Analiza faktury za energię elektryczną 

Pierwszym krokiem do rozpoczęcia świadomego oszczędzania energii elektrycznej powinna być analiza faktury. Jest to prosty sposób na zlokalizowanie przyczyn wysokich kosztów mediów i podjęcie odpowiednich działań w kierunku oszczędności.

Na co należy zwracać uwagę czytając fakturę za energię?

1. Opłata za moc bierną. Pojawia się jeśli firma nie dotrzymuje standardów ustanowionych przez dystrybutora energii i płaci kary za przekroczenie współczynnika mocy (tg>0,4). Kwota kary powyżej 200zł powinna być już impulsem do podjęcia działań, które wyeliminują zbędne koszty. W takim przypadku przeprowadza się pomiary obciążenia mocą czynną i bierną i na ich podstawie dobiera się odpowiednie urządzenia do kompensacji mocy biernej. Najczęściej stosuje się tutaj baterie kondensatorów z regulacją automatyczną. Takie działania przynoszą natychmiastowe efekty w postaci niższych rachunków za energię o kwotę kary, która w przypadku większych zakładów produkcyjnych waha się od kilku do kilkunastu tysięcy złotych i stanowi spory odsetek kosztu energii. Inwestycja w urządzenia do kompensacji zwraca się szybko, proporcjonalnie do kwoty kary wcześniej płaconej.

2. Przekroczona moc umowna . Jeśli firma regularnie przekracza ilość mocy zamówionej, określonej w umowie z dystrybutorem energii, to również płaci karę. Rozwiązaniem jest tutaj taki dobór mocy zmówionej, który będzie optymalny dla danego zakładu. Możliwe jest również kontrolowanie mocy zamówionej za pomocą tzw. „strażnika mocy”, który sygnalizuje za każdym razem kiedy moc jest przekroczona. Dzięki temu urządzeniu możemy zoptymalizować wartość mocy umownej poprzez bieżące zarządzanie procesem produkcji.

3. Dobór optymalnej taryfy. Analizując fakturę za energię elektryczną, czasami na pierwszy rzut oka widać, czy klientowi opłaca się posiadanie taryfy dwustrefowej czy nie. Jeśli zużycie energii elektrycznej jest takie samo w każdej strefie, na pewno nie opłaca się wybór taryfy dwustrefowej. Natomiast jeśli profil produkcji zakładu jest skupiony głównie w okresie pozaszczytowym, wtedy warto rozważyć wybór taryfy wielostrefowej. Taka analiza oczywiście nie jest pełna i jedynie zarysowuje działania, które mogą okazać się korzystne dla danego zakładu. Tak naprawdę aby dobrać najbardziej optymalną taryfę należy posiadać dobowe dane o zużyciu energii w poszczególnych godzinach a najlepiej dane z całego roku. Ma to szczególnie znaczenie w zakładach produkcyjnych, których profil zużycia energii zmienia się w zależności od pory roku (lato/zima) i gdzie zużycie energii jest na tyle duże, że opłaca się przenieść najbardziej energochłonne procesy produkcyjne na tańszą strefę i w ten sposób sporo zaoszczędzić na zmianie samej taryfy. W takim przypadku przydatny okazuje się monitoring zużycia energii, dzięki któremu jesteśmy w stanie określić szczegółowe zużycie z podziałem na pory dnia, tygodnie, miesiące itd.

4. Zmniejszenie stawki za MWh. Od 2008r. istnieje możliwość zmiany sprzedawcy energii elektrycznej, co może przynieść oszczędności średnio od 10-15% w stosunku do posiadanej stawki za MWh. Mamy w ten sposób możliwość wyboru optymalnej oferty dla naszej firmy. Do porównania cen pomiędzy obecnym sprzedawcą a innymi należy zestawić opłaty za energię całodobową czynną i opłatę handlową. Pozostałe opłaty, które znajdują się na fakturze leżą po stronie operatora sytemu dystrybucyjnego (OSD). Zmieniając sprzedawcę energii elektrycznej można uzyskać nie tyko konkurencyjne stawki ale również gwarancję niezmienności ceny na czas trwania nowej umowy, co daje możliwość łatwego przewidywania i kalkulacji kosztów za energię elektryczną za dany okres czasu. Jest to szczególnie ważne obecnie, kiedy ceny energii szybko się zmieniają i doświadczamy ich ciągłych podwyżek. Jeśli chodzi o opłaty za dystrybucję energii elektrycznej to nie mamy na nie wpływu. Przeważnie na danym terenie istnieje infrastruktura jednego dystrybutora (OSD) i nie ma możliwości podłączenia się do sieci firmy konkurencyjnej. Istotne przy tym jest to, że dystrybutor nie może zwiększyć opłat w związku ze zmianą sprzedawcy, ponieważ te ceny są nadal regulowane przez Urząd Regulacji Energetyki (URE). 

