GESTÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - ESTUDO DE CASO DA EMPRESA LWART PROASFAR QUÍMICA

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1 !"#! B(C 4-+-4ED(4-F-* %3, C, :-.(:-% GESTÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - ESTUDO DE CASO DA EMPRESA LWART PROASFAR QUÍMICA Rodrigo Fantini (UNESP) fantinni@hotmail.com Ulisses Coelho Jorge (UNESP) ucjucjucj@hotmail.com Eduardo José Pereira Martin (UNESP) edumartin@feb.unesp.br Jair Wagner de Souza Manfrinato (UNESP) jwsouza@feb.unesp.br José Alcides Gobbo Junior (UNESP) gobbo@feb.unesp.br Adão Francisco de Almeida Junior (UNESP) ajunior@lwartproasfar.com.br Com intuito de presenciar as oportunidades de redução de custos de energia e possibilidade de preservação do meio ambiente, foram analisadas as contas de energia da empresa Lwart Proasfar Química do ano de 2006, observando as tarifas de connsumo e demanda na ponta e fora de ponta. Para tanto será analisado o fator de potência, fator de carga, reativos excedentes de consumo e demanda.com base nos resultados obtidos, chegamos a conclusão que podemos ter uma economia significativa apenas alterando os contratos de demanda, eliminando ultrapassgens, ajustando fator de potência e realocando recursos para trabalhar fora do horário de ponta já que o custo da energia neste é muito superior. Vale também lembrar que esses fatores não influenciam na capacidade produtiva fabril. Palavras-chaves: Conservação de energia, contas de energia, demanda na ponta e fora de ponta e economia de energia

2 1. Introdução Segundo a enciclopédia Wikipédia (2007), o termo conservação de energia refere-se ao princípio da física que estabelece que a energia total do universo é constante, para qualquer sistema fechado. Dessa forma, a energia pode somente mudar de forma: energia cinética transforma-se em energia potencial, energia potencial transforma-se em energia cinética, energia interna transforma-se em calor ou trabalho. Assim, a energia não pode ser criada ou destruída, somente transformada. Na terminologia técnica da área de Engenharia, o termo conservação de energia refere-se a técnicas e procedimentos que visam reduzir o desperdício e o uso ineficiente da energia, principalmente elétrica, sem comprometer o conforto e/ou a produção. Em geral, o termo conservação está ligado ao uso racional da energia. De maneira genérica, a conservação de energia pode ser aplicada em diversos níveis, sendo estes citados a seguir: Eliminação de desperdícios; Aumento da eficiência das unidades consumidoras de energia; Aumento da eficiência das unidades geradoras de energia; Reaproveitamento dos recursos naturais pela reciclagem e redução do conteúdo energético dos produtos e serviços; Rediscussão das relações centro-periferia em setores como transporte e indústria; Mudança dos padrões de consumo em favor de produtos e serviços que requerem menor uso de energia. No Brasil, as primeiras iniciativas para desenvolver tecnologias de conservação começaram em 1975, com a organização de um seminário sobre o assunto pelo Grupo de Estudos sobre Fontes Alternativas de Energia (GEFAE) que resultou na implantação de um programa de financiamento, pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), de pesquisas sobre eficiência na cadeia de captação, transformação e consumo de energia. No entanto, somente dez anos mais tarde, segundo Moreira (1999) seria criado o Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica (Procel) vinculado ao Ministério de Minas e Energia pela Eletrobrás. Sua atuação inicialmente caracterizou-se pela publicação e distribuição de manuais destinados à conservação de energia elétrica entre vários setores sociais. A seguir, foi implementado um programa pedagógico junto às escolas de ensino fundamental, envolvendo uso de material didático e treinamento de professores. A partir de 1990, o Procel (2007) iniciou projetos e cursos técnicos para formar profissionais com competência específica na área. Em 1991, foi instituído, por decreto presidencial, o Programa Nacional da Racionalização do Uso de Derivados do Petróleo e Gás Natural (Conpet), para trabalhar sob a coordenação de um grupo composto por representantes de órgãos estatais e privados. Embora, atualmente, o consumo de petróleo e derivadas tenha um potencial de conservação em torno de 30%, o Conpet trabalha com o objetivo de um ganho de eficiência em torno de 25%. A área de atuação do Conpet abrange as instituições de ensino e os setores de transporte, industrial (melhoria ambiental e competitividade produtiva), residencial e comercial (uso de selos de eficiência para produtos), agropecuário (uso de óleo diesel) e geração de energia (termoelétricas). Apesar da existência desses programas, boa parte da população brasileira, 2

