Fotowoltaika obniża rachunek za prąd. Czasem podnosi inny — energia bierna po montażu PV

Instalacja fotowoltaiczna rusza, rachunek za energię czynną spada — zgodnie z założeniem, dla którego instalację postawiono. A na fakturze dystrybucyjnej pojawia się pozycja, której wcześniej na niej nie było albo była pomijalna: energia bierna ponadumowna.

To nie awaria i nie błąd operatora. To konsekwencja tego, jak rozliczana jest energia bierna — i tego, co PV faktycznie zmienia w tym rozliczeniu, a czego nie zmienia.

Artykuł o pięciu zmiennych rachunku za energię wymienia energię bierną jako jedną z pozycji, na którą warto zwrócić uwagę. Ten tekst rozwija wyłącznie ten jeden wątek: mechanizm, dwa różne warianty zjawiska i konkretną listę do sprawdzenia we własnych fakturach.

Co właściwie jest rozliczane

Operator nie wystawia opłaty za samą energię bierną. Rozlicza jej stosunek do energii czynnej — współczynnik tgφ. Dopóki ten stosunek mieści się w progu zapisanym w umowie (standardowo 0,4, choć bywa ustalany indywidualnie), opłata ponadumowna nie występuje. Powyżej progu operator nalicza opłatę za nadwyżkę.

Z tego wynika rzecz, którą łatwo przeoczyć: to jest ułamek, nie wartość bezwzględna. Można wejść ponad próg na dwa sposoby — zwiększając licznik (więcej energii biernej) albo zmniejszając mianownik (mniej energii czynnej pobieranej z sieci). Fotowoltaika działa dokładnie na ten drugi sposób.

Wariant 1: energia bierna indukcyjna

Zapotrzebowanie zakładu na energię bierną indukcyjną bierze się z silników, transformatorów i dławików w oprawach oświetleniowych — urządzeń, które do wytworzenia pola magnetycznego potrzebują poboru biernego niezależnie od tego, skąd płynie prąd czynny. Liczba i charakterystyka tych urządzeń nie zmienia się od tego, że na dachu stanęła instalacja PV.

Falownik fotowoltaiczny pokrywa energię czynną. Energii biernej zwykle nie dostarcza, chyba że został do tego wprost skonfigurowany — a to ustawienie rzadko jest domyślne. Efekt: zapotrzebowanie na energię bierną zostaje takie samo, a pobór czynny z sieci — mianownik ułamka — spada, bo część czynnej dostarcza teraz instalacja własna, nie operator.

Współczynnik tgφ rośnie, mimo że w zakładzie nic się fizycznie nie zmieniło. Zdarza się, że zakład, który przez lata mieścił się bezpiecznie w granicy progu, po uruchomieniu PV zaczyna go regularnie przekraczać — bez wymiany choćby jednej maszyny, tylko dlatego, że zmienił się mianownik, nie licznik.

Wariant 2: energia bierna pojemnościowa

Drugi wariant dotyczy innej pory dnia i innego mechanizmu, dlatego łatwo go przeoczyć, patrząc wyłącznie na wariant pierwszy.

W godzinach szczytu produkcji PV — zwykle środek dnia, słoneczna pogoda — pobór energii czynnej z sieci bywa bliski zeru: instalacja pokrywa niemal całe bieżące zapotrzebowanie zakładu. W tych właśnie godzinach do głosu dochodzi pojemność samej instalacji elektrycznej: długie trasy kablowe mają naturalną pojemność, a jeśli w zakładzie stoi bateria kondensatorów dobrana do kompensacji sprzed montażu PV, to przy niskim poborze czynnym nie ma już czego kompensować. Zamiast korygować współczynnik mocy, zaczyna go przeregulowywać w drugą stronę.

Rezultatem jest energia bierna pojemnościowa oddawana do sieci — kierunek przepływu odwrotny niż w wariancie pierwszym. Rozliczana jest według innych zasad niż indukcyjna, a w wielu taryfach bez żadnej tolerancji, od pierwszego kilowara oddanego do sieci. Pozycja, której wcześniej na fakturze nie było w ogóle, potrafi stać się jedną z bardziej zauważalnych na fakturze dystrybucyjnej.

Dwa warianty mogą wystąpić u tego samego odbiorcy w różnych porach doby: indukcyjny rano i wieczorem, przy niskiej produkcji PV i pracujących silnikach, pojemnościowy w środku dnia, przy wysokiej produkcji i niskim poborze czynnym. Rozliczenie miesięczne pokazuje wtedy obie pozycje jednocześnie — i obie mają to samo źródło: instalację, która obniżyła pobór czynny z sieci.

Dlaczego to nie jest argument przeciw fotowoltaice

Żaden z tych mechanizmów nie oznacza, że PV generuje energię bierną albo że z instalacją jest coś nie tak. Zapotrzebowanie zakładu na energię bierną bierze się z urządzeń, które tam stały przed PV i stoją nadal. Fotowoltaika tylko przesuwa mianownik ułamka, który decyduje, czy mieścicie się w progu.

To sprawia, że jest to pozycja policzalna z wyprzedzeniem, a nie ryzyko, które ujawnia się dopiero po fakcie. Kto policzy ją przed uruchomieniem instalacji, może dobrać kompensację od razu pod nowe warunki pracy sieci zakładowej, zamiast poprawiać ją po tym, jak pierwsza wyższa faktura już przyjdzie.

Co sprawdzić

1. Porównajcie pełne dwanaście miesięcy przed uruchomieniem instalacji z dwunastoma miesiącami po. Osobno pozycję „energia bierna indukcyjna" i osobno „energia bierna pojemnościowa" na fakturze dystrybucyjnej. Krótszy okres nie wystarczy — zjawisko jest sezonowe, bo zależy od nasłonecznienia, a więc od wielkości produkcji PV w danym miesiącu. Porównanie trzech letnich miesięcy z okresem sprzed PV pokaże inny obraz niż porównanie pełnego roku.

2. Sprawdźcie, czy istniejąca kompensacja ma regulator pracujący w czterech kwadrantach, a nie tylko w dwóch. Bateria kondensatorów zaprojektowana pod profil poboru sprzed PV reguluje w jedną stronę — domyka niedobór energii biernej. Po PV problemem bywa nadmiar, nie niedobór, a regulator dwukwadrantowy tego nie widzi i nie koryguje.

3. Zapytajcie wykonawcę instalacji o ustawiony współczynnik mocy falowników (cosφ) i o to, czy da się go zmienić. Część falowników umie oddawać albo pobierać niewielką ilość energii biernej — to zmiana konfiguracji, nie zakup sprzętu, i bywa tańszym pierwszym krokiem niż przeprojektowanie baterii kompensacyjnej.

4. Jeśli instalacja jest dopiero planowana, wprowadźcie te dwie pozycje do rachunku opłacalności na etapie projektu, nie po uruchomieniu. Dobranie albo przeprogramowanie kompensacji jest tańsze, kiedy jest jednym z punktów projektu instalacji, niż kiedy jest osobną interwencją miesiące później, po serii wyższych faktur.

W skrócie

Energia bierna nie jest efektem ubocznym samej fotowoltaiki — jest efektem tego, że rozliczenie opiera się na proporcji, a PV zmienia jeden z jej dwóch składników. Zapotrzebowanie na energię bierną zostaje takie, jakie było; zmienia się to, ile energii czynnej zakład bierze z sieci, a razem z tym — czy mieści się w progu, którego nikt wcześniej nie musiał pilnować.

Sprawdzaliście u siebie, jak wyglądała energia bierna rok przed montażem PV i rok po?