Jeżeli do źródła prądu przemiennego podłączymy odbiornik rezystancyjny (np. grzejnik elektryczny), wtedy prąd i napięcie będą ze sobą w fazie. W takim przypadku moc chwilową prądu przemiennego (P) obliczamy jako iloczyn wartości chwilowych natężenia prądu (I) i napięcia (U).
W praktyce obciążenie czysto rezystancyjne występuje bardzo rzadko. W przypadku większości odbiorników najczęściej pojawia się element indukcyjny mocy, który bazuje na występowaniu pola magnetycznego (np. silniki, transformatory itp.). Pole magnetyczne nie jest zużywane bezpośrednio przez odbiornik, lecz oscyluje między odbiornikiem i źródłem jako prąd bierny.
W takim przypadku występuje również przesunięcie fazowe napięcia i prądu, przy czym w przypadku obciążenia indukcyjnego prąd podąża za napięciem, natomiast w przypadku obciążenia pojemnościowego napięcie podąża za prądem.
Jeśli przesunięcie między napięciem i prądem wynosi 90 stopni, wtedy mamy do czynienia z czystą mocą bierną (składowa czynna wynosi zero).
Występowanie mocy biernej i czynnej w układach elektrycznych prądu przemiennego powoduje, że pojawia się moc pozorna która jest mocą wynikową tych dwóch mocy (obliczamy ją z trójkąta mocy). Stosunek mocy czynnej P do mocy pozornej S nazywa się współczynnikiem mocy czynnej, a w przypadku prądów sinusoidalnych współczynnik mocy czynnej odpowiada cosinusowi kąta trójkąta mocy, między mocą pozorną i czynna (cos fi).
Ponieważ moc pozorna zawsze jest większa lub równa mocy czynnej, dlatego wszystkie urządzenia elektryczne linii przesyłowej (transformatory, rozdzielnice, bezpieczniki, kable elektryczne itp.) muszą być odpowiednio zaprojektowane, aby były w stanie przesyłać tą moc pozorną.
W praktyce dążymy do tego, aby wartość współczynnika mocy osiągała jak największą wartość, czyli żeby była bliska wartości 1.
Jeśli nasze odbiorniki mają moc 40 kW, to przy współczynniku mocy bliskim 1, (fi=0) energię elektryczną możemy dostarczyć przewodami o przekroju 4×10 mm2, natomiast ta sama moc przy współczynniku mocy odbiorników wynoszącym 0,5 wymaga zastosowania przewodów o przekroju 4×35 mm2. Są to straty energii, które również będą występowały na całej linii przesyłowej między naszym obiektem i wytwórcą energii elektrycznej.
Moc bierna generowana jest również w sytuacji gdy do sieci zostaje wprowadzone zbyt dużo energii elektrycznej na przykład z odnawialnych źródeł energii. Przy okazji wzrostu generowania mocy biernej występuje również drugi niepożądany efekt, czyli występuje podnoszone napięcia w sieci energetycznej.
Falowniki fotowoltaiczne mają możliwość generowania energii elektrycznej posiadającej różne parametry, w tym na przykład energię bierną o charakterze indukcyjnym lub pojemnościowym. Zwykle falowniki posiadają możliwość generowania energii elektrycznej mającej współczynnik mocy w zakresie -0,8 (charakter pojemnościowy) do 0,8 (charakter indukcyjny). Przy czym problem pojawia się w sytuacji gdy odbiorniki nie mają jednakowego charakteru obciążenia na wszystkich fazach, gdyż w takim przypadku falownik dążąc do bilansowania charakteru mocy na trzech fazach może zacząć wysyłać do sieci energię bierną pojemnościową.
Dlatego zdecydowanie lepszą sytuacją jest, gdy zamiast odbiorników jednofazowych obciążających nierównomiernie wszystkie fazy, będziemy stosowali odbiorniki trójfazowe.
W przypadku, gdy charakter obciążenia zmienia się w czasie, wtedy musielibyśmy również ciągle przestawiać ustawienia falownika (wartość generowanego współczynnika mocy). Dlatego w takich przypadkach można zastosować układ regulacyjny na który składać się będzie:
-> licznik energii elektrycznej (mierzący parametry energii),
-> sterownik programowalny wykonujący algorytmy zgodnie z oczekiwaniami klienta i komunikujący się zarówno z licznikiem energii elektrycznej, jak również z falownikiem,
-> falownik fotowoltaiczny (odpowiednio przestawiany przez sterownik PLC).
W sytuacji gdy mamy odbiorniki jednofazowe zdecydowanie lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie kompensacji metodą tradycyjną, czyli stosując układ kompensujący wykonany przy pomocy układu kondensatorów (na rynku można zakupić tak zwane kondensatory silnikowe przewidziane do tego celu) lub układu dławików (przy kompensacji mocy biernej pojemnościowej). Poniżej znajduje się kalkulator umożliwiający obliczenie parametrów układu kompensacyjnego dla różnych warunków pracy odbiorników.
Więcej informacji na temat kompensacji mocy biernej w firmie można znaleźć pod poniższym linkiem ->>> Kompensacja mocy biernej <<<-.
Możliwości kompensowania energii elektrycznej występują również w przypadku zastosowania magazynów energii elektrycznej. W przypadku gdy wzrasta napięcie w sieci energetycznej, któremu towarzyszy generowanie energii biernej, wtedy włączenie ładowania magazynu energii elektrycznej spowoduje korektę współczynnika mocy i jednocześnie spadek napięcia sieciowego. W ramach zarządzania systemem przesyłowym energii elektrycznej przewidziane zostały usługi związane z automatyzacją korekty parametrów sieciowych (dla wielkoskalowych magazynów energii). Korekty parametrów sieciowych będą realizowane w ramach usług elastyczności, realizowanych przez operatorów magazynów energii elektrycznej.
Bez korekty parametrów sieciowych energii elektrycznej, szczególnie w okresach letnich, kiedy występuje nadwyżka energii elektrycznej generowanej przez odnawialne źródła energii, nie będzie możliwy dalszy wzrost ich udziału w miksie energetycznym.
