Eficiência energética eléctrica

Entende-se por eficiência energética eléctrica a redução das potências e energias exigidas ao sistema eléctrico sem afectar as actividades normais realizadas em edifícios, indústrias ou qualquer processo de transformação.

Para além disso, uma instalação electricamente eficiente permite a sua optimização técnica e económica. Ou seja, a redução dos custos técnicos e económicos de exploração.

Assim, um estudo de poupança e eficiência energética aborda três pontos básicos:

• Ajudar a sustentabilidade do sistema e do meio ambiente através da redução de emissões de CO2 ao reduzir a exigência de energia.
• Melhorar a gestão técnica das instalações aumentando o seu rendimento e evitando paragens e avarias.
• Redução, tanto do custo económico da energia como da exploração das instalações.

De um ponto de vista técnico, para a realização de uma instalação eléctrica eficiente são indicados quatro pontos básicos:

• Gestão e optimização da contratação.
• Gestão interna da energia através de sistemas de medida e supervisão.
• Gestão de consumo.
• Melhorias da produtividade através do controlo e da eliminação de perturbações.

Uma vez explicados os quatro pontos básicos, é colocada uma série de perguntas relativamente a cada um. Estas pretendem identificar os objectivos a trabalhar para ter uma instalação electricamente eficiente.

Gestão e optimização da contratação

A sua contratação eléctrica está adequada às suas necessidades?
Sabe que uma onda eléctrica de má qualidade poderá afectar os seus processos produtivos?

Medição

Está consciente de como, quando e onde consome a energia?
Tem a certeza de que toda a energia que está a consumir é necessária?

Gestão de consumo

Pode reduzir os seus consumos de energia eléctrica sem afectar os processos ou actividades realizadas?
É possível uma melhoria do rendimento das instalações?

Melhoria da produtividade

Existe forma de evitar as paragens e as avarias dos seus equipamentos eléctricos?
Poderá assim melhorar a produtividade dos seus processos?

O primeiro passo a dar num processo de eficiência de energia eléctrica é o diagnóstico e a auditoria de energia eléctrica. Nesta, ir-se-á proceder de forma a recolher e a interpretar medições de potência e energia e também todas as variáveis necessárias para a posterior tomada de decisões.

Para tal, existem dois pontos-chave a ter em conta:

• O que se pretende obter das medidas.
• Que pontos de medidas são os mais correctos.

Não obstante, existem duas formas de realizar a auditoria que dependem da instalação do objecto de estudo:

Instalações sem sistema de medida e supervisão

Neste caso, é necessário realizado uma campanha de medições através de equipamentos portáteis de medida. Estes equipamentos permitem o armazenamento, na sua memória, de todas as variáveis seleccionadas (potências, energia, THD, corrente, etc.).

São realizadas as medidas como pontos que tenham sido considerados críticos ou necessários.

Em função do tipo de processo, determina-se a duração de cada um das medidas a fim de que a mesma seja representativa do estado do ponto medido. Os equipamentos portáteis de medida dispõem de grande flexibilidade mas, por outro lado, não permitem a realização de um acompanhamento do consumo de energia uma vez que tenham sido tomadas as decisões oportunas.

Aconselha-se então o exame dos pontos onde foram realizadas as medidas para a posterior instalação de um equipamento de medida fixo e comunicado com um software de supervisão e controlo PowerStudio Scada. Neste caso, o equipamento de medição portátil realiza uma função de suporte nos locais onde não se possa medir com equipamentos fixos.

Instalações com sistema de medida e supervisão PowerStudio Scada

Obtenção das informações do sistema de medida e supervisão PowerStudio Scada existente na instalação, através dos dados armazenados nos históricos. Desta forma, para além da rapidez na obtenção das informações, poderá realizar-se, posteriormente, um acompanhamento das variáveis mais importantes.

Esquema geral de um projecto de eficiência energética eléctrica

A instalação de equipamentos de electrónica e potência é uma realidade devido às vantagens que apresentam ao nível de poupança energética e facilidade de regulamentação, ou seja, conforto.

Entre estes equipamentos devemos destacar todos os que regulam ou convertem algum tipo de magnitude eléctrica como SAI, variadores de velocidade, arrancadores, interruptores de regulação, etc. para além dos computadores.

No entanto, a utilização destes equipamentos, com todas as suas vantagens eléctricas, alberga a geração tanto de fugas para terra como de má qualidade de onda. Ou seja, correntes harmónicas e de altas frequências.

Não obstante, é importante a diferenciação entre qualidade de fornecimento eléctrico e qualidade da onda, a qual permite conhecer a origem das perturbações.

• O primeiro conceito faz referência a como a empresa fornecedora entrega a tensão (interrupções, vazios, sobretensões, etc.).
• O segundo conceito, qualidade de onda, refere-se a como o utilizador utiliza a corrente que, posteriormente, afecta a tensão. É neste conceito que aparecem os problemas derivados de correntes harmónicas e altas frequências geradas por equipamentos já mencionados.

Tal como se indicou anteriormente, uma instalação eficiente, para além da redução do consumo eléctrico, abrange uma redução dos custos de exploração da instalação.
Para facilitar a sua compreensão explica-se, em seguida, cada um deles de forma detalhada.

Custos técnicos

Quais são:

Entende-se como custo técnico a perda da capacidade de transporte e distribuição, bem como aquecimentos (perdas por efeito de Joule), perturbações e quedas de tensão em instalações e sistemas eléctricos.

Quem os produz:

As causas responsáveis desta saturação das instalações são as seguintes:

• Picos de exigência máxima de energia.
• Existência de potência reactiva.
• Existência de correntes harmónicas.
• Linhas com cargas desequilibradas.
• Utilização de receptores não eficientes.

Como se reduzem:
A redução dos custos técnicos realizam-se através de:

• Compensação de energia reactiva.
• Filtragem de harmónicas.
• Equilíbrio de fases.
• Amortização dos picos de exigência máxima e, na medida do possível, a sua relocação.
• Utilizando receptores eficientes.

O que abrange a melhoria dos custos técnicos:

• Menor consumo de energia.
• Maior rendimento das instalações através de um melhor aproveitamento das linhas de distribuição e transformadores.
• Redução de perdas e aquecimentos em linhas e equipamentos.
• Redução do número de avarias.
• Continuidade do serviço eléctrico.
• Redução dos custos económicos de exploração.

Custos económicos

Quais são:

Os próprios de uma factura não optimizada e os custos em consequência dos custos técnicos gerados. Podem classificar-se em dois tipos:

• Custos visíveis.
• Custos invisíveis.

1- Custos visíveis

Os que se deduzem da interpretação da factura eléctrica:

• Potência contratada inadequada.
• Tarifa eléctrica inadequada.
• Consumo horário de energia.
• Picos de exigência.
• Consumo de energia reactiva.

Como se reduzem
Através de um estudo da factura eléctrica podemos definir as acções adequadas para reduzir este custo global.

• Ajuste de potência contratada e, se possível, alteração de tarifa. Esta acção não representa praticamente qualquer custo. Não obstante, antes de realizar o reajuste de potência contratada ou de tarifa, recomenda-se que estude os processos e os consumos de energia para ver se a exigência se ajusta às necessidades reais.
• Eliminação da sobretaxa ou custo da energia reactiva através da sua compensação. Para tal, instala-se uma bateria de condensadores que, na maioria dos casos, se vai amortizando poucos meses após a montagem.
• Amortecimento dos picos de exigência máxima. Consiste em não ultrapassar o máximo de potência permitida pela empresa de fornecimento e, quando for possível, relocar as cargas no momento em que a exigência de energia seja menor.

2- Custos invisíveis

Quais são
– Todo o consumo de energia desnecessário. O custo que representa tanto em termo de potência, como de energia, de todos os consumos que não são realmente necessários ou que podem ser prescindíveis durante um certo tempo.
– Todos os que têm a sua origem nos custos técnicos e na utilização de receptores que gerem perturbações. Estes, não sendo evidentes, poderão representar um gasto importante para a empresa. Dividem-se, à vezes, em dois tipos:

• Custos em instalações eléctricas
  • Ampliação de instalações em consequência de:
    • Sobrecarga de linhas.
    • Sobrecarga de transformadores.
  • Perdas económicas devido a Joule na distribuição. Este conceito é especialmente importante na distribuição eléctrica e em indústrias com grandes distâncias de linhas.
  • Avarias em máquinas (motores, transformadores, variadores de velocidade, etc.) e equipamentos de controlo (computadores, PLC).
• Custos em processos produtivos
  • Paragens de instalações.
  • Perdas de produto não finalizado.
  • Custos adicionais em horas de mão-de-obra.

Como se reduzem

• Realizando um estudo de eficiência da empresa ou indústria.
• Através da correcção dos custos técnicos detalhados no ponto anterior.

O que abrange a melhoria dos custos económicos visíveis e invisíveis

• Menor consumo de energia.
• Diminuição da factura eléctrica.
• A não necessidade de investir nas instalações por falta de capacidade, devido a um mau rendimento.
• Melhoria da produtividade ao ter menor número de avarias e paragens.

Custos ecológicos

Quais são
As emissões de CO₂ produzidas pelo consumo de energia não necessária ou imprescindível.
Para dar uma ideia da magnitude, 1 MW·h gerado por energias fósseis abrange uma emissão de 1 tonelada de CO₂. Se falarmos em energia eléctrica mista gerada por energias primárias fósseis e renováveis o rácio é de aproximadamente 0,6 toneladas de CO₂ por cada MW·h.

Como se reduzem

Através de uma abordagem geral do consumo de energia global de uma indústria ou empresa.

Portanto, terá associada uma auditoria prévia que determine os seguintes pontos:

• Hábitos de consumo de energia.
• Estado das instalações.
• Instalação de equipamentos que permitam o controlo e a supervisão do consumo energético das instalações.
• Consumo de energia por cada piso ou área de trabalho.
• Que consumos de energia podem ser diminuídos.
• Que receptores devem ser substituídos por outros mais eficientes.

O que abrange a melhoria dos custos ecológicos

• Redução de emissões de gases de efeito de estufa.
• Diminuição de custos técnicos e económicos.

Legislação

Europa

• Energy Efficiency
• Energy Efficiency Directive
• Buildings
• European Union – Energy
• Research & Innovation
• EU Energy Efficiency Plan

Espanha

• Codigo Técnico de la Edificación
• RITE. Reglamento de instalaciones térmicas de los edificios
• Certificación energética de edificios
• Plan de Eficiencia Energética IDAE (E4)