بهینه‌سازی مصرف انرژی یکی از اولویت‌های اساسی در صنعت برق است. افزایش هزینه‌های تولید و توزیع انرژی در ایران، اهمیت ارتقای بهره‌وری را بیش از پیش نمایان می‌کند. در این میان، درک نقش کلیدی و حیاتی مفهوم ضریب توان، بسیار حائز اهمیت است. این شاخص نه تنها هزینه‌های انرژی را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد؛ بلکه نقش مهمی در پایداری و کارایی شبکه برق هم دارد. برای آشنایی با نحوه محاسبه ضریب

تعریف ضریب توان و اصول عملکرد آن

ضریب توان (Power Factor یا PF) معیاری است که نسبت توان مفید (واقعی) به توان ظاهری را اندازه‌گیری می‌کند. این ضریب عددی بین صفر تا یک است و نشان می‌دهد که چه میزان از انرژی مصرفی به کار مفید تبدیل شده است. ضریب توان بالا نشان‌دهنده استفاده بهینه از انرژی است؛ در حالی که ضریب توان پایین، هدررفت انرژی و بار اضافی بر شبکه برق را نشان می‌دهد.

نحوه محاسبه ضریب توان از قبض برق

برای محاسبه ضریب توان با استفاده از قبض برق، اطلاعات مربوط به توان مصرفی (برحسب کیلووات) و توان ظاهری (برحسب کیلو ولت آمپر) را نیاز داریم. فرمول کلی به صورت زیر است:

P / S = PF

در فرمول ضریب توان:

P : توان واقعی، توان مصرف‌شده برای انجام کار مفید، با واحد وات (W)

S : توان ظاهری، کل توان تحویلی توسط شبکه، با واحد ولت‌آمپر (VA)

ضریب توان بین 0 تا 1 متغیر است؛ مقدار 1 نشان‌دهنده کارایی کامل است؛ در حالی‌ که مقادیر کمتر بیانگر هدررفت انرژی به‌صورت توان راکتیو (Reactive Power) است. توان راکتیو معمولاً به علت القاگرها و خازن‌ها در سیستم‌ها ایجاد می‌شود.

بیشتر بخوانید: محاسبه قبض برق صنعتی

بررسی نقش ضریب توان

کاهش هزینه‌ها: ضریب توان پایین معمولاً باعث افزایش هزینه‌های برق می‌شود. این هزینه‌ها از دو جنبه که در ادامه مورد بررسی قرار می‌دهیم؛ قابل‌توجه هستند.

• جریمه‌های مربوط به ضریب توان پایین: در بسیاری از کشورها، از جمله ایران، شرکت‌های برق برای مشترکانی که ضریب توان پایین دارند (معمولاً کمتر از 0.9)، هزینه‌های اضافی یا جریمه‌هایی اعمال می‌کنند. این جریمه‌ها برای جبران باری است که توان راکتیو بر شبکه برق تحمیل می‌کند.
• افزایش مصرف انرژی ظاهری: وقتی ضریب توان پایین است؛ تجهیزات الکتریکی انرژی بیشتری از شبکه می‌گیرند تا نیاز توان واقعی خود را تأمین کنند. این امر باعث افزایش مصرف انرژی ظاهری و بالا رفتن هزینه کل برق می‌شود.
• مثال: فرض کنید یک کارخانه دارای ضریب توان PF = 0.75 باشد. در این شرایط، برق بیشتری برای تولید همان توان واقعی نیاز خواهد بود؛ زیرا توان راکتیو سیستم را مختل می‌کند. بهبود ضریب توان به PF = 0.95 می‌تواند هزینه‌ها را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد.

بهینه‌سازی مصرف انرژی: ضریب توان پایین باعث هدررفت انرژی در شبکه می‌شود. این هدررفت ناشی از افزایش توان راکتیو است که باعث می‌شود:

• افزایش تلفات در خطوط انتقال و توزیع: توان راکتیو فضای مفیدی را که برای انتقال توان واقعی لازم است؛ اشغال می‌کند. این امر، ظرفیت خطوط انتقال را کاهش داده و تلفات انرژی را در مسیر انتقال افزایش می‌دهد.
• کاهش بهره‌وری تجهیزات: تجهیزات شبکه مانند ترانسفورماتورها و ژنراتورها مجبور می‌شوند؛ توان بیشتری را برای جبران اثرات توان راکتیو فراهم کنند که افت کارایی کلی سیستم را با خود به همراه دارد.
• مثال: یک شرکت توزیع برق با شبکه‌ای دارای ضریب توان پایین، ممکن است نیاز به سرمایه‌گذاری اضافی در تجهیزات داشته باشد تا بتواند توان راکتیو اضافه را مدیریت کند. با بهبود ضریب توان، این تجهیزات فشار کمتری تحمل می‌کنند و شبکه با بهره‌وری بیشتری عمل می‌کند.

