Blindleistungskompensation: Blindarbeit, cos φ und Kosten im Gewerbe

Wirk-, Blind- und Scheinleistung: was cos φ auf der Rechnung zeigt

Wirkleistung P in Kilowatt verrichtet die eigentliche Arbeit in Motoren, Öfen oder Beleuchtung. Blindleistung Q in Kilovar (kvar) baut magnetische und elektrische Felder auf und pendelt zwischen Netz und Verbraucher, ohne verbraucht zu werden. Beide ergeben zusammen die Scheinleistung S in Kilovoltampere (kVA) nach S² = P² + Q². Die Scheinleistung bestimmt, wie stark Transformatoren, Leitungen und Schalter belastet werden.

Der Leistungsfaktor, bei sinusförmigen Strömen gleich cos φ, ist das Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung. Bei cos φ 0,8 muss das Netz für 1.000 kW Wirkleistung 1.250 kVA Scheinleistung bereitstellen. Auf der Rechnung erscheint die Blindleistung als Blindarbeit in Kilovarstunden (kvarh). In Gewerbe und Industrie messen die Zähler von Kunden mit Leistungsmessung sie zusätzlich zur Wirkarbeit.

Induktive Blindleistung brauchen alle Betriebsmittel mit Spulen: Motoren, Transformatoren, Vorschaltgeräte und Induktionsöfen. Transformatoren beziehen sie auch im Leerlauf. Frequenzumrichter und Schaltnetzteile nehmen zudem nicht sinusförmige Ströme auf. Die entstehenden Oberschwingungen zählen als Verzerrungsblindleistung und belasten Kompensationsanlagen zusätzlich.

Kapazitiv wirken vor allem Mittelspannungskabel, weil Hin- und Rückleiter dicht beieinanderliegen; Freileitungen verhalten sich dort überwiegend induktiv, in der Niederspannung auch Kabel bei geringer Auslastung. PV-Wechselrichter im Leerlauf, etwa nachts, belasten das Netz in Summe kapazitiv.

Deckt eine PV-Anlage oder ein BHKW einen Teil des Bedarfs, sinkt die bezogene Wirkarbeit und mit ihr die Freimenge für Blindarbeit. EAM Netz weist darauf hin, dass bei gleichzeitigem Bezug und Erzeugung am Netzanschlusspunkt Werte unter cos φ 0,95 induktiv auftreten können.

Blindarbeit abrechnen: 50-Prozent-Regel und Preise 2026 in ct/kvarh

Für Anschlüsse in der Niederspannung verlangt § 16 Abs. 2 NAV einen Verschiebungsfaktor zwischen cos φ 0,9 kapazitiv und 0,9 induktiv. Andernfalls kann der Netzbetreiber den Einbau ausreichender Kompensationseinrichtungen verlangen. In der Mittelspannung gilt die TAR Mittelspannung (VDE-AR-N 4110). Nach der Netzrichtlinie von Thüringer Energienetze (Stand 03/2024) dürfen Bezugsanlagen nur zwischen cos φ 1 und 0,95 induktiv betrieben werden; eine kapazitive Fahrweise ist unzulässig.

Die Preise stehen im Preisblatt des Netzbetreibers. Verbreitet ist eine Freimenge: Berechnet wird nur die Blindarbeit, die im Monat 50 Prozent der Wirkarbeit übersteigt. Rechnerisch entspricht das cos φ 0,89, Preisblätter sprechen meist von 0,9. Die Stadtwerke Kempen verlangen 2026 dafür 1,28 ct/kvarh in allen Spannungsebenen, die Stadtwerke Dreieich 1,02 ct/kvarh in der Mittelspannung und 1,53 ct/kvarh in Umspannung und Niederspannung.

Andere setzen die Grenze strenger. LSW Netz fordert 2026 von der Hochspannung bis einschließlich Mittelspannung cos φ 0,95, darunter 0,90, jeweils mit 0,87 ct/kvarh; ein kapazitiver Leistungsfaktor ist dort unzulässig. Ein cos φ von 0,95 lässt rechnerisch nur rund 33 Prozent der Wirkarbeit als Blindarbeit zu. FairNetz berechnet 0,92 ct/kvarh für induktive Blindarbeit über 50 Prozent der Wirkarbeit und für kapazitive Blindarbeit generell, AVU Netz ebenfalls 0,92 ct/kvarh unterhalb cos φ 0,9.

Nicht jeder Netzbetreiber verlangt ein Entgelt: Mainfranken Netze und EWR in Remscheid weisen für 2026 jeweils 0,00 ct/kvarh aus. Die Vorgaben aus NAV und Anschlussbedingungen gelten unabhängig davon. Welche Regel greift, zeigt nur das aktuelle Preisblatt Ihres Netzbetreibers.

