Nowoczesne oświetlenie uliczne, zarówno w przypadku nowych instalacji, jak i modernizacji, w przeważającej części opiera się na lampach LED. Rozwiązanie to wybierane jest głównie ze względu na dwie kluczowe zalety – długą żywotność oraz wysoką energooszczędność. Lampy LED oferują również szereg innych korzyści, takich jak lepsza efektywność świetlna i mniejsza emisja ciepła. Aby jednak w pełni wykorzystać potencjał technologii LED, należy znać jej specyfikę. Dwie najistotniejsze cechy, które warto wziąć pod uwagę, to moc bierna pojemnościowa oraz prąd rozruchowy, które wpływają na wydajność systemu oświetleniowego.

Niższe rachunki za energię elektryczną?

Wymiana lamp ulicznych starszej generacji, takich jak lampy sodowe, na nowoczesne, energooszczędne źródła LED, prowadzi do znacznego zmniejszenia poboru energii elektrycznej z sieci. W teorii, takie zmiany winny przełożyć się na obniżenie kosztów energii elektrycznej i niższe rachunki. Jednak, czy na pewno jest to w pełni proporcjonalne?

 

 Zmniejszenie poboru energii dzięki wymianie lamp sodowych na energooszczędne lampy LED nie zawsze prowadzi do proporcjonalnego obniżenia rachunków za energię. Wpływ na to ma tzw. moc bierna pojemnościowa. Co to oznacza? Moc bierna pojemnościowa wiąże się z dodatkową pozycją na fakturze za energię elektryczną – opłatą za „Energię bierną pojemnościową”. Jest ona naliczana odbiorcom korzystającym z taryf A i B, a także w niektórych przypadkach w taryfach C i G. Jak pokazuje poniższy przykład, koszt energii biernej pojemnościowej może znacząco wpłynąć na wysokość końcowej należności, czasem przewyższając nawet opłatę za „Energię czynną”.

Nadmiarowe wprowadzenie energii biernej pojemnościowej

Moc bierna pojemnościowa pojawia się w wyniku działania zasilaczy w lampach LED, które wprowadzają ją do sieci energetycznej. Z punktu widzenia dystrybutorów energii, powoduje to dodatkowe obciążenie infrastruktury przesyłowej, co skutkuje koniecznością naliczania opłat. Tego rodzaju moc bierna powoduje straty w systemie energetycznym, które muszą zostać zrekompensowane przez odbiorców energii. Zgodnie z przepisami prawa, w tym Rozporządzeniem Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 5 stycznia 2022 r., wprowadzenie nadmiaru mocy biernej pojemnościowej skutkuje karą finansową, mającą na celu zrekompensowanie strat ponoszonych przez zakład energetyczny.

Z technicznego punktu widzenia, moc bierna pojemnościowa, jak sama nazwa wskazuje, nie jest zamieniana na pracę użyteczną, jak ma to miejsce w przypadku mocy czynnej. Mimo to, moc bierna pojemnościowa jest ściśle związana z działaniem urządzeń wyposażonych w kondensatory, takich jak zasilacze w lampach LED. To właśnie te kondensatory generują dodatkowe obciążenie dla sieci przesyłowej, co powoduje, że dystrybutorzy energii mogą obsługiwać mniejszą liczbę odbiorców, a tym samym ponoszą straty.

Z perspektywy matematyczno-fizycznej, moc bierną (Q) można wyrazić za pomocą funkcji trygonometrycznych, które opisują zależności między prądem (I), napięciem (U) i kątem przesunięcia fazowego (ϕ) w sieciach elektrycznych. Ponadto, moc czynna, bierna i pozorna są ze sobą ściśle powiązane i opisane tzw. trójkątem mocy. Dzięki temu, możliwe jest dokładne określenie, jaka moc bierna wiąże się z daną oprawą o sprecyzowanych parametrach.

Wykorzystując powyższe zależności oraz fakt, że producenci zasilaczy opraw LED podają jaki jest współczynnik mocy (cos(ϕ)) konkretnego modelu, można wyliczyć wartość teoretyczną mocy biernej pojemnościowej, którą będzie generował. 

Najczęściej deklarowane współczynniki mocy zawierają się w przedziale: 0,98 do 0,95

Jeśli cos (ϕ) = 0,95 to sin (ϕ) = 0,31

To oznacza, że np. dla lampy o mocy czynnej 100[W] oraz deklarowanego współczynnika mocy cos (ϕ) = 0,95 mamy moc bierną na poziomie:

Q = 100 [W] ,95 x 0,31 = 32,6 [Var]

Stanowi to aż 32,6[%] mocy znamionowej oprawy.

Co to oznacza? Wracając do aspektu ekonomicznego, oznacza to, że stosując oświetlenie LED musimy być świadomi opłat za wprowadzanie energii biernej pojemnościowej do sieci energetycznej. Opłata ta będzie tym większa im więcej opraw w instalacji oświetleniowej generujących moc bierną. Warto również pamiętać, że cena kilowarogodziny (jednostki w której mierzona jest „Energia bierna pojemnościowa”) z roku na rok znacząco rośnie. W roku 2024 wzrosła o około 88%, natomiast w 2025 o 45%.

