Optymalizacja kosztów energii przy pomocy nowoczesnych narzędzi w przyrządach do analizy jakości zasilania
Optymalizacja zużycia energii elektrycznej w dobie dynamicznie rosnących cen stała się zarówno koniecznością dla podmiotów biznesowych, jak i indywidualnych. Wielu odbiorców i prosumentów zaczęło się zastanawiać, jak realnie może wpłynąć na obniżenie swoich rachunków za energię. Istotnym jest, aby na samym starcie precyzyjnie zidentyfikować źródła potencjalnych strat, a dopiero potem im przeciwdziałać. To zwykle niesie ze sobą określone koszty. Uzyskane oszczędności muszą zrekompensować poniesione nakłady na optymalizację. Przede wszystkim należy dysponować odpowiednimi narzędziami pozwalającymi na diagnostykę i monitorowanie wybranych punktów naszej instalacji elektrycznej. Do takich narzędzi możemy zaliczyć mierniki firmy Sonel. Sonel PQM-707 to trójfazowy analizator jakości energii. Sonel MPI-540 i Sonel MPI-540-PV to wielofunkcyjne mierniki parametrów instalacji elektrycznych. Mają jednak również na swoim pokładzie zaimplementowany trójfazowy rejestrator parametrów jakości energii w uproszczonej formie w stosunku do Sonel PQM-707. Rejestracja podstawowych parametrów w instalacji, takich jak prąd, napięcie, moc czynna i bierna oraz przepływ energii w czasie pozwala na analizę będącą podstawą do działań mających na celu obniżenie rachunków za energię elektryczną. W jej przyspieszeniu i trafności pomogą nam zaszyte funkcje we wszystkich powyższych przyrządach. Należą do nich wszystkie niżej wymienione.
Kalkulator strat
Wbudowany kalkulator strat energii umożliwia w prosty sposób oszacowanie potencjalnych kosztów z tytułu złej jakości zasilania. Dodatkowo użytkownik dostaje informacje na temat tego, co je powoduje. Kwoty związane ze stratami z tytułu rezystancji przewodów, wyższych harmonicznych, asymetrii sieci czy mocy biernej są kalkulowane osobno, w ustawionej walucie, za wybrany czasookres. Daje to natychmiastową informację o tym, czy opłaca się podejmować działania ograniczające straty finansowe. Kalkulator estymuje je na przyszłość na podstawie wprowadzonych i monitorowanych parametrów.
Rys. 1. Kalkulator strat – ustawienia parametrów przewodów
W pierwszym kroku należy ustawić parametry przewodu zasilającego takie jak ilość faz, przekrój przewodów, rodzaj materiału linii oraz ich długość.
Rys. 2. Kalkulator strat – ustawienia parametrów kosztów energii
Następnie dla prawidłowego oszacowania potencjalnych strat musimy podać parametry zawiązane z kosztami energii użytkownika, takie jak:
- koszt 1 kWh energii czynnej,
- koszt 1 kWh energii biernej przy współczynniku mocy PF ≥ 0,8,
- koszt 1 kWh energii biernej przy współczynniku mocy PF < 0,8,
- walutę, w której się rozliczamy.
Rys. 3. Kalkulator strat – ustawienia parametrów kosztów energii
Kalkulator na podstawie bieżących odczytów może oszacować potencjalne straty finansowe w ujęciu godzinowym, dziennym, miesięcznym lub rocznym w zależności od wybranej opcji. Będą one przedstawione użytkownikowi zarówno w jednostce mocy, jak i bezpośrednio w postaci konkretnych kwot.
Popt / Copt – straty mocy / koszt z nimi związany na rezystancji przewodów (przy założeniu braku wyższych harmonicznych, asymetrii oraz mocy biernej).
Pdis / Cdis – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane wyższymi harmonicznymi.
Punb / Cunb – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane asymetrią sieci.
Prea / Crea – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane występowaniem mocy biernej.
Cpf – koszt związany z niskim współczynnikiem mocy (duży udział mocy biernej).
Ptot / Ctot – straty całkowite / koszt z nimi związany (suma powyższych).