Rechenbeispiel mit Annahmen: Mittelspannungskunde, monatliche Abrechnung, 150.000 kWh Wirkarbeit und 105.000 kvarh Blindarbeit im Monat, also cos φ rund 0,82, Preis 1,02 ct/kvarh wie in der Mittelspannung der Stadtwerke Dreieich. Frei sind 75.000 kvarh, berechnet werden 30.000 kvarh. Das ergibt 306 Euro netto im Monat und bei gleichbleibendem Verhältnis 3.672 Euro im Jahr.

Dieselben Werte mit einer Grenze von cos φ 0,95 und 0,87 ct/kvarh, sofern der Netzbetreiber sie als Anteil der Wirkarbeit anwendet: Frei sind rund 49.300 kvarh, berechnet werden rund 55.700 kvarh, also rund 485 Euro im Monat oder rund 5.815 Euro im Jahr. Die strengere Grenze wiegt hier schwerer als der niedrigere Preis.

Kompensationsanlage: Einzel-, Gruppen- oder Zentralkompensation

Kompensationsanlagen stellen mit Kondensatoren kapazitive Blindleistung bereit, die den induktiven Bedarf im Betrieb deckt. Die nötige Kondensatorleistung folgt aus Qc = P × (tan φ1 − tan φ2). Rechenbeispiel mit der Annahme 400 kW Wirkleistung: Für eine Anhebung von cos φ 0,82 auf 0,95 sind rund 148 kvar nötig, gewählt wird die nächste Standardgröße.

Bei der Einzelkompensation hängt ein Kondensator parallel am einzelnen Verbraucher. Sie entlastet auch dessen Zuleitung und kommt ohne Regeleinrichtung aus, arbeitet aber nur, solange die Maschine läuft. Geeignet ist sie für größere Antriebe im Dauerbetrieb und für die Leerlauf-Blindleistung von Transformatoren. Falsch eingesetzt oder bemessen, kann sie zu Überkompensation, Überspannung oder Resonanzen führen.

Die Gruppenkompensation fasst Verbraucher mit gleichem Betriebsverhalten zusammen, etwa Lichtbänder, oder entlastet eine bestehende Unterverteilung. Die Kondensatorkosten sind niedriger als bei vielen Einzelkondensatoren. Die Stromkreisleitungen zu den einzelnen Geräten werden allerdings nicht entlastet.

Am häufigsten ist die Zentralkompensation in der Niederspannungs-Hauptverteilung. Ein Blindleistungsregler ermittelt über einen Stromwandler den Bedarf und schaltet Kondensatorstufen über Schütze zu oder ab. Die Anlage lässt sich nachrüsten und erweitern; Leitungen hinter dem Einbauort bleiben unentlastet. Ein Hersteller-Leitfaden empfiehlt sechs bis acht Stufen, bei Eigenerzeugung feinere.

Bei häufigen Lastwechseln verschleißen Schütze schnell. Für Pressen oder Schweißmaschinen gibt es daher dynamische Anlagen mit nahezu verschleißfreien Thyristorschaltern. Im Beispiel eines Herstellers reagiert die schützgeschaltete Anlage nach etwa 30 Sekunden, die thyristorgeschaltete nach etwa 50 Millisekunden.

Elektronische Kompensatoren und aktive Filter regeln stufenlos und liefern induktive wie kapazitive Blindleistung. Sie passen, wenn der Bedarf schnell die Richtung wechselt oder wenig Blindleistung, aber hohe Oberschwingungsströme anfallen, etwa bei vielen umrichtergesteuerten Antrieben. Nordhausen Netz verlangt bei Anlagen mit Erzeugung, die Regelungsmessung so zu platzieren, dass die Blindleistung der Erzeugungsanlage sie nicht beeinflusst.

Verdrosselung mit 7 oder 14 Prozent: Resonanz und Rundsteuerung

Frequenzumrichter, getaktete Netzteile und elektronische Vorschaltgeräte erzeugen Oberschwingungsspannungen mit 150, 250 oder 350 Hz. Der Blindwiderstand eines Kondensators sinkt mit steigender Frequenz; er nimmt mehr Strom auf und erwärmt sich. Unverdrosselte Kondensatoren bilden zudem mit Transformator und Netz einen Schwingkreis. Liegt dessen Resonanz nahe der 5. oder 7. Oberschwingung, drohen Überlastungen.

Abhilfe schafft eine Verdrosselung: Jeder Kondensatorstufe wird eine Drossel vorgeschaltet, die Stufe erhält eine feste Reihenresonanzfrequenz. Darunter wirkt sie kapazitiv, darüber induktiv. Bei 50 Hz Netzfrequenz ergibt ein Verdrosselungsgrad von 7 Prozent rund 189 Hz, von 14 Prozent rund 134 Hz. Beide liegen unter der 5. Oberschwingung mit 250 Hz, 14 Prozent auch unter 150 Hz.

