Compensación del factor de potencia para reducir el coste de energía reactiva

La energía reactiva es la demanda extra de energía que necesitan algunos equipos como motores, transformadores e iluminarias para su funcionamiento.
El exceso de esta energía está penalizado por BOE (Artículo 9.3 del Real Decreto 1164/2001) y todas las distribuidoras lo repercuten íntegramente a sus clientes. Sepa más cómo identificar este coste en su factura y conozca la solución para compensar el efecto en su instalación.

El coste de la penalización

Esta energía extra, se origina por equipos con inductancias o bobinas, y puede llegar a descompensar su instalación eléctrica provocando efectos adversos como:

• Recargo por la penalización en factura
• pérdida de potencia útil en las instalaciones
• menor rendimiento en los aparatos eléctricos
• caídas de tensión y perturbaciones en la red eléctrica
• mayores pérdidas por efecto Joule en toda la instalación, al requerir mayor sección necesaria de los cables
• transformadores más recargados.

Todas las tarifas de más de 15 kW de potencia contratada (Tarifa 3.0 o superior) disponen de un contador de energía reactiva.  La penalización por energía reactiva está asociada a factores de potencia menores de 0,95, y se calcula de la siguiente forma:

Coste por exceso de reactiva (€) = (E. Reactiva [kWh] – 1/3 • E. Activa [kVArh]) • precio de la E. Reactiva [€/kVArh]

Y en donde el factor de potencia (cos φ) se calcula como:

Por tanto, se concluye que sólo existe penalización en el caso de que la energía reactiva del periodo de facturación represente más del un tercio, el 33%, del consumo energético total registrado (energía activa, en kWh).

El precio vigente de la E. Reactiva  viene estipulado en la siguiente tabla (Orden ITC/688/2011):

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Equipos que consumen energía reactiva

Sirva de ejemplo agunos f.d.p que introducen en la red algunos equipos industriales a la red eléctrica:

Ámbito de aplicación

Esta penalización no aplica en las tarifas 2.0X y 2.1X, pues la mayoría de estos suministros no disponen de un contador de energía reactiva.
En cambio, sí es de aplicación en estos tipos de suministros:

• Tarifas 3.0A o 3.1A  sobre todos los períodos tarifarios, excepto en el período valle.
• Para las tarifas 6.X, la penalización por reactiva es de aplicación en todos los periodos, excepto en el periodo 6.

Estudio de mercado

Un informe realizado por Endesa, sobre el comportamiento energético de las empresas españolas en 2016, sostiene que en materia de energía reactiva:

• El 78% de las empresas analizadas no dispone de equipos de baterías de condensadores que controlen al 100% su energía reactiva.
• El 67% de las inversiones necesarias son rentabilizadas en menos de 4 años.

Los sectores industrial y, por otro lado, hostelería y restauración, son los que mejor retorno de la inversión presentan con este tipo de mejoras.
La compensación de reactiva es, después de la optimización de potencias, la segunda Medida de Ahorro Energético más popular, y seguida por el cambio a iluminación eficiente LED.

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Caso práctico

Como norma general, empieza a ser económicamente viable la instalación de baterías de condensadores a partir de una cuota mensual de 75€ en concepto de penalización en la factura de la luz. De esta forma, el retorno de la inversión sería inferior a 2 años lo cual es asumible por muchas empresas y negocios.
El proceso para la corrección de este efecto es sencillo y consiste en realizar los siguientes pasos:

1. Verificar en las facturas si existe penalización por energía reactiva y registro de sus consumos.
2. Análisis y diseño de la solución para la compensación,  y valoración de la viabilidad económica:
   • Cálculo de la potencia de la batería
   • Tensión y TDH (Tasa de Distorsión Armónica)
   • Elección de la batería con escalonado apropiado
   • Ubicación de la batería y protección
3. Instalación del equipo de compensación, habitualmente baterías de condensadores colocadas en el cuadro general de BT (CGBT).
4. Medida de la energía reactiva, monitorización posterior y verificación.

La presencia de armónicos en una instalación no es el mejor escenario posible para instalar una batería de condensadores. Si la frecuencia de resonancia del conjunto batería/inductancia de la red coindice, o es próximo a algún armónico  presente en la instalación, provocará resonancia entre ambos componentes. Esto es necesario verificar antes para evitar el consecuente calentamiento o incluso destrucción de la batería de condensadores.

Componentes de la instalación

La instalación puede ser diseñada con compensación fija (solución más simple) o variable.
Los componentes principales de la solución empleada para compensar la energía reactiva de forma variable son:

• Un regulador, es la pieza clave que determina la potencia reactiva a compensar en cada instante. El regulador hace las funciones de relé y manda la señal de apertura o cierre a los contactores.
• Los contactores (o tiristores) se encargan de conectar o desconectar los condensadores según la demanda de energía reactiva.
• Y por supuesto, los condensadores que liberan capacidad el sistema y corrigen el factor de potencia de la instalación hasta encuadrarlo entre el 0,95 y el 1, intervalo en el que no penaliza. Normalmente estas baterías constan de varios escalones para poder ajustar su conexión a la carga.

Algunos de principales referentes de equipos para BT son Scheider, Circuitor, Aunilec, Comar Condensatori y RTR Energía. Estos equipos no requieren demasiado mantenimiento y tienen una vida útil superior a 10 años.
Al coste de estos componentes hay que añadirle la mano de obra de la instalación equivalente a media jornada-hombre por parte de un electricista.
Por término medio, para una tarifa 3.0, la inversión necesaria se encuentra entre 1.000 y 1.500€.

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Fuente: maeswell