Moc bierna w fotowoltaice – co warto wiedzieć, by uniknąć kar i zoptymalizować instalację?

W kontekście fotowoltaiki zwykle mówi się głównie o mocy czynnej (kWh) – czyli tej, którą zużywamy do zasilania urządzeń i która pojawia się na rachunkach za prąd. Tymczasem równie ważna – zwłaszcza z punktu widzenia operatorów sieci elektroenergetycznych – jest moc bierna (kVar). To ona wpływa na stabilność pracy sieci i może generować dodatkowe koszty dla właścicieli instalacji PV, szczególnie tych większych.

Moc bierna to ta część energii, która nie jest zużywana przez odbiorniki, ale jest niezbędna do ich działania. Występuje w urządzeniach, które mają elementy indukcyjne lub pojemnościowe – takich jak silniki, transformatory, zasilacze, ale także falowniki fotowoltaiczne.

Choć energia bierna nie wykonuje „pracy użytecznej”, to krąży między źródłem a odbiornikiem, obciążając sieć i powodując dodatkowe straty. Dlatego jej obecność musi być kontrolowana – zarówno w przypadku dużych zakładów przemysłowych, jak i mikroinstalacji prosumenckich.

Jak działa moc bierna w instalacjach PV?

W klasycznym układzie z falownikiem, instalacja PV:

• generuje moc czynną, którą wykorzystujemy w domu lub oddajemy do sieci,
• ale jednocześnie może generować lub kompensować moc bierną, w zależności od ustawień inwertera i warunków sieciowych.

Falowniki nowoczesnych instalacji są wyposażone w funkcje umożliwiające:

• wytwarzanie mocy biernej indukcyjnej lub pojemnościowej,
• kompensację mocy biernej pobieranej przez inne urządzenia w instalacji,
• regulację współczynnika mocy (cos φ).

W praktyce oznacza to, że system PV może służyć nie tylko jako źródło energii, ale też jako narzędzie wspierające stabilność napięć i ograniczające straty przesyłu – o ile jest odpowiednio skonfigurowany.

Dlaczego operatorzy OSD interesują się mocą bierną?

Operatorzy systemów dystrybucyjnych (OSD) – tacy jak Tauron, Energa, Enea czy PGE – muszą utrzymywać napięcie i częstotliwość sieci w określonych granicach. Zbyt duża ilość mocy biernej:

• zwiększa straty przesyłowe,
• obciąża linie energetyczne,
• pogarsza jakość dostarczanej energii,
• może prowadzić do przekroczeń napięciowych w sieci niskiego napięcia (co jest problemem zwłaszcza w gminach z dużą liczbą instalacji PV).

Z tego powodu OSD coraz częściej:

• kontrolują parametry generacji energii przez falowniki,
• nakładają obowiązek sterowania współczynnikiem mocy cos φ,
• a także wprowadzają opłaty za oddawanie nadmiernej mocy biernej do sieci (dotyczy to głównie instalacji >50 kW, ale w przyszłości może objąć mniejsze instalacje).

Współczynnik mocy (cos φ) – kluczowy parametr

Współczynnik mocy cos φ (czytaj: „kos fi”) określa stosunek mocy czynnej do pozornej (czyli całkowitej, jaką widzi sieć). Dla instalacji domowej wartość bliska 1 oznacza, że niemal cała energia przesyłana do sieci to energia czynna – a więc pożądana i efektywna.

W przypadku fotowoltaiki:

• jeśli cos φ = 1 – instalacja nie oddaje ani nie pobiera mocy biernej (neutralna),
• jeśli cos φ < 1 – instalacja może oddawać lub kompensować moc bierną (w zależności od przesunięcia fazowego),
• współczynnik może być regulowany dynamicznie przez falownik, zgodnie z wymaganiami OSD.

Nowe przepisy (m.in. Norma PN-EN 50549 i rozporządzenie Komisji UE 2016/631) nakładają na producentów falowników obowiązek:

• możliwości regulacji cos φ w zakresie od 0,9 indukcyjnego do 0,9 pojemnościowego,
• pracy z dynamiczną regulacją napięcia i częstotliwości.

W praktyce – twój falownik może zostać zdalnie skonfigurowany przez operatora lub przez instalatora, by wspierać sieć energetyczną, również poprzez generację mocy biernej.

Czy właściciel instalacji PV może zapłacić za moc bierną?

Tak, choć dotyczy to głównie:

• instalacji powyżej 50 kW mocy przyłączeniowej,
• podmiotów prowadzących działalność gospodarczą,
• odbiorców, którzy przekraczają limity współczynnika tg φ określonego w umowie z operatorem.

W takich przypadkach zakład energetyczny może wystawić fakturę za przekroczenie mocy biernej oddanej do sieci – na tej samej zasadzie, na jakiej obciąża się fabryki za złe kompensowanie mocy biernej z maszyn.

W praktyce mikroinstalacje (<50 kW) nie są jeszcze obciążane finansowo, ale coraz częściej:

• muszą posiadać falowniki z funkcją sterowania mocą bierną,
• są zobowiązane do zgłaszania parametrów technicznych,
• mogą zostać ograniczone (curtailment), jeśli ich oddziaływanie na sieć przekracza dopuszczalne normy.

Jak sprawdzić, czy moja instalacja generuje moc bierną?

Jeśli masz nowoczesny falownik (np. Fronius, Huawei, SMA, Sofar, SolarEdge), możesz:

• wejść do aplikacji mobilnej lub panelu internetowego,
• sprawdzić parametry: cos φ, Q (moc bierna), S (moc pozorna),
• przeanalizować wykresy godzinowe i dzienne, by ocenić, jak zmienia się obciążenie faz.

W przypadku podejrzenia problemów (np. spadków napięcia, wyłączania się falownika), warto:

• zgłosić problem do OSD, który może dokonać pomiarów na granicy przyłącza.
• skonsultować się z instalatorem lub elektrykiem z uprawnieniami SEP,
• wykonać pomiar parametrów jakości energii – np. z użyciem analizatora sieci,