Psav / Csav – straty / koszt z nimi związany, które można ograniczyć przez polepszenie parametrów jakościowych (np. skompensowanie harmonicznych, zlikwidowanie asymetrii), wynikające z relacji Psav = Ptot – Popt
Należy zauważyć, że jest to tylko narzędzie, które mocno wspomaga użytkownika, ale nie jest pozbawione wad i należy go używać z rozwagą. Estymacja jest dokonywana na podstawie wartości chwilowych parametrów jakościowych zasilania i opiera się na założeniu, że takie same wartości utrzymują się przez ustawiony okres czasu w przyszłości. Rezultaty zatem powinny być podstawą do głębszej analizy w postaci rejestracji parametrów jakościowych przez dłuższy okres czasu w tym punkcie instalacji, aby potwierdzić prognozy wyliczone poprzez kalkulator strat. Te oba działania mogą być dopiero argumentem do ingerencji w naszą instalację.
Kalkulator kosztów energii
Narzędzie to pozwala na optymalny dobór taryfy rozliczeniowej za energię elektryczną dostarczaną przez określonego operatora. W przeciwieństwie do kalkulatora strat, który opiera się na wartościach chwilowych parametrów jakościowych, kalkulator kosztów energii jest narzędziem bazującym na już zarejestrowanych danych w określonym czasie przeszłym. Gdy wśród parametrów rejestrowanych jest energia czynna EP, możliwe jest obliczenie kosztów energii wg taryfikatora ustalonego przez użytkownika. Znając ofertę swojego sprzedawcy energii użytkownik może wprowadzić zatem różne warianty cenowe i porównać je bezpośrednio ze sobą.
Rys. 4. Taryfikator energii – ustawienia główne
Wnikliwa obserwacja szczytów zużycia energii i jej cykliczności w znaczący sposób może nam pomóc w doborze taryfy od operatora. Istotną rolę mogą tutaj odegrać choćby weekendy czy też system pracy zmianowej w zakładzie. Podstawowe parametry, jakie musimy wprowadzić, to stawki obowiązujące w zadanych strefach taryfowych oraz przedziały obowiązywania tych stref.
Rys. 5. Taryfikator energii – ustawienia stref rozliczeniowych
Przejrzysty interfejs pozwala operować na przedziałach w ujęciu dziennym i godzinowym.
Rys. 6. Ekran wyników taryfikatora energii
Wyniki porównania są nam przedstawione bezpośrednio w postaci kwot, jakie zapłacilibyśmy za dany okres czasu przy wybranych taryfach. Pozwala to na błyskawiczną ocenę, na podstawie której możemy dokonać wyboru. W wynikach otrzymamy również zużycie energii w kWh w przedziale czasowym, w jakim rejestrowane były parametry. Należy pamiętać, że mówimy tutaj tylko o energii czynnej, nie uwzględniając wpływu na rachunek wytwarzania dużej ilości mocy biernej. O tym jednak w kolejnym rozdziale.
Kompensacja mocy biernej, czterokwadrantowy licznik energii
Nie jest to co prawda funkcjonalność bezpośrednio zaszyta w miernikach Sonel PQM-707, Sonel MPI-540, Sonel MPI-540-PV, ale kolejny sposób na obniżenie rachunków dzięki wykorzystaniu tych przyrządów. Pobierana energia czynna jest zamieniana bezpośrednio na użyteczną pracę urządzeń. Energia bierna natomiast – choć potrzebna do prawidłowego działania sieci – w nadmiarze generuje zbędne koszty i wpływa na pogorszenie parametrów jakościowych zasilania. Dystrybutorzy energii elektrycznej na ogół pobierają opłaty za wprowadzenie do sieci energii biernej pojemnościowej oraz za przekroczenie dopuszczalnej ilości energii biernej indukcyjnej. Istotnym parametrem jest tutaj współczynnik tgφ, określający stosunek energii biernej indukcyjnej do energii czynnej. Jego przekroczenie zwykle skutkuje naliczaniem kar umownych. W większości przypadków wartość tgφ powinna być nie większa niż 0,4. Wszystkie przyrządy pomiarowe, o których mowa, mają na swoim pokładzie możliwość rejestracji przepływu energii z wykorzystaniem licznika czterokwadrantowego, co pozwala nie tylko na określnie ilości mocy biernej, ale również jej charakteru. Jest to podstawą do jej kompensacji poprzez zastosowanie baterii kondensatorów (przypadku mocy biernej indukcyjnej) lub baterii dławików kompensacyjnych (w przypadku mocy biernej pojemnościowej).