Na podstawie powyższych informacji możemy zobaczyć, jak ważnym jest świadome czytanie faktury za energię elektryczną i ile oszczędności można uzyskać poprzez właściwe zarządzanie składnikami kosztu energii.

Kompensacja mocy biernej 

Kompensacja mocy biernej polega na instalacji odpowiednich urządzeń (zazwyczaj baterii kondensatorów), w celu wyeliminowania opłaty za moc bierną oraz zmniejszenia obciążenia urządzeń rozdzielczych i transformatorów. Systemy kompensacji mocy biernej wykonujemy na podstawie przeprowadzonych wcześniej pomiarów obciążenia zakładu mocą czynną i bierną. Inwestycja w kompensację mocy biernej zwraca się w krótkim czasie, ze względu na obniżenie rachunków za energię o kwotę kary za przekroczenie współczynnika mocy.

Aspekty ekonomiczne kompensacji 

Przesyłanie energii biernej od wytwórcy jest nieekonomiczne, ponieważ ogranicza przepustowość linii przesyłowych i transformatorów a także zwiększa straty energii czynnej w generatorach, liniach i transformatorach. W związku z powyższym, zakłady energetyczne wprowadzają dodatkowe opłaty, mające na celu pokrycie strat wywołanych przesyłem energii biernej. W praktyce dotyczy to dużych i średnich odbiorców energii, posiadających układy rozliczeniowe energii czynnej i biernej, które w umowie dotyczącej dostawy energii mają zdefiniowany dopuszczalny poziom współczynnika mocy. Najczęściej jest to współczynnik mocy odpowiadający wartości tg z zakresu 0,2 - 0,4 (w zależności od dostawcy energii).

Przekroczenie wartości dopuszczalnej powoduje naliczenie kary, której wartość jest zależna od ogólnego zużycia energii, wielkości przekroczenia tg  i taryfy operatora. Wysokość opłat za energię bierną wynosi przeważnie od kilkuset do kilkunastu tysięcy złotych. U dużych odbiorców przemysłowych, oprócz obciążeń finansowych z tytułu niedotrzymania współczynnika mocy, znaczenia nabierają zjawiska występujące powszechnie u dystrybutorów energii. Są to: nadmierne spadki napięcia, zwiększone straty przesyłowe w liniach kablowych i transformatorach, ograniczone przepustowości linii i transformatorów lub zwiększone nakłady inwestycyjne na urządzenia o większych mocach dopuszczalnych.

Występujący obecnie ciągły wzrost cen energii, pociąga za sobą zwiększenie opłat za niedotrzymanie założonego współczynnika mocy. Dlatego wykonanie odpowiedniego systemu kompensacji mocy biernej jest jedną z najszybciej zwracających się inwestycji, a także źródłem znacznych oszczędności. Poprawnie wykonana kompensacja mocy biernej nie tylko eliminuje dodatkowe płatności za energię bierną, ale przyczynia się również do zmniejszenia strat energii czynnej oraz zmniejsza obciążenie aparatury rozdzielczej i linii kablowych.

Techniki kompensacji

W praktyce przemysłowej wykorzystuje się kilka technik kompensacji mocy biernej. Poniżej przedstawione są sposoby kompensacji wraz z krótką charakterystyką.

-Kompensacja bateriami kondensatorów nn

Baterie kondensatorów niskiego napięcia stosuje się do indywidualnego kompensowania transformatorów oraz rozdzielni niskiego napięcia. Ze względu na możliwe duże zmiany obciążenia mocą bierną i czynną, przeważnie są to baterie stopniowane z automatyczną regulacją mocy. Jeżeli obciążenie mocą bierną zmienia się w niewielkim stopniu lub jest stałe, można zastosować baterię stałą. Zakres typowych mocy baterii nn mieści się w przedziale od pojedynczych kVar do około 1MVar. Baterie nn do mocy około 500kVar są najtańszym źródłem mocy biernej pojemnościowej.

-Kompensacja bateriami SN

Baterie kondensatorów SN charakteryzują się najmniejszymi stratami mocy czynnej. Jednak ich stosowanie jest uzasadnione dla mocy większych niż 500kVar ze względu na koszt aparatury sterującej i zabezpieczeniowej. Również z tego powodu stopniowane baterie buduje się dla mocy przekraczających 1MVar.

-Kompensacja indywidualna

Kompensacja indywidualna polega na podłączeniu kondensatora o mocy odpowiadającej około 90% mocy biernej biegu jałowego silnika. Rozwiązanie takie zabezpiecza przed samowzbudzeniem się silnika asynchronicznego oraz utrzymuje tgj na odpływie do silnika na poziomie nie przekraczającym 0,2. Wadą kompensacji indywidualnej jest brak wykorzystania zainstalowanej mocy pojemnościowej podczas postoju kompensowanego silnika.

