Energia, moc bierna – czym są?
Energia bierna oraz moc bierna pojawiają się zamiennie – pod tymi pojęciami kryje się energia elektryczna, która pulsuje pomiędzy elementami tworzącymi obwód prądu przemiennego. Energia bierna nie zostaje zamieniona na pracę bądź ciepło, jednak okazuje się ona niezbędna do prawidłowej pracy wielu urządzeń elektrycznych, takich jak transformatory, czy silniki, ponieważ wytwarza w nich pole magnetyczne, zapewniające stabilne napięcie sieciowe. Choć moc bierna jest niezbędna, to jej nadmiar również jest szkodliwy, gdyż może doprowadzić do powstania znaczących strat energii czynnej, co jest redukowane między innymi za pomocą większych transformatorów. Jednostką mocy biernej jest 1 war, nazywany woltoamperem reaktancyjnym, co można sprowadzić do iloczynu dwóch jednostek: jednego wolta i jednego ampera, jednak nie jest to tożsame z sensem fizycznym wielkości reprezentowanych przez te jednostki, czyli odpowiednio napięcia i natężenia prądu. 1 war jest niewielką wartością, dlatego w energetyce wykorzystuje się znacznie większy przelicznik, czyli megawar o mnożniku 106.
Różnica między energią bierną indukcyjną a pojemnościową
Energia bierna obecna jest w każdym obwodzie prądu przemiennego i dzieli się ją na dwa rodzaje:
- Energię bierną indukcyjną
- Energię bierną pojemnościową.
Choć oba rodzaje energii można określić jako „krążące” między elektrownią wytwarzającą energię, a finalnym odbiorcą, to ich zadanie jest nieco odmienne.
Moc bierna indukcyjna pozyskiwana z sieci służy do wytwarzania wspomnianego wcześniej pola magnetycznego w wielu urządzeniach, do których zaliczamy między innymi transformatory, które mają na celu modyfikowanie napięcia dzięki zjawisku indukcji. Energia bierna pojemnościowa to z kolei energia oddawana do sieci dzięki urządzeniom stanowiącym odbiorniki – są to głównie żarówki, ale także kondensatory. Większa ilość mocy biernej nie jest pożądana – co więcej – przepisy prawne regulują dokładnie, jak ma być ona ograniczana. Wyraża się to stosunku mocy biernej do czynnej tg φ, który nie może przekraczać wartości 0,4. W przeciwnym razie na odbiorcę naliczana jest kara finansowa w zależności od przekroczenia tej wartości, mocy przyłącza oraz średniej ceny energii sprzedawanej na rynku.
Co odróżnia energię czynną i bierną?
W obwodzie obecne są łącznie trzy różne rodzaje energii, wśród nich (oprócz energii biernej) możemy wyróżnić także energię czynną oraz pozorną. Moc czynna różni się tym, że służy ona do zasilania wszystkich urządzeń wewnątrz budynków, ponieważ ulega ona przemianom na pracę użytkową. Warto w tym miejscu wspomnieć także o mocy pozornej – jest ona sumą wektorów energii biernej oraz czynnej.
Jak uniknąć energii biernej pojemnościowej?
Opłata za przekroczenie dopuszczalnej wartości energii biernej nie dotyczy wyłącznie budynków z założoną instalacją fotowoltaiczną, czy budynków wykorzystujących instalację o wysokiej mocy. Do zwiększenia ilości energii biernej może dojść między innymi w sytuacji zmiany dostawcy, wymiany licznika energii, a także z uwagi na odmienny sposób rozliczania zużycia energii, co w konsekwencji może wywołać wzrost opłat nawet o 1/3. Najlepszym sposobem na uniknięcie biernej energii pojemnościowej jest wykorzystanie zjawiska kompensacji mocy biernej. W tym przypadku odbywa się to za pomocą tak zwanych dławików kompensacyjnych. Powodują one generowanie pola magnetycznego, ale o przeciwnym wektorze w obwodzie, dzięki czemu oba pola wzajemnie się znoszą, co zwiększa efektywność energetyczną. Jednak aby cały układ był w pełni wydajny, niezbędny jest dobór dławika o pojemności dostosowanej do ilości mocy biernej oraz o odpowiedniej impedancji.