Energia reactivă și factorul de putere: de ce apare pe factură și cum o compensați corect în Moldova și România

Ce este energia reactivă

Motoarele asincrone, transformatoarele, bobinele și balasturile au nevoie de un câmp magnetic ca să funcționeze. Energia acestui câmp circulă între rețea și echipament de 100 de ori pe secundă, fără să fie transformată în lucru mecanic sau căldură utilă — aceasta este energia reactivă (kvarh). Puterea care produce lucru util este puterea activă P (kW), cea care încarcă efectiv cablurile și transformatoarele este puterea aparentă S (kVA):

Cu cât cos φ este mai mic, cu atât curentul este mai mare pentru aceeași putere utilă. Pierderile în cabluri și în transformator cresc cu pătratul curentului, iar căderea de tensiune crește proporțional cu el. În exemplul de mai sus, ridicarea factorului de putere de la 0,75 la 0,95 reduce curentul cu 21 % și pierderile prin efect Joule cu 38 % — fără nicio schimbare în producție.

Regimul invers, capacitiv, apare la supracompensare, la cablurile lungi de medie tensiune funcționând în gol sau la multe surse de alimentare electronice, iar în România se plătește la fel ca cel inductiv.

Cum se facturează energia reactivă în România

Regulile sunt stabilite de Metodologia aprobată prin Ordinul ANRE nr. 33/2014, modificată prin Ordinul ANRE nr. 76/2016:

• factorul de putere limită este 0,9, atât pentru regimul inductiv, cât și pentru cel capacitiv (art. 9);
• se plătește doar energia reactivă care depășește valoarea corespunzătoare acestei limite, calculată separat pentru fiecare interval de decontare și punct de delimitare;
• dacă factorul de putere mediu este între 0,65 și 0,9 se aplică prețul reglementat; sub 0,65 — de trei ori prețul reglementat (art. 11);
• prețul reglementat este aprobat de ANRE pentru fiecare zonă de concesiune a operatorilor de distribuție;
• clienții casnici cu putere aprobată de cel mult 30 kW nu plătesc energie reactivă (art. 8).

Exemplu: o fabrică ia din rețea într-o lună 200 MWh energie activă și 176 Mvarh energie reactivă inductivă — factorul de putere este 0,75. Gratuit sunt 200 × 0,484 = 96,9 Mvarh; se facturează 79,1 Mvarh la prețul reglementat. Dacă factorul de putere ar scădea la 0,6, s-ar factura 169,8 Mvarh, și încă la triplul prețului.

Cum se facturează în Republica Moldova

În Moldova, factorul de putere scăzut nu se facturează în kvarh, ci ca energie activă suplimentară — consumul tehnologic din rețea cauzat de circulația energiei reactive. Regulamentul privind furnizarea energiei electrice (Hotărârea ANRE nr. 169/2019) prevede:

• consumul tehnologic cauzat de factorul de putere al instalațiilor consumatorului noncasnic se calculează după Instrucțiunea aprobată prin Hotărârea ANRE nr. 89/2003 (pct. 83);
• se facturează numai dacă cos φ, calculat la punctul de delimitare, este mai mic de 0,92 pentru instalațiile racordate la 0,4 kV și mai mic de 0,87 la 10(6) kV (clauzele obligatorii ale contractului de furnizare, pct. 3.5 și 10.5);
• regimul energiei reactive capacitive și al instalațiilor de compensare — puterea lor, orele în care supracompensarea este admisă sau interzisă — se stabilesc în anexa la contract, de operatorul de sistem;
• dacă contorul nu este montat la punctul de delimitare, se adaugă pierderile din transformatoarele și liniile consumatorului (Hotărârea ANRE nr. 246/2007).

Cât de mare trebuie să fie compensarea

Pentru 400 kW și o creștere de la 0,75 la 0,95: Q_C = 400 × (0,882 − 0,329) ≈ 221 kvar. Ținta se alege de obicei puțin peste limita din factură — 0,95 în loc de 0,9 sau 0,92 — pentru că sarcina variază în timp.

Ce tip de compensare

• Fixă, la motor sau la transformator — pentru sarcini constante. La motoare, puterea condensatorului nu trebuie să depășească puterea reactivă de mers în gol, ca motorul să nu se autoexcite la deconectare.
• Automată, în trepte, la tabloul general — regulatorul conectează și deconectează treptele după sarcină. Este soluția obișnuită pentru întreprinderi.
• Cu reactanțe de blocare (detunată) — când în rețea există armonici.
• Filtre active sau compensatoare statice (SVG) — pentru sarcini care variază foarte repede (sudură, macarale, cuptoare) sau cu armonici mari; reglează continuu și fără trepte.

