InovEnergy - Objetivos

Transcrição

1 Refrigeração: Impacto na Atividade Agroalimentar InovEnergy Caraterização Energética de Unidades Industriais do Setor Agroindustrial Utilizadoras de Frio L. Pinto de Andrade, J. Nunes, L. Neto, C. D. Soares, C. Domingues

2 InovEnergy - Objetivos Caraterizar em termos energéticos unidades industriais do Setor Agroindustrial utilizadoras de frio; Desenvolver soluções que promovam a eficiência energética dessas unidades e, consequentemente, a qualidade do ambiente e o aumento da competitividade do setor.

3 Principais Motivações Consumos energéticos elevados no setor; Utilização de tecnologias de frio pouco eficientes; Margem elevada de progresso e de ganhos potenciais

4 Equipa constituída por 8 instituições: 5 instituições de ensino superior, 2 entidades de I&DT e 1 Associação; Oito instituições com ligações aos domínios de conhecimento e às fileiras do projeto e distribuídas pelas NUTSIIdoNorte,CentroeAlentejo; Equipa multidisciplinar que permite assegurar uma abordagem holística à problemática da eficiência energética no setor das indústrias agroalimentares. Rede de Parceiros

5 Empresas de 6 Fileiras da Indústria Agroalimentar

6 Abrangência Territorial Projeto de Abrangência multi-regional Regiões de Convergência: NUTS II Norte, Centro e Alentejo

7 Tarefas a Desenvolver Caraterizaçãodas fileiras e dos sistemas de transporte de produtos perecíveis; Avaliação do impacto da utilização de tecnologias de frio emergentes; Análise dos efeitos induzidos no ambiente; Construção, implementação e validação de um algoritmo de análise; Avaliação, análise e projeção do impacto do projeto nas diferentes fileiras; Divulgação e disseminação dos resultados. Levantamento de informação através de inquéritos presenciais: Caraterísticas gerais das empresas; Quantidades e custos energéticos; Quantidades de matérias primas e produção; Caraterísticas dos sistemas de frio. Amostra constituída por 252 unidades industriais 42 por fileira. Realização de auditorias energéticas Amostra: 84 unidades industriais 14 por fileira.

8 Principais Outputs Realização de workshops setoriais; Vídeo promocional dos resultados do projeto; Disponibilização de uma ferramenta de apoio à tomada de decisões estratégicas, a nível empresarial; Publicação do documento Manual de Boas Práticas para melhoria da eficiência energética das empresas do setor agroindustrial e outras publicações técnico-científicas.

9 Resultados preliminares do projeto InovEnergy

10 A Importância da Refrigeração no setor Agroalimentar Retarda o desenvolvimento de microorganismos; Controla as reações enzimáticas dos produtos e a obtenção de caraterísticas organolépticas dos mesmos (ex. cor, sabor, aroma); Inibe as reações de respiração dos produtos vivos (frutas e legumes) proporcionando o aumento de vida útil e qualidade; Aumenta o período de conservação dos produtos proporcionando uma melhoria de economia dos produtores e uma redução de perdas.

11 Consumo