Czy istnieje sposób, aby uniknąć rosnących kosztów energii biernej?

Tak, możliwe jest skompensowanie mocy biernej pojemnościowej, co pozwala wyeliminować związane z nią opłaty i w pełni wykorzystać oszczędności wynikające z technologii LED. Firma Rabbit opracowała urządzenia zwane kompensatorami nadążnymi, które eliminują moc bierną pojemnościową wprowadzoną przez zasilacze lamp LED oraz długie odcinki kablowe.

Jak działają kompensatory mocy biernej (KMB)? Kompensatory te wyposażone są w układ pomiarowy, który na bieżąco monitoruje parametry elektryczne w sieci oświetleniowej. W oparciu o te dane, część sterująca dobiera odpowiednią wartość mocy biernej indukcyjnej (przeciwną do mocy pojemnościowej), która jest włączana do obwodu, kompensując moc bierną pojemnościową generowaną przez zasilacz. Dzięki temu, sieć energetyczna nie jest dodatkowo obciążona, a opłaty za energię bierną nie są naliczane. W naszej ofercie znajdują się kompensatory o 5, 11 oraz 23 stopniach, co oznacza, że urządzenie dobiera jedną z pięciu, jedenastu lub dwudziestu trzech wartości mocy biernej potrzebnej do skompensowania tej wytwarzanej w instalacji.

Kompensacja energii biernej pojemnościowej

Dostępne są modele w zakresie mocy od 50 VAr do 7500 VAr w trzech różnych seriach: Kompensator LED Basic, Kompensator LED MAX oraz Kompensator LED MAX+.

Jakie są zalety kompensacji nadążnej?  Kompensacja nadążna to nowoczesne i skuteczne rozwiązanie, które pozwala na kompleksowe zrealizowanie inwestycji oświetleniowych. Na czym polega ta kompleksowość? W przeciwieństwie do kompensacji statycznej, która wymaga przeprowadzenia pomiarów i precyzyjnego dobrania wartości mocy kompensującej po wykonaniu instalacji, nasze kompensatory nadążne pozwalają na implementację odpowiednich rozwiązań już na etapie projektowania szafy oświetleniowej. Oznacza to oszczędność czasu oraz uproszczenie całego procesu inwestycyjnego.

Kompensatory nadążne są budowane jako urządzenia jednofazowe. Jakie niesie to za sobą korzyści? Wszechstronność zastosowania – Kompensatory mogą być stosowane w instalacjach jedno- i trójfazowych, a także w miejscach, gdzie dostępne są tylko dwie fazy. Indywidualne sterowanie fazami – Pomiary i proces sterowania realizowane są osobno dla każdej fazy. Dzięki temu kompensacja przebiega poprawnie nawet w przypadku niesymetrycznego obciążenia, co jest często spotykane w rzeczywistych instalacjach oświetleniowych. Brak przekompensowania – W sytuacji rozłączenia części oświetlenia, kompensacja nadążna eliminuje ryzyko przekompensowania, które mogłoby prowadzić do niepotrzebnych kosztów związanych z dodatkowymi opłatami.

Stosowanie kompensacji mocy biernej w sieciach oświetlenia ulicznego przynosi wiele korzyści, zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym:

• Redukcja kosztów energii elektrycznej – Kompensacja mocy biernej zmniejsza opłaty za energię bierną, które mogą stanowić znaczący udział w rachunkach za prąd.

• Optymalizacja pracy sieci – Kompensacja energii biernej pojemnościowej zmniejsza obciążenie transformatorów i linii przesyłowych , co zwiększa ich żywotność i stabilność działania oraz prowadzi do bardziej efektywnego przesyłu energii.

• Ochrona przed przekompensowaniem – W sytuacji gdy konieczne jest odłączenie części oświetlenia, kompensacja nadążna automatycznie dostosowuje parametry, eliminując ryzyko przekompensowania.

• Ekologiczne korzyści – Efektywne zarządzanie energią elektryczną przyczynia się do zmniejszenia emisji CO2, co jest krokiem w stronę zrównoważonego rozwoju.

Sprawdź, ile wyniesie Twój rachunek za energię bierną po podwyżkach w 2025 roku!

Opracowany kalkulator pozwala obliczyć koszt energii biernej dla konkretnej infrastruktury oświetleniowej. Wystarczy podać moc czynną opraw LED, współczynnik cos φ oraz liczbę opraw. Obliczenia zakładają średni czas świecenia opraw na poziomie 4 200 godzin rocznie i nie uwzględniają ewentualnej redukcji mocy.

Po wprowadzeniu danych użytkownik otrzyma prognozowany koszt energii biernej na 2025 rok oraz porównanie z kosztami z poprzednich lat.