Armonicile și pericolul de rezonanță

Convertizoarele de frecvență, redresoarele, sursele UPS și driverele LED absorb curenți nesinusoidali, cu armonici de rang 5, 7, 11, 13 (250, 350, 550, 650 Hz). Un condensator are impedanța invers proporțională cu frecvența, deci „atrage” acești curenți. Împreună cu inductanța transformatorului formează un circuit care rezonează la o frecvență apropiată de:

Exemplu: un transformator de 1 000 kVA cu u_k = 6 % dă la barele de 0,4 kV o putere de scurtcircuit de circa 16,7 MVA. Cu o baterie de 400 kvar, f_r ≈ 50 × √(16 700 / 400) ≈ 323 Hz — între armonica 5 și armonica 7, exact unde convertizoarele produc cel mai mult. Rezultatul: curenți mari prin condensatoare, supraîncălzire, siguranțe arse și distorsiuni de tensiune.

Soluția clasică este o reactanță în serie cu fiecare treaptă. La un factor de detunare de 7 %, frecvența de acord este 50 / √0,07 ≈ 189 Hz: deasupra ei treapta se comportă inductiv și nu mai poate rezona cu armonicile 5, 7 și mai mari. Când armonicile trebuie și reduse, nu doar evitate, se folosesc filtre active.

Limitele de calitate a tensiunii sunt stabilite de standardul EN 50160 (de exemplu, distorsiunea armonică totală a tensiunii de cel mult 8 % în rețelele de joasă și medie tensiune), iar măsurarea se face cu analizoare de clasa A conform IEC 61000-4-30.

De ce crește energia reactivă după montarea panourilor solare

Un sistem fotovoltaic pentru autoconsum reduce energia activă luată din rețea, dar motoarele au nevoie în continuare de aceeași energie reactivă, iar invertoarele lucrează de regulă cu factor de putere apropiat de 1. La punctul de racordare, raportul dintre energia reactivă și cea activă crește.

Exemplu: înainte de panouri, o fabrică ia din rețea 200 MWh și 96 Mvarh — factor de putere 0,90, la limită, nimic de plătit în România. După ce panourile acoperă 80 MWh, din rețea vin 120 MWh și aceiași 96 Mvarh: factorul de putere scade la 0,78, iar în factură apar 37,9 Mvarh de energie reactivă.

Soluțiile: redimensionarea și reprogramarea compensării, folosirea capacității invertoarelor de a produce putere reactivă (dacă avizul de racordare o permite) sau un compensator static. De aceea, în proiectele noastre de sisteme fotovoltaice pentru firme, verificarea factorului de putere face parte din studiu.

Pașii unui proiect de compensare

1. Măsurare de clasa A la tabloul general, de regulă o săptămână: puteri, factor de putere, armonici de curent și de tensiune, dezechilibru, evenimente.
2. Analiza facturilor pe cel puțin 12 luni și a regulilor din contract.
3. Dimensionarea: puterea totală, numărul și mărimea treptelor, tipul (clasic, detunat, activ), locul de montaj.
4. Montaj și punere în funcțiune, cu reglarea regulatorului și a timpilor de descărcare a condensatoarelor.
5. Măsurare de verificare după montaj și mentenanță: condensatoarele își pierd treptat capacitatea, contactoarele se uzează, iar termografia arată din timp conexiunile încălzite.

Facem măsurările de calitate a energiei cu analizor de clasa A, dimensionăm compensarea și filtrarea armonicilor și asigurăm mentenanța și termografia instalațiilor.

Întrebări frecvente

Surse și referințe

1. ANRE (România) — Metodologia privind stabilirea obligațiilor de plată a energiei electrice reactive (Ordinul nr. 33/2014, formă consolidată)
2. Despre-energie.ro — Ordinul ANRE nr. 76/2016 privind plata energiei reactive
3. ANRE (Moldova) — Regulamentul privind furnizarea energiei electrice, Hotărârea nr. 169/2019
4. Legis.md — Hotărârea ANRE nr. 89/2003, Instrucțiunea privind calcularea consumului tehnologic de energie electrică
5. Premier Energy — Instrucțiunea privind calcularea consumului tehnologic de energie electrică în rețelele de distribuție