-Kompensacja maszyną synchroniczną

W zakładach, w których pracują silniki synchroniczne możliwe jest wykorzystanie ich do kompensacji mocy biernej. W takim przypadku silnik wyposażony jest w regulator prądu wzbudzenia, utrzymujący zadany poziom mocy biernej. Zaletą tej metody jest płynna i dynamiczna regulacja, natomiast wady to: ograniczone możliwości produkcji mocy biernej, zależne od typu maszyny i obciążenia oraz powiększone zużycie energii czynnej przez maszynę.

Jakość energii elektrycznej 

Niedotrzymanie odpowiednich wartości parametrów energii, określonych w przepisach, może powodować zakłócenia pracy odbiorników. Zakłócenia te mogą pochodzić z sieci zewnętrznej jak i urządzeń pracujących w zakładzie.

Problemy z jakością energii mogą objawiać się poprzez uszkodzenia odbiorników energii lub ich niestabilną pracę. Przykładowe zjawiska przy nieprawidłowym zasilaniu to:

- przegrzewanie;

- zwiększone straty energii w silnikach i transformatorach;

- zwiększony poziom drgań;

- zwiększony poziom hałasu;

- nieplanowane wyłączenia urządzeń.

Wszystkie te zjawiska mają wpływ na przedwczesne zużycie urządzeń oraz wzrost kosztów poprzez zwiększenie poboru energii lub straty materialne w wyniku przestojów.

Do powstawania stałych zakłóceń jakości energii przyczynia się m.in. coraz większa liczba odbiorników nieliniowych (np. komputerów, przetwornic napięcia, oświetlenia energooszczędnego), stosowanie odbiorników nieliniowych dużej mocy (zgrzewarki, spawarki) lub odbiorników nie spełniających norm kompatybilności elektromagnetycznej. Nieliniowość odbiornika energii polega na nieliniowej zależności pobieranego prądu od chwilowej wartości napięcia – tę cechę posiadają energoelektroniczne przekształtniki energii.

Główne zjawiska związane z jakością energii to:

- Harmoniczne i inne odstępstwa od znamionowej częstotliwości napięcia zasilającego;

- Fluktuacje napięcia, powodujące m.in. migotanie światła;

- Zapady napięcia i krótkie przerwy w zasilaniu;

- Asymetria napięć w układzie trójfazowym;

- Przepięcia.

Prawidłowe parametry jakości energii elektrycznej zostały określone przez normę PN-EN 50160. Norma definiuje parametry napięcia zasilającego dotyczące jego wartości, kształtu przebiegu, częstotliwości i symetrii napięć trójfazowych.

Główne parametry nn i SN oraz ich znaczenie dla odbiorcy energii:

1. WARTOŚĆ NAPIĘCIA (+/- 10% Un) – ma wpływ głównie na wydajność produkcji i jakość wyrobów wytwarzanych w warunkach zasilania napędów napięciem różnym od znamionowego.

2. ZAPADY NAPIĘCIA (Uz: 1%...90% Un w czasie 10ms...1min) – mają wpływ na zatrzymanie produkcji, generują straty wynikające z czasu przestoju, przezbrojenia maszyn, strat materiału lub uszkodzenia narzędzi.

3. PRZERWY W ZASILANIU (Uz<1%Un) – nie zawsze są zależne od dostawcy energii elektrycznej, często są skutkiem zwarć w instalacji odbiorcy energii elektrycznej lub nieselektywnie działających zabezpieczeń. Mają wpływ na zatrzymanie produkcji, mogą powodować uszkodzenia parku maszynowego.

4. PRZEPIĘCIA – mają wpływ na uszkodzenie urządzeń elektrycznych i w konsekwencji powodują przestoje produkcji oraz koszty naprawy.

5. ASYMETRIA NAPIĘCIA ZASILAJĄCEGO (U1sk≠U2sk≠U3sk lub j1≠j2≠j3) - powoduje skrócenie czasu pracy maszyny poprzez wzrost temperatury uzwojeń silnika, uszkodzenie izolacji instalacji elektrycznej, w skrajnym przypadku nawet pożar (zwiększenie prądu w przewodzie neutralnym).

6. HARMONICZNE (THDu≤8%) - wpływają na zniekształcenie przebiegu napięcia zasilającego, straty mocy czynnej i straty dielektryczne, powodujące nagrzewanie się urządzeń, migotanie światła w lampach wyładowczych, nieselektywne działanie niektórych zabezpieczeń.

7. CZĘSTOTLIWOŚĆ NAPIĘCIA ZASILAJĄCEGO (50Hz±1% (49,5...50,5Hz) przez 99,5% roku, 50Hz+4%/-6% (47...52Hz) przez 100% roku) - ma nieznaczny wpływ na odbiorniki o charakterze indukcyjnym i pojemnościowym, nie ma wpływu na odbiorniki o charakterze rezystancyjnym.