Rys. 7. Ekran konfiguracji parametrów rejestratora
Przed uruchomieniem rejestracji należy odpowiednio podłączyć miernik do instalacji z wykorzystaniem cęgów prądowych będących na standardowym wyposażeniu miernika. Prosty interfejs daje możliwość konfiguracji różnych wariantów układu sieci wraz z podstawowymi parametrami.
Drożejąca energia to trend, który wydaje się nie być przejściowy. W tej sytuacji ważne jest zwrócenie uwagi i zweryfikowanie, czy jej zużycie w naszej instalacji jest optymalne. Przedstawione wyżej narzędzia wzajemnie się uzupełniają i nie są jedynymi metodami na uzyskanie oszczędności. Możemy to jednak zrealizować przy użyciu funkcjonalności zaimplementowanych w miernikach Sonel MPI-540, Sonel MPI-540-PV oraz Sonel PQM-707. Przy ich ewentualnym zakupie niemniej należy pamiętać, że obydwa przyrządy, w pomiarach i diagnostyce instalacji elektrycznych mają dużo większe możliwości, które należałoby wziąć pod uwagę. Przedstawiamy tutaj tylko te, które mogą wspomóc optymalizację kosztów energii.
Więcej sposobów na oszczędzanie energii
W dobie wzrostu cen mediów każda oszczędność jest bardzo pożądana. Chcesz podjąć odpowiednie działania optymalizujące koszty poniesione za energię? Przykłady zastosowań produktów Sonel w obszarze poprawy efektywności energetycznej znajdziesz na stronie: Efektywność energetyczna – oszczędzaj energię!
Autor: Tomasz Gorzelańczyk, Menedżer Produktu SONEL S.A.
[Płatna współpraca z Sonel S.A.]
Optymalizacja zużycia energii elektrycznej w dobie dynamicznie rosnących cen stała się zarówno koniecznością dla podmiotów biznesowych, jak i indywidualnych. Wielu odbiorców i prosumentów zaczęło się zastanawiać, jak realnie może wpłynąć na obniżenie swoich rachunków za energię. Istotnym jest, aby na samym starcie precyzyjnie zidentyfikować źródła potencjalnych strat, a dopiero potem im przeciwdziałać. To zwykle niesie ze sobą określone koszty. Uzyskane oszczędności muszą zrekompensować poniesione nakłady na optymalizację. Przede wszystkim należy dysponować odpowiednimi narzędziami pozwalającymi na diagnostykę i monitorowanie wybranych punktów naszej instalacji elektrycznej. Do takich narzędzi możemy zaliczyć mierniki firmy Sonel. Sonel PQM-707 to trójfazowy analizator jakości energii. Sonel MPI-540 i Sonel MPI-540-PV to wielofunkcyjne mierniki parametrów instalacji elektrycznych. Mają jednak również na swoim pokładzie zaimplementowany trójfazowy rejestrator parametrów jakości energii w uproszczonej formie w stosunku do Sonel PQM-707. Rejestracja podstawowych parametrów w instalacji, takich jak prąd, napięcie, moc czynna i bierna oraz przepływ energii w czasie pozwala na analizę będącą podstawą do działań mających na celu obniżenie rachunków za energię elektryczną. W jej przyspieszeniu i trafności pomogą nam zaszyte funkcje we wszystkich powyższych przyrządach. Należą do nich wszystkie niżej wymienione.
Kalkulator strat
Wbudowany kalkulator strat energii umożliwia w prosty sposób oszacowanie potencjalnych kosztów z tytułu złej jakości zasilania. Dodatkowo użytkownik dostaje informacje na temat tego, co je powoduje. Kwoty związane ze stratami z tytułu rezystancji przewodów, wyższych harmonicznych, asymetrii sieci czy mocy biernej są kalkulowane osobno, w ustawionej walucie, za wybrany czasookres. Daje to natychmiastową informację o tym, czy opłaca się podejmować działania ograniczające straty finansowe. Kalkulator estymuje je na przyszłość na podstawie wprowadzonych i monitorowanych parametrów.