3 incluindo o setor comercial, ainda desconhece os conceitos relacionados à energia e os benefícios resultantes de práticas racionais no uso da energia. A importância do assunto emerge da análise do cenário energético mundial, onde se observa que, como insumo fundamental, há uma relação direta entre desenvolvimento humano e consumo de energia (75% da população mundial vive em países em desenvolvimento com uma significativa demanda reprimida) e que o aumento do consumo de energia, com base nos modelos atuais, implica uma série de investimentos que podem resultar em degradação ambiental (poluição, chuva ácida, destruição da camada de ozônio). Um outro cenário que vale a pena ressaltar e as mudanças que vem ocorrendo no setor elétrico brasileiro, refletindo uma tendência observada em diversos outros países, em relação às condições de funcionamento. Tais mudanças começaram a ser implementadas a partir de 1993, através da Lei n /93 e, posteriormente, com a Lei n /95 e Lei n /95 em De acordo com Pires et al. (2001), a Lei n /95 constituiu os pilares do funcionamento do novo modelo e do início do processo de privatização de ativos públicos, iniciado pela venda das distribuidoras federais e, posteriormente, acompanhado pela venda das empresas estaduais. Pires (1999) cita ainda que duas outras leis foram de grande importância para o novo modelo do setor. A Lei n /96, que, por ter criado a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), representou um marco na reforma regulatória do setor elétrico brasileiro, e a Lei n /98, que, entre outras coisas, definiu as regras de entrada de novas empresas, as tarifas e a estrutura de mercado. Essa lei ainda criou o Mercado Atacadista de Energia (MAE), que foi importante medida na direção de estimular a competição nos segmentos de geração e comercialização da energia elétrica (Ministério de Minas e Energia MME, 2003a). Dessa forma, desenvolver formas de garantir a energia necessária para as necessidades básicas bem como para propiciar melhorias do padrão de vida, segundo critérios racionais e adequados, é parte fundamental do processo de desenvolvimento sustentável. Esse trabalho tem como objetivo estudar todo o consumo energético da empresa Lwart Proasfar Química, através da análise das contas de energia pagas durante o ano de 2006, verificando todas as tarifas de consumo e demanda na ponta e fora de ponta. Para tanto analisaremos: fator de potência, fator de carga, reativos excedentes de consumo e demanda. Todos esses fatores, entre outros que analisaremos a seguir, são responsáveis direto para aumentar o potencial de economia energética dentro da empresa. A Lwart Proasfar Química é uma empresa localizada na cidade de Lençóis Paulista-SP, a qual atua na área de asfalto e pavimentação. No final desse trabalho serão apresentados o potencial de economia de energia e algumas sugestões que podem ser adotadas na empresa a fim de diminuir os desperdícios e os gastos com energia. 2. Definições Segundo ANEEL (2000) temos: Energia Ativa: é aquela que produz trabalho, por exemplo, a rotação do eixo de um motor. Energia Reativa: é aquela que não produz trabalho, mas é necessária para produzir o fluxo magnético necessário ao funcionamento dos motores, transformadores, etc. No entanto, a energia reativa "ocupa espaço" no sistema que poderia ser usado por mais energia ativa. 3

4 Energia Aparente ou Total: é a soma vetorial entre a energia ativa e energia reativa, sendo a energia total que um equipamento elétrico consome ou produz. Portanto, menos energia reativa implica em mais energia ativa disponível no sistema, além de reduzir perdas no sistema e nas instalações do cliente. Demanda (D): valor médio da potência utilizada P, em intervalos de tempo, como mostra a figura 1. No Brasil esse intervalo de tempo é de ¼ de horas. Segundo Medeiros Filho (1997), a demanda, ou potência média é expressa em KW e pode ser obtida dividindo-se a energia elétrica total absorvida pela carga, durante um determinado intervalo de tempo. P(t) P(kW) D ε (kwh) = D. t 0 t t (h) geralmente 1/4 hora Figura 1 Curva de Demanda Curva de Carga: é a Demanda em função do tempo, D=D(t) como mostra figura 2. Para o período T a ordenada max é denominada Demanda Máxima (DM). D D M D = D(t) 0 T t Figura 2 Curva de Carga A energia total consumida no período T será obtida pela equação (1) apresentada abaixo: ε = T D. dt 0 (1) A demanda média poderá ser obtida pela equação (2): T D ε = m T (2) 4