Eine 7-Prozent-Anlage saugt einen Teil der 5. Oberschwingung ab und ist vergleichsweise günstig, eignet sich laut Herstellerangaben aber nicht für Netze mit durch drei teilbaren Oberschwingungen. 14 Prozent wirkt nur sperrend, passt auch dort, ist aber teurer. Für die Auswahl sollten die Oberschwingungspegel gemessen sein.

Hinzu kommt die Tonfrequenz-Rundsteuerung: Netzbetreiber überlagern dem Netz Steuersignale, üblich sind 166 bis 1350 Hz. EAM Netz nutzt in weiten Teilen 216 2/3 Hz, LSW Netz je nach Ortschaft 166,67 oder 383,33 Hz. Ein Hersteller-Leitfaden nennt für 7 Prozent Rundsteuerfrequenzen ab 228 Hz, für 14 Prozent ab 166 Hz. EAM Netz verlangt, den Verdrosselungsgrad im Einzelfall abzustimmen.

Tonfrequenz-Sperrkreise erhöhen die Impedanz bei der Rundsteuerfrequenz, verändern aber die Resonanzen und müssen sehr genau abgestimmt werden; ein Hersteller rät in oberschwingungsbelasteten Netzen davon ab. Laut SWM Infrastruktur (Stand 2017) dürfen unverdrosselte und verdrosselte Regelanlagen nicht parallel laufen, und Schaltvorgänge können Spannungsspitzen bis zum Doppelten der Nennspannung erzeugen.

Überkompensation entsteht, wenn der induktive Bedarf fällt, etwa bei Stillstand, und Kondensatoren am Netz bleiben. Eine ZVEI-Studie von 2013 hält eine generelle Kompensation auf cos φ 1 in bestimmten Netzkonstellationen für kontraproduktiv. Kondensatoren und Schütze verschleißen: Ein Hersteller empfiehlt mindestens jährliche Wartung, weil Kapazitätsverlust die Resonanz einer 14-Prozent-Stufe von 134 Hz Richtung 150 Hz schieben und den Kondensator zerstören kann.

Wirtschaftlichkeit: 12 Netzrechnungen, Lastgang und Amortisation

Die Bestandsaufnahme beginnt mit zwölf Monatsrechnungen: Wirkarbeit, Blindarbeit, berechnete Blindmehrarbeit und Preis je kvarh. Blindarbeit geteilt durch Wirkarbeit ergibt tan φ. Liegt der Wert über 0,5, fallen bei der 50-Prozent-Regel Kosten an, bei einer Grenze von cos φ 0,95 schon ab rund 0,33. Gilt die Freimenge je Monat, zeigt erst die Jahresreihe, wie oft die Grenze überschritten wird.

Für die Auslegung reichen Monatswerte nicht. Die Stufenleistung richtet sich nach dem Verlauf der Blindleistung in 15-Minuten-Mittelwerten. Ein Elektrofachbetrieb erfasst dabei möglichst alle Betriebszustände, etwa Schichtbetrieb und Stillstände. Über eine Woche gemessen, den Messzeitraum der EN 50160, lässt sich zugleich die Spannungsqualität bewerten.

Kompensation kann mehr als Blindarbeitskosten senken. Rechenbeispiel mit der Annahme 400 kW Wirkleistung: Bei cos φ 0,82 beträgt die Scheinleistung rund 488 kVA, bei 0,95 rund 421 kVA. Der Strom sinkt um rund 14 Prozent. Da Leitungsverluste mit dem Quadrat des Stroms wachsen, fallen sie in den Leitungen vor der Kompensationsanlage um rund 25 Prozent; am Transformator entsteht Leistungsreserve.

Steigt bei einer vorhandenen Anlage die Blindarbeit auf der Rechnung, sind ausgefallene Stufen eine mögliche Ursache: Regler mit Überwachung erkennen defekte Kondensatorstufen und nehmen sie aus der Regelung. Neue Verbraucher, zusätzliche Umrichter oder eine PV-Anlage verändern Bedarf und Oberschwingungspegel, sodass Stufung und Verdrosselung neu zu bewerten sind.

Beim Angebotsvergleich zählen der zur Rundsteuerfrequenz passende Verdrosselungsgrad, Stufung, Schaltertechnik, Regler mit Überwachungsfunktionen und Wartungskosten. Anbieter nennen Amortisationszeiten von zwei bis drei beziehungsweise zwei bis vier Jahren. Im Rechenbeispiel mit vermiedenen 3.672 Euro im Jahr dürfen Anlage und Wartung ohne Verzinsung höchstens 18.360 Euro kosten, damit sich die Investition in fünf Jahren trägt.

MySmartEnergy ordnet die Blindarbeit anhand von Netzrechnungen, Vertrag und Lastgang ein und beziffert das Kostenpotenzial. Messung, Auslegung und Einbau der Kompensationsanlage übernimmt ein Elektrofachbetrieb.