjnej – normy i wymagania
Projektowanie oświetlenia hali produkcyjnej to złożony proces, który musi spełniać określone normy i wymagania, a także uwzględniać specyficzne potrzeby danej przestrzeni produkcyjnej. Jednak warto poświęcić mu trochę czasu. Dlatego też w tym artykule przedstawimy Ci kluczowe aspekty, na które należy zwrócić uwagę przy projektowaniu oświetlenia hali produkcyjnej.
Jak czytać parametry LxBy?
Diody LED naturalnie się zużywają, a więc wraz z upływem czasu ich natężenie się zmniejsza. Nie oznacza to jednak, że ulegają one uszkodzeniu. Trwałość opraw producenci określają za pomocą parametru LxBy, który informuje nas, kiedy wygasną oprawy LED, uwzględniając użytkowanie ich w określonym przedziale czasowym. Co one właściwie oznaczają i jak powinno się je prawidłowo interpretować?
Masz dodatkowe pytania?
Zapytaj naszego eksperta