5 O Fator de Potência: é uma relação entre a energia ativa e a energia aparente ou total, ou seja: A legislação determina que o Fator de Potência deve ser mantido o mais próximo possível da unidade (1), mas permite um valor mínimo de 0,92. Se o Fator de Potência estiver abaixo desse mínimo, a conta de energia elétrica sofrerá um ajuste em reais, com base no seguinte cálculo: Acréscimo = Valor da fatura * [ 0,92 / fator de potência medido - 1 ] (4) Além das definições detalhadas acima, outros dois itens influem no cálculo final da conta de energia elétrica, sendo eles: Unidade de Faturamento de Demanda Reativa Excedente (UFDR) e Unidade de Faturamento de Energia Reativa Excedente. Abaixo seguem as formas de calculá-los: UFDR = DMCR * demanda faturada (5) onde DMCR = 0,92 * kw(média) (6) (0,92 1) UFER =. kwh( media) FP 3. Desenvolvimento 3.1. Materiais e métodos (7) Para nosso estudo, apresentaremos alguns conceitos abaixo que serão necessários para o entendimento e análise dos dados obtidos. Também será utilizada uma planilha para os cálculos, elaborada e disponível pela ENGECOMP, fabricante de equipamentos para gerenciamento e controle de energia elétrica e utilidades, que utilizará uma metodologia de auto-avaliação dos desperdícios de energia gerado na empresa Lwart Proasfar Química e nos mostrará o potencial de economia energética Coleta de dados FP =KWh KVAh Foram coletadas informações referentes à utilização de energia no ano de 2006 sobre os seguintes fatores: Consumo de energia ativa e reativa, demanda contratada e registrada, fator de potência, UFDR e UFER. As tabelas 1 e 2 mostram o consumo energético referente ao ano de 2006 FP (3) Mês jan/06 fev/06 mar/06 abr/06 mai/06 jun/06 Dem.Reg.F.Ponta kw Demanda Fat. kw 510,0 510,0 510,0 510,0 510,0 510,0 Fora de Ponta R$ 1.600, , , , , ,05 5

6 Dem.Reg.Ponta kw Demanda Fat. kw 450,0 450,0 468,0 450,0 472,0 450,0 Ponta R$ 7.742, , , , , ,26 Consumo kwh Fora de Ponta R$ , , , , , ,93 Consumo kwh Ponta R$ 3.292, , , , , ,01 Ultrapassagem kw 28,0 Ponta R$ 1.453,07 FER kvarh F.Ponta Ind. R$ 670,41 5,45 52, ,53 FER kvarh Ponta R$ 212,18 0,98 1,42 176,36 I.Pública/ICMS R$ 7.382, , , , , ,27 TOTAL R$ , , , , , ,41 Tabela 1 Consumo energético referente ao 1 semestre de 2006 Mês -- -> jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 Dem.Reg.F.Ponta kw Demanda Fat. kw 510,0 510,0 510,0 510,0 510,0 510,0 Fora de Ponta R$ 1.331, , , , , ,39 Dem.Reg.Ponta kw Demanda Fat. kw 453,0 450,0 450,0 450,0 450,0 450,0 Ponta R$ 7.914, , , , , ,45 Consumo kwh Fora de Ponta R$ , , , , , ,80 Consumo kwh

7 Ponta R$ 6.306, , , , , ,93 Ultrapassagem kw Ponta R$ FER kvarh F.Ponta Ind. R$ 188,93 2,11 664,93 FER kvarh Ponta R$ 6,00 94,41 I.Pública/ICMS R$ , , , , , ,63 TOTAL R$ , , , , , , Análise geral dos dados Tabela 2 Consumo energético referente ao 2 semestre de 2006 Após a obtenção dos dados apresentados nas Tabelas 1 e 2, obtivemos as percentagens de gastos para cada um dos itens: demanda, consumo, multas e outros (Tabela 3). Tabela 3 Divisão dos custos energéticos referentes ao ano de 2006 A seguir foram analisadas as demandas de ponta e fora de ponta, registrada e faturada durante o período estudado (Figura 4), deixando claras as falhas nas demandas contratadas. Figura 4 Gráfico mostra a demanda em kw referente ao ano de 2006 na ponta e fora de ponta Em seguida foram comparados os consumos em kwh nos períodos de ponta e fora de ponta, sendo notório o maior consumo no horário fora de ponta devido ao seu maior período durante o dia e também a energia ser mais barata. Porém a figura 5 nos mostra, principalmente, o 7

