Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Março de 2016 ‘ 2º. Simpósio de Sistemas Elétricos do Sul da Bahia “Eficiência Energética” Professor Tomaz Nunes Cavalcante Neto Departamento Engenharia Elétrica – Universidade Federal do Ceará Outubro de 2016 Gestão Energética 2 21% 17% 20% 24% 19% 2% 30% 41% 48% 54% 32% 37% 29% 12% 3% 3% 6% 39% 49% Hospitais Bancos Hotéis Shoppings Supermercados Indústrias Motores Refrigeração Equipamentos Climatização Iluminação 21% 17% 20% 24% 19% 2% 30% 41% 48% 54% 32% 37% 29% 12% 3% 3% 6% 39% 49% Hospitais Bancos Hotéis Shoppings Supermercados Indústrias Motores Refrigeração Equipamentos Climatização Iluminação O objetivo principal deste treinamento é repassar os conceitos e técnicas empregadas na Eficiência Energética. OBJETIVO ÍNDICE Conceitos de Eficiência Energética Técnicas de Eficiência do Consumo de Energia Gestão da Energia Elétrica Técnicas de Eficiência da Demanda de Energia Programa Interno de Gestão de Energia Elétrica Exercícios e apresentação de “cases” de sucesso 4 Conceitos da Eficiência Energética POR QUE REALIZAR EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO BRASIL? A produção gerada pela usina hidrelétrica de Itaipu, se estivesse com a sua capacidade plena, é desperdiçada anualmente no Brasil pelo uso ineficiente da energia. São cerca de 50 mil gigawatts/hora por ano que deixam de ser consumidos e representariam R$ 12,6 bilhões a menos na conta de luz de todos os consumidores do País (a preços de 2014), segundo um levantamento feito pela Associação Brasileira de Empresas de Serviço de Conservação de Energia (Abesco). “Essa energia desperdiçada representa o consumo dos Estados de Pernambuco e Rio de Janeiro durante um ano”, afirma o presidente da Abesco, Rodrigo Aguiar, acrescentando que essa estimativa é conservadora. 5 A Eficiência Energética na empresa está intimamente ligada ao uso dos equipamentos e aos processos produtivos. Conceitos sobre eficiência no consumo de energia elétrica Conceitos da Eficiência Energética 6 O combate ao desperdício de energia elétrica, apoia-se em três pilares: Conceitos da Eficiência Energética Gestão de Energia Elétrica 7 Gerenciar é controlar e agir corretivamente Sem medição não há controle Sem controle não há ação Sem ação não há gerenciamento Princípios da Gestão Energética Gestão de Energia Elétrica 8 Sistema de Gestão Energética (SGE) Sistema de Medição (Hardware) Cálculo dos Indicadores de EE (Software 1) Tratamento Estatístico dos Indicadores EE (Software 2) [kWh/m2], [kWh/funcionário], [kWh/aluno], etc.. MT & R 9 Gestão de Energia Elétrica •Monitoring Coleta regular de dados sobre consumo de energia Análise dos dados Investigação dos desvios em relação à performance esperada • Targeting Identificação do nível de consumo de energia desejado • Reporting Formatar a informação de modo a permitir controle sobre o consumo de energia e obter as metas determinadas (MT & R) -Três funções distintas 10 Gestão de Energia Elétrica Técnicas de análise & Ferramentas -250.000 -200.000 -150.000 -100.000 -50.000 - 50.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Semana CU SU M E le tri ci da de (k W h) 11 Gestão de Energia Elétrica A implementação de uma solução de eficiência energética segue as seguintes etapas: 1. CONHECIMENTO: O objetivo principal desta etapa é traçar o perfil de consumo de energia elétrica atual da instalação elétrica. Produto final : Diagnóstico Energético. 