افزایش طول عمر تجهیزات: ضریب توان پایین می‌تواند منجر به وارد شدن فشار اضافی بر تجهیزات الکتریکی شود. این فشار اضافی به ‌مرور زمان، کاهش عمر مفید تجهیزات را با خود به همراه دارد. در ادامه برای درک بهتر شما، تأثیر ضریب توان بر طول عمر تجهیزات را توضیح می‌دهیم.

• افزایش جریان در مدارها: ضریب توان پایین به معنی جریان الکتریکی بالاتر در مدار است. این جریان بالا باعث گرم شدن بیش‌ازحد کابل‌ها، ترانسفورماتورها و موتورها می‌شود که عمر تجهیزات را کوتاه می‌کند.
• افزایش تعداد خرابی‌ها: تجهیزات الکتریکی در مواجهه با بارهای غیرطبیعی و توان راکتیو بیش از حد، با خرابی‌های بیشتری روبرو می‌شوند که می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را افزایش دهد.

در حالت کلی، بهبود ضریب توان به معنی کاهش جریان اضافی و جلوگیری از فشارهای غیرضروری بر تجهیزات است. این امر نه‌تنها هزینه‌های جایگزینی تجهیزات را کاهش می‌دهد؛ بلکه عملکرد پایدار سیستم را هم تضمین می‌کند.

بیشتر بخوانید: افزایش تعرفه برق – آبان ماه 1403

راهکارهای بهبود ضریب توان

‌راهکارهای اصلی کارشناسان برای بهبود ضریب توان موارد زیر را شامل می‌شود:

استفاده از بانک خازنی

بانک‌های خازنی توان راکتیو موردنیاز را تأمین کرده و ضریب توان را بهبود می‌بخشند. این تجهیزات در شبکه‌های صنعتی و تجاری ایران کاربرد گسترده‌ای دارند.

تعویض تجهیزات با راندمان پایین

تجهیزاتی با مصرف انرژی بالا مانند موتورهای قدیمی می‌توانند ضریب توان را کاهش دهند. استفاده از تجهیزات بهینه به رفع این مشکل کمک می‌کند.

کنترل بارهای غیرخطی

بارهای غیرخطی مانند اینورترها و تجهیزات الکترونیکی پیشرفته ممکن است هارمونیک‌هایی ایجاد کنند که بر ضریب توان تأثیر منفی دارند. نصب فیلترهای هارمونیکی یکی از راه‌حل‌های کارآمد برای بهبود ضریب توان است.

بیشتر بخوانید: افزایش نرخ گاز نیروگاهی – آبان ماه 1403

نقش بانک‌ خازنی در بهبود ضریب توان

بانک‌های خازنی یکی از مؤثرترین ابزارها برای اصلاح ضریب توان و افزایش کارایی شبکه‌های برق هستند. همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد؛ توان راکتیو بخشی از انرژی الکتریکی است که به دلیل ویژگی‌های القایی یا خازنی بارها، به طور مداوم بین منبع تولید و تجهیزات مصرف‌کننده جریان پیدا می‌کند. این توان گرچه مستقیماً در انجام کار مفید مشارکت ندارد؛ اما وجود آن برای عملکرد برخی تجهیزات ضروری است.

بانک‌های خازنی مجموعه‌ای از خازن‌ها هستند که برای جبران توان راکتیو در سیستم‌های برق استفاده می‌شوند. این تجهیزات با جبران توان راکتیو، باعث افزایش ضریب توان و کاهش جریان مصرفی می‌شوند. در نتیجه، فشار بر تجهیزات شبکه کاهش یافته و بهره‌وری افزایش می‌یابد.

بیشتر بخوانید: قانون مانع‌زدایی از توسعه صنعت برق ایران

قابلیت‌های بانک خازنی

• کاهش بار راکتیو شبکه
• بهبود ضریب توان
• کاهش تلفات انرژی

مزایای بانک خازنی

• کاهش هزینه‌های برق
• جلوگیری از جریمه‌های مربوط به ضریب توان پایین
• بهبود پایداری شبکه

مزایا و پیامدهای بهبود ضریب توان در ایران

در ایران، با توجه به تعرفه‌های انرژی و سیاست‌های مدیریت مصرف، باری دیگر مزایا و پیامدهای بهبود ضریب توان را با هم مرور می‌کنیم:

مزایای بهبود ضریب توان

1. کاهش هزینه‌های برق برای صنایع و مشترکین بزرگ
2. کاهش فشار بر شبکه توزیع برق
3. کمک به اهداف ملی در زمینه بهینه‌سازی مصرف انرژی

پیامدهای بهبود ضریب توان

1. کاهش وابستگی به تولید انرژی جدید
2. افزایش پایداری انرژی در سطح ملی

بیشتر بخوانید: ترانزیت چیست؟

پرسش‌های متداول

سخن پایانی

ضریب توان نقش اساسی در بهینه‌سازی مصرف انرژی دارد و عدم توجه به آن هزینه‌ها و تلفات انرژی را افزایش می‌دهد. برقتو استفاده از بانک‌های خازنی یا فیلترهای هارمونیکی و بهینه‌سازی تجهیزات را به مشترکین صنعتی و تجاری توصیه می‌کند. در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر کافی است با کارشناسان ما تماس بگیرید.