Rys. 1. Kalkulator strat – ustawienia parametrów przewodów
W pierwszym kroku należy ustawić parametry przewodu zasilającego takie jak ilość faz, przekrój przewodów, rodzaj materiału linii oraz ich długość.
Rys. 2. Kalkulator strat – ustawienia parametrów kosztów energii
Następnie dla prawidłowego oszacowania potencjalnych strat musimy podać parametry zawiązane z kosztami energii użytkownika, takie jak:
- koszt 1 kWh energii czynnej,
- koszt 1 kWh energii biernej przy współczynniku mocy PF ≥ 0,8,
- koszt 1 kWh energii biernej przy współczynniku mocy PF < 0,8,
- walutę, w której się rozliczamy.
Rys. 3. Kalkulator strat – ustawienia parametrów kosztów energii
Kalkulator na podstawie bieżących odczytów może oszacować potencjalne straty finansowe w ujęciu godzinowym, dziennym, miesięcznym lub rocznym w zależności od wybranej opcji. Będą one przedstawione użytkownikowi zarówno w jednostce mocy, jak i bezpośrednio w postaci konkretnych kwot.
Popt / Copt – straty mocy / koszt z nimi związany na rezystancji przewodów (przy założeniu braku wyższych harmonicznych, asymetrii oraz mocy biernej).
Pdis / Cdis – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane wyższymi harmonicznymi.
Punb / Cunb – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane asymetrią sieci.
Prea / Crea – straty mocy / koszt z nimi związany, spowodowane występowaniem mocy biernej.
Cpf – koszt związany z niskim współczynnikiem mocy (duży udział mocy biernej).
Ptot / Ctot – straty całkowite / koszt z nimi związany (suma powyższych).
Psav / Csav – straty / koszt z nimi związany, które można ograniczyć przez polepszenie parametrów jakościowych (np. skompensowanie harmonicznych, zlikwidowanie asymetrii), wynikające z relacji Psav = Ptot – Popt
Należy zauważyć, że jest to tylko narzędzie, które mocno wspomaga użytkownika, ale nie jest pozbawione wad i należy go używać z rozwagą. Estymacja jest dokonywana na podstawie wartości chwilowych parametrów jakościowych zasilania i opiera się na założeniu, że takie same wartości utrzymują się przez ustawiony okres czasu w przyszłości. Rezultaty zatem powinny być podstawą do głębszej analizy w postaci rejestracji parametrów jakościowych przez dłuższy okres czasu w tym punkcie instalacji, aby potwierdzić prognozy wyliczone poprzez kalkulator strat. Te oba działania mogą być dopiero argumentem do ingerencji w naszą instalację.
Kalkulator kosztów energii
Narzędzie to pozwala na optymalny dobór taryfy rozliczeniowej za energię elektryczną dostarczaną przez określonego operatora. W przeciwieństwie do kalkulatora strat, który opiera się na wartościach chwilowych parametrów jakościowych, kalkulator kosztów energii jest narzędziem bazującym na już zarejestrowanych danych w określonym czasie przeszłym. Gdy wśród parametrów rejestrowanych jest energia czynna EP, możliwe jest obliczenie kosztów energii wg taryfikatora ustalonego przez użytkownika. Znając ofertę swojego sprzedawcy energii użytkownik może wprowadzić zatem różne warianty cenowe i porównać je bezpośrednio ze sobą.
Rys. 4. Taryfikator energii – ustawienia główne
Wnikliwa obserwacja szczytów zużycia energii i jej cykliczności w znaczący sposób może nam pomóc w doborze taryfy od operatora. Istotną rolę mogą tutaj odegrać choćby weekendy czy też system pracy zmianowej w zakładzie. Podstawowe parametry, jakie musimy wprowadzić, to stawki obowiązujące w zadanych strefach taryfowych oraz przedziały obowiązywania tych stref.