8 consumo regular de energia durante o ano todo tanto no horário de ponto quanto fora de ponto. Figura 5 Gráfico mostra os consumos em kwh referente ao ano de 2006 na ponta e fora de ponta O fator de potência que, em muitos estabelecimentos são causadores de uma elevação na conta de energia elétrica, no caso estudado esteve sempre acima do valor tolerado (0,92), demonstrando uma linearidade, tanto no período de ponta como no período fora de ponta (Figura 6). Porém, nossa planilha de cálculo constatou pequenos problemas referentes ao F.P. que não são mostrados no gráfico abaixo devido serem pontuais e não afetarem a média do fator de potência mensal. Figura 6 Fator de potência referente ao ano de 2006 na ponta e fora de ponta Após análise de todos os dados, relatamos na Figura 7 as possibilidades de economia, caso fizéssemos todas as devidas alterações relatadas no gráfico. Figura 7 Oportunidades de economia de energia por período 8

9 As oportunidades constatadas na Figura 7 foram, então, agrupadas para um cálculo final da possibilidade de economia de energia de acordo com a planilha fornecida pela ENGCOMP. (Tabela 4). Tabela 7 Potencial de Economia de energia e as oportunidades geradas durante o ano de Resultados e conclusões Tendo em vista os dados apresentados acima se nota na empresa Lwart Proasfar Química, um potencial de economia de energia significativo. De acordo com os cálculos da planilha elaborada pela ENGECOMP (2006), fabricante de equipamentos para gerenciamento e controle de energia elétrica e utilidades, tendo como base de cálculo consumo de energia ativa e reativa, demanda contratada e registrada e fator de potência, tivemos para o ano de 2006 um potencial de economia na ordem de R$ ,56, como mostrado na Tabela 7. Os fatores que representam esse potencial e necessitam de melhorias são: contratos de demanda na ponta e fora de ponta, eliminação de reativos excedentes de demanda e de consumo e eliminação de multas por ultrapassagem. Algumas recomendações foram dadas aos colaboradores da empresa a fim de diminuir os gastos energéticos. São elas: Planejamento das instalações elétricas da fábrica Redução do consumo de energia no horário de ponta, devido ao fato da energia poder custar até seis vezes mais neste horário. Melhor distribuição dos consumos energéticos, para evitar os picos. Sugerimos ao gestor de uma determinada área que evite ligar vários motores ao mesmo tempo, fator esse que estava proporcionando os picos de demandas. Conscientização da importância de se economizar energia em uma empresa e da escassez de suas fontes. Sugerimos que fossem elaboradas palestras, cartazes, folhetos e informativos e que fossem envolvidos todos os integrantes da empresa desde os diretores até os operadores de chão de fábrica (que estão diretamente ligados com os maiores consumidores da empresa que são os motores). E, em um grau mais avançado, a formação da CICE (Comissão Interna de Conservação de Energia). Em suma, pudemos observar uma grande oportunidade de redução nos custos com contas de energia elétrica da empresa, além da oportunidade de preservação do meio ambiente, o qual é fundamental para uma organização ciente dos seus deveres ambientais. Referências ANEEL, Condições gerais de fornecimento de energia elétrica. Resolução 456/2000. DIAS, A. R. et. al. Conservação de energia: conceitos e sociedade. Núcleo de Estudos e Pesquisas em Educação Tecnológica Centro Tecnológico - Universidade Federal de Santa Catarina ELETROBRÁS / PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica < Acesso em 16/10/

10 ENGECOMP, Gerenciamento de Energia e Utilidades. < Acesso em 12/08/2006. MEDEIROS FILHO, S. Medição de Energia Elétrica. Livro Técnico Científico. Editora S.A. 4ª Edição, p MOREIRA, V.A. Iluminação Elétrica. Conservação de Energia na Iluminação. Editora Edgard Blucher LTDA, 1ª edição, p , PIRES, J. C. L. O processo de reformas do setor elétrico brasileiro. Revista do BNDES. Rio de Janeiro, v. 6, n. 12, p , dez PIRES, J. C. L.;GOSTKORZEWICZ, J.; GIAMBIAGI, F. O cenário macroeconômico e as condições de oferta de energia elétrica no Brasil. Rio de Janeiro: BNDES, mar WIKIPÉDIA (2007). A Enciclopédia Livre. < Acesso em 20/02/