2. ANÁLISE: Nesta etapa são definidas as alternativas de redução do consumo de energia que apresentam uma boa atratividade financeira. Produto final : Relatório Técnico. 3. IMPLANTAÇÃO: Obedecendo o cronograma técnico financeiro elaborado na fase anterior, as soluções de eficiência energética são implantadas. CONCEITOS SOBRE EFICIÊNCIA NO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 12 Gestão de Energia Elétrica Exemplo 1: Verificar a atratividade financeira na troca de uma lâmpada incandescente de 60 W (guarita de segurança de um condomínio residencial) por uma lâmpada LED de 5 W: - Tempo de uso: 10 horas / dia e 30 dias por mês; - Investimento: R$ 10,00; - Preço médio energia: R$ 0,69/kWh. 13 Gestão de Energia Elétrica Exemplo 2: Verificar a atratividade financeira na troca de um monitor CRT (50W) por um LED 14 (20 W), sendo dados: - Tempo de uso: 10 horas / dia e 22 dias por mês; - Investimento: R$ 250,00; - Preço médio energia: R$ 0,65/kWh. 14 Gestão de Energia Elétrica A Gestão de Energia Elétrica divide-se em: Gestão da Fatura de Energia •Curso Gestor de Conta de Energia Gestão da Demanda de Energia Elétrica •Evitar a parida de grandes cargas simultaneamente; •Linearizar a curva de demanda Gestão do Consumo de Energia Elétrica •Utilizar equipamentos eficientes (tecnologia); •Evitar uso desnecessário dos equipamentos elétricos (pessoas) Rede Básica Rede Distribuidora Custos de Conexão Custos de Uso Geração Consumidor RESOLUÇÃO 414/2010 – ANEEL - www.aneel.gov.br 16 Fluxo Elétrico se inicia na geração... ... e percorre toda a cadeia até o consumidor. Fluxo Econômico se inicia na distribuição... ... e remunera toda a cadeia. DISTRIBUIÇÃO GERAÇÃO CONSUMIDOR 30,9% 3,8% TRANSMISSÃO Impostos e Encargos 45,1% Receita Parcela A Parcela B Encargos Setoriais Parcela A Encargos Setoriais CDE PROINFA TFSEE P&D ESS/EER ONS Compra de Energia Transmissão Estruura da Tarifa Parcela B Operação e manutenção (O&M) Remuneração do investimento Depreciação 20 TARIFA DE ENERGIA É DIFERENTE DE PREÇO DA ENERGIA Conta de luz Consumo (kWh) Tarifa (R$/kWh) Impostos (R$)X + Bandeira (R$/kWh)+ Consumo (kWh)X Impostos (R$)+ Período de Faturamento A . Alta tensão [ (2,3 - 25 kV) (A4) e 69 kV (A3) tarifa binômia, paga demanda (kW) e consumo de energia (kWh). B. Baixa tensão [110V (mono) / 220V (trifásica) tarifa monômia, paga somente consumo de energia (kWh). Período de medição de energia necessário para a emissão de uma fatura. Varia normalmente de 27 a 33 dias. Grupo A e Grupo B Definições: Definições: Consumo de energia elétrica “Energia medida em um período de faturamento (kWh).” Demanda de energia elétrica “Média das potências elétricas instantâneas integralizadas e solicitadas pelo consumidor em um intervalo de tempo padronizado de 15 minutos (kW).” Conceitos Tarifários: A demanda faturada será o maior dentre os seguintes valores: Contrato Ótimo: Problemas: • Demanda Registrada - DR (Maior valor Medido) (kW); • Demanda Contratada - DC (Peça Jurídica) (kW). Demanda Faturada = Demanda Registrada Faturamento de Demanda Demanda Contratada É o valor de demanda que faz parte do contrato de Fornecimento. Tolerâncias: 5% - A3 e A4 DF = DC (Demanda mal contratada) DF > DC + 5%DC (ultrapassagem de demanda) Definições: Demanda Máxima Demanda Média Conceitos Tarifários: É a relação entre a demanda média e a demanda máxima. FC = Dmédia / Dmáxima IMPORTANTE: indica a ociosidade da instalação elétrica. Na conta de energia: • Escolha da melhor tarifa; • Preço médio da energia elétrica. Fator de Carga Definições: PM = Fatura Líquida (R$) Consumo Total (kWh) Fator de Carga = Dmédia Dmáxima = Consumo (kWh) t(h)*Dmáxima 1 2 De e vem: 1 2 PM = Fatura Líquida (R$) / t(h) * Dem máxima* Fator de Carga Preço Médio: 33 Ponta: 17:30h as 20h30 (fora sábado, domingo e feriados nacionais) Fora ponta: horas restantes Horário de Ponta e Fora de Ponta Conceito de Horosazonalidade de tarifas: incentivo financeiro dado ao consumidor, com o objetivo de induzir a utilização do uso do sistema no horário de menor demanda, promovendo, assim, a migração da demanda dos serviços do período de maior para o de menor utilização. Definições: 34 Convencional Se caracteriza por não possuir sazonalidade nem para o Consumo e nem para Demanda. O valor da tarifa não se altera em nenhum instante do dia ou do mês de faturamento. Tipos de Tarifas: Se caracteriza por possuir sazonalidade tanto para Consumo quanto para Demanda. Horo-sazonal Azul Se caracteriza por possuir sazonalidade para o Consumo. A Demanda não possui sazonalidade. Horo-sazonal Verde *Tarifas referentes ao sub-grupo nível de tensão A4 / 13.8kV / Indústria, Comércio e Poder Público. Valores das Tarifas: (Res. 1878 de 14/04/2015) Escolha da Melhor Tarifa Se Vf < 69 kV (A4) (Coelba: 13,8 kV): Se Vf maior ou igual a 69 kV (A3): Tarifa Azul Demanda contratada > 300 kW: Tarifa Azul Tarifa Verdeou Demanda contratada < 150 kW: Tarifa Azul Tarifa Verde Tarifa Convencional ou ou Conceitos Tarifários: O sistema possui três bandeiras: Bandeiras Tarifárias Bandeira verde: Condições favoráveis de geração de energia. A tarifa não sofre acréscimo; Bandeira amarela: Condições de geração menos favoráveis. A tarifa sofre acréscimo de R$ 1,50 para cada 100 quilowatt-hora (kWh) consumidos; Bandeira vermelha: Condições mais custosas de geração. A tarifa sofre acréscimo de R$ 2,50 para cada 100 kWh consumidos. Conceitos Tarifários: Banco de Capacitor Excedentes Reativos: Convencional Horosazonal Verde Horosazonal Azul Optante Grupo B 43 Técnicas de eficiência da demanda de energia elétrica 0 50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Curva de Carga - Dia Típico de Operação Curva de Demanda 44 Técnicas de eficiência da demanda de energia elétrica Linearização da Curva de Carga Dois processos técnicos: 1. “Corte” na Curva de Carga. Utiliza-se Controlador de demanda 2. Transfere-se carga de “Picos "para “Vales” Necessita-se de “mapeamento” da Curva de Carga. 45 Técnicas de eficiência da demanda de energia elétrica Mapeamento da Curva de Carga 46 Técnicas de eficiência da demanda de energia elétrica Exemplo: Fator de carga atual = 0,65 %; Fator de carga com linearização = 0,70 %. PM atual = 1 / 0,65 = 1.54. PM novo = 1 / 0,70 = 1,43. Ganho financeiro = { (1,54 – 1,43) / 1,54} * 100 = 7 % am 47 Técnicas de eficiência da demanda de energia elétrica Obs 1: As companhias de distribuição de energia elétrica recomendam valores típicos fator de carga em torno de 0,31 quando ligados em média tensão (CELESC, 2012). Obs 2: O estudo de caso mostra a influência da variação do fator de carga em uma instalação elétrica. Para esta simulação supõe-se que o cliente está na área na ELEKTRO, enquadrado como A4, com tarifação convencional, o valor da demanda é 26,99 R$/kW , o valor do consumo é 0,14879 R$/kWh. FONTE: A INFLUÊNCIA DO FATOR DE CARGA NOS PROCESSOS PRODUTIVOS E NO PREÇO MÉDIO DA ENERGIA ELÉTRICA Fernando de Lima Caneppele , Luís Roberto Almeida Gabriel Filho e Camila Pires Cremasco. ESTUDO DE CASO ; 48 Classe de Consumo Comercial, Serviços e Outras Atividades Subclasse de Consumo I - Comercial Tensão de Fornecimento 13,8 kV Grupo A Subgrupo A4 Modalidade Tarifária Convencional Demanda Contratada 270 kW ESTUDO DE CASO • Perfil de Consumo da Unidade Consumidora 49 Período Demanda (kW) Consumo (kWh) (Mês/Ano) H Ponta F Ponta H Ponta F Ponta Total 07/11 0 245 0 105737 105737 06/11 0 240 0 104350 104350 05/11 0 256 0 99692 99692 04/11 240 239 11643 87813 99456 03/11 261 252 12857 93540 106397 02/11 242 240 11825 92835 104660 01/11 262 305 13714 92222 105936 12/10 271 262 14208 104658 118866 11/10 235 258 12087 104594 116681 10/10 232 260 12239 89574 101813 09/10 230 226 11941 89968 101909 08/10 214 280 11865 93044 104909 ESTUDO DE CASO • Perfil Anual de Demanda da instalação: 50 Mês D (kW) Ago/11 290 Jul/11 245 Jun/11 240 Mai/11 256 Abr/11 240 Mar/11 261 Fev/11 242 Jan/11 305 Dez/10 271 Nov/10 258 Out/10 260 Set/10 230 230 260 258 271 305 242 261 240 256 240 245 290 Perfil de Demanda (kW) ESTUDO DE CASO – Perfil Mensal de Demanda da Instalação (Julho de 2011): 51 Dia D (kW) Dia D (kW) 1 197 17 186 2 208 18 210 3 215 19 290 4 201 20 205 5 194 21 216 6 218 22 227 7 245 23 214 8 233 24 207 9 218 25 210 10 195 26 231 11 191 27 228 12 172 28 239 13 193 29 211 14 220 30 218 15 189 31 221 16 264 - - 0 50 100 150 200 250 300 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Demanda (kW) ESTUDO DE CASO – Perfil Diário de Demanda da Instalação (dia 25 de Julho de 2011): 52 0 50 100 150 200 250 0 0 :0 0 0 1 :0 0 0 2 :0 0 0 3 :0 0 0 4 :0 0 0 5 :0 0 0 6 :0 0 0 7 :0 0 0 8 :0 0 0 9 :0 0 1 0 :0 0 1 1 :0 0 1 2 :0 0 1 3 :0 0 1 4 :0 0 1 5 :0 0 1 6 :0 0 1 7 :0 0 1 8 :0 0 1 9 :0 0 2 0 :0 0 2 1 :0 0 2 2 :0 0 2 3 :0 0 Demanda (kW) ESTUDO DE CASO Sistema de Climatização Ambiental (Média Prioridade) : 3 Módulos iguais – Potência individual = 37,82 kW; Potencia Total do Sistema = 113,46 kW; (Carga Gerenciável) 53 Carga Prioridade Potência (kW) Tempo máx. de desligamento. (min.) MÓDULO 1 1 37,82 5 MÓDULO 2 2 37,82 5 MÓDULO 3 3 37,82 5 Redução de Demanda máxima obtida; ; ; ESTUDO DE CASO – Analise para determinação do novo valor de Demanda Contratada: » Valores escolhidos para estudo: 233, 235, 238, 240 kW – Baseado no histórico de demanda (Memórias de massa em Excel) dos últimos 12 meses: 54 Pior caso: mês de dezembro de 2010, quando o valor de 233 kW seria ultrapassado 106 vezes; Valor escolhido para a Nova Demanda Contratada: 240 kW. Mês / Ano Demandas selecionadas (kW) 233 235 238 240 Set/10 0 0 0 0 Out/10 3 1 1 1 Nov/10 26 16 11 10 Dez/10 106 93 71 61 Jan/11 91 78 62 53 Fev/11 13 13 7 1 Mar/11 28 23 16 12 Abr/11 8 6 2 1 Mai/11 3 1 1 1 Jun/11 4 3 2 0 Jul/11 5 3 0 0 Ago/11 19 15 11 9 ESTUDO DE CASO – Controlador de Demanda Especificado: Smart CONTROL D – 6 saídas (IMS): • Equipamento Compacto; • Preço Competitivo; • Após programado atua de forma autônoma; • Utiliza lógica Fuzzy; • Fabricante disponibiliza software de gerenciamento gratuitamente; 55 ESTUDO DE CASO 56 Análise de Viabilidade Financeira: Economia Mensal: (fatura de Julho de 2011): Custo de implementação proposto: Demanda contratada 270 kW Tarifa de demanda 42,68 R$ / kW Faturamento de demanda R$ 11.523,60 Faturamento total (sem impostos) R$ 33.540,16 SMART Control D 6 saídas R$ 2.500,00 IPI R$ 75,00 Frete R$ 0,00 Custo de total aquisição do equipamento R$ 2.575,00 Custo de instalação do equipamento R$ 0,00 Investimento total na implantação do projeto R$ 2.575,00 ESTUDO DE CASO – Cálculo da atratividade financeira do projeto proposto: Receita Anual: Fluxo de caixa: n = 5; Vida útilequip. 57 Payback: Valor Presente Líquido (VPL): Taxa Interna de Retorno (TIR): Período (Ano) Investimento Receita Líquida Anual Caixa Financeiro 0 -2.575,00 0,00 -2575,00 1 0,00 16.238,68 16238,68 2 0,00 16.238,68 16238,68 3 0,00 16.238,68 16238,68 4 0,00 16.238,68 16238,68 5 0,00 16.238,68 16238,68 58 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Fôrça Motriz Industrial - Motores Elétricos. É responsável pela maior parte do consumo de energia elétrica do setor industrial. Pe 59 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Causas de desperdício de energia elétrica na Força Motriz Industrial Motor sobredimensionado; Motor trabalhando a vazio; Tensão de alimentação; Transmissão motor carga inadequada. 60 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Perdas internas; Rendimento Fator de Potência Rede de Alimentação Manutenção; Perdas mecânicas Recondicionamento Motores Elétricos - Desperdícios e suas causas 61 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Perda Internas PERDAS NO FERRO: - Histerese - Correntes Induzidas (PARASITAS) PERDAS NOS CONDUTORES: - Perdas no cobre (estator): I2 R - Perdas na gaiola do Rotor PERDAS POR VENTILAÇÃO E ATRITO PERDAS ADICIONAIS 62 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Y= 1,6 L 100 63 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica TÉCNICAS DE EFICIÊNCIA DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 65 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica VARIAÇÃO DA TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO DO MOTOR VOLTS RPM F.P. REND TORQUE WATTS PERDAS AMPERES 320.0 1759.2 90.5 91.4 162.900 32203.7 2773.4 64.227 330.0 1762.2 90.4 91.6 162.653 32144.6 2710.1 62.204 340.0 1764.8 90.2 91.7 162.332 32082.6 2662.6 60.394 350.0 1767.0 89.9 91.8 162.168 32062.2 2634.3 58.858 360.0 1769.1 89.4 91.8 162.011 32054.4 2621.2 57.532 370.0 1770.9 88.7 91.8 161.723 32032.5 2620.8 56.374 380.0 1772.5 87.8 91.8 161.682 32071.5 2640.4 55.496 390.0 1774.0 86.8 91.7 161.627 32122.1 2676.4 54.809 400.0 1775.4 85.5 91.5 161.565 32184.9 2728.3 54.329 410.0 1776.6 84.0 91.3 161.497 32263.3 2798.6 54.056 420.0 1777.7 82.4 91.1 161.270 32329.8 2887.5 53.950 430.0 1778.8 80.5 90.7 161.176 32444.0 3001.6 54.086 440.0 1779.7 78.6 90.4 161.089 32583.9 3141.5 54.426 66 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica PONTOS QUENTES NO QUADRO DE ALIMENTAÇÃO DO MOTOR 67 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica 68 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica 69 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Exemplo: Corrente medida: 115 A Tensão Medida: 380 V Preço Médio: R$ 0,69 / kWh Tempo funcionamento: 12 horas por dia Do gráfico do motor 250 CV tiramos: Carregamento: 25% Fator Potência: 0,60 Rendimento: 0,70 Do gráfico do motor 100 CV tiramos: Carregamento: 43,19% Fator Potência: 0,70 Rendimento: 0,90 Corrente: 75 A 70 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica 2. Variáveis de um Projeto de Iluminação Eficiente Tipo de lâmpada; Tipo de luminária; Tipo de reator (descarga); Cor teto, parede e piso; Aproveitamento da iluminação natural. 71 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Tipos de Lâmpadas – LED Dados: Atual: 500 FL 40 W + Reator Convencional 13 W; Novo: 500 Tube LED 18 W 1.200 mm; 10 horas / dia e 24 dias no mês; Preço Médio Energia: R$ 0,69 / kWh. 72 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Luminárias A principal característica de desempenho elétrico exigido de uma Luminária é a boa refletância do seu corpo interno. 73 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Reatores O Princípio na especificação do reator para as lâmpadas de descargas é a utilização de reatores do tipo eletrônicos. 74 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Princípio Básico: Utilizar, na medida do possível, cores claras. Cor de teto, parede e piso 75 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica A luz natural não é a incidência direta dos raios solares no interior do ambiente. Estes devem ser inseridos no local a ser iluminado de uma forma indireta (refletidos por soluções arquitetônicas) ou filtrados. Aproveitamento da iluminação natural 76 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica 77 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica SISTEMAS LOCALIZADOS Não obstruir a saída de ar com cortinas ou outros objetos. Sempre que o ambiente estiver desocupado, desligue o aparelho. Mantenha as portas e as janelas bem fechadas. Limpe o filtro de ar do seu condicionador pelo menos uma vez por semana e antes e após um longo período sem utilização. Dê preferência aos aparelhos de ar condicionado com o selo PROCEL de economia de energia, em seu mais alto índice (A). Climatização Procure usar sempre uma temperatura de “set point” confortável. 78 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Temperaturas de Conforto Ambiental – Fortaleza Equação de Humphreys 79 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Danfoss Turbocor© 80 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Rolamento Magnético Motor Magnético Permanente 2 Estágios, Sem engrenagens, Compressor Centrífugo 81 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Controle VFD 82 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Modelo Peso TT 300 120 kg TT 350 132 kg TT 400 132 kg TT 500 136 kg Similares 600 kg 960 kg 960 kg 1300 kg 83 Técnicas de eficiência do consumo de energia elétrica Partida 2 A 2 A 2 A 2 A Modelo Similares TT 300 500 A TT 350 700 A TT 400 800 A TT 500 1000 A 84 Programa de Gestão no uso da Energia Elétrica Realização do diagnóstico energético; Elaboração de um Relatório Técnico de soluções de eficiência; Implantação, através de um cronograma financeiro, das alternativas técnicas atrativas financeiramente; Criação da Comissão Interna de Gestão de Energia – CIGE; Implantação de uma Campanha Interna de Mobilização do Programa; Palestra de Conscientização no consumo de Energia. O Programa de Gestão no uso da energia elétrica - PGE, divide-se em: Obrigado! Depto. de Engenharia Elétrica – UFC tomaz@dee.ufc.br / sinergiaservicos@hotmail.com (85) 99991-1918 Prof. Tomaz Nunes C. Neto
Compartilhar