Rys. 5. Taryfikator energii – ustawienia stref rozliczeniowych
Przejrzysty interfejs pozwala operować na przedziałach w ujęciu dziennym i godzinowym.
Rys. 6. Ekran wyników taryfikatora energii
Wyniki porównania są nam przedstawione bezpośrednio w postaci kwot, jakie zapłacilibyśmy za dany okres czasu przy wybranych taryfach. Pozwala to na błyskawiczną ocenę, na podstawie której możemy dokonać wyboru. W wynikach otrzymamy również zużycie energii w kWh w przedziale czasowym, w jakim rejestrowane były parametry. Należy pamiętać, że mówimy tutaj tylko o energii czynnej, nie uwzględniając wpływu na rachunek wytwarzania dużej ilości mocy biernej. O tym jednak w kolejnym rozdziale.
Kompensacja mocy biernej, czterokwadrantowy licznik energii
Nie jest to co prawda funkcjonalność bezpośrednio zaszyta w miernikach Sonel PQM-707, Sonel MPI-540, Sonel MPI-540-PV, ale kolejny sposób na obniżenie rachunków dzięki wykorzystaniu tych przyrządów. Pobierana energia czynna jest zamieniana bezpośrednio na użyteczną pracę urządzeń. Energia bierna natomiast – choć potrzebna do prawidłowego działania sieci – w nadmiarze generuje zbędne koszty i wpływa na pogorszenie parametrów jakościowych zasilania. Dystrybutorzy energii elektrycznej na ogół pobierają opłaty za wprowadzenie do sieci energii biernej pojemnościowej oraz za przekroczenie dopuszczalnej ilości energii biernej indukcyjnej. Istotnym parametrem jest tutaj współczynnik tgφ, określający stosunek energii biernej indukcyjnej do energii czynnej. Jego przekroczenie zwykle skutkuje naliczaniem kar umownych. W większości przypadków wartość tgφ powinna być nie większa niż 0,4. Wszystkie przyrządy pomiarowe, o których mowa, mają na swoim pokładzie możliwość rejestracji przepływu energii z wykorzystaniem licznika czterokwadrantowego, co pozwala nie tylko na określnie ilości mocy biernej, ale również jej charakteru. Jest to podstawą do jej kompensacji poprzez zastosowanie baterii kondensatorów (przypadku mocy biernej indukcyjnej) lub baterii dławików kompensacyjnych (w przypadku mocy biernej pojemnościowej).
Rys. 7. Ekran konfiguracji parametrów rejestratora
Przed uruchomieniem rejestracji należy odpowiednio podłączyć miernik do instalacji z wykorzystaniem cęgów prądowych będących na standardowym wyposażeniu miernika. Prosty interfejs daje możliwość konfiguracji różnych wariantów układu sieci wraz z podstawowymi parametrami.
Drożejąca energia to trend, który wydaje się nie być przejściowy. W tej sytuacji ważne jest zwrócenie uwagi i zweryfikowanie, czy jej zużycie w naszej instalacji jest optymalne. Przedstawione wyżej narzędzia wzajemnie się uzupełniają i nie są jedynymi metodami na uzyskanie oszczędności. Możemy to jednak zrealizować przy użyciu funkcjonalności zaimplementowanych w miernikach Sonel MPI-540, Sonel MPI-540-PV oraz Sonel PQM-707. Przy ich ewentualnym zakupie niemniej należy pamiętać, że obydwa przyrządy, w pomiarach i diagnostyce instalacji elektrycznych mają dużo większe możliwości, które należałoby wziąć pod uwagę. Przedstawiamy tutaj tylko te, które mogą wspomóc optymalizację kosztów energii.
Więcej sposobów na oszczędzanie energii
W dobie wzrostu cen mediów każda oszczędność jest bardzo pożądana. Chcesz podjąć odpowiednie działania optymalizujące koszty poniesione za energię? Przykłady zastosowań produktów Sonel w obszarze poprawy efektywności energetycznej znajdziesz na stronie: Efektywność energetyczna – oszczędzaj energię!
Autor: Tomasz Gorzelańczyk, Menedżer Produktu SONEL S.A.
[Płatna współpraca z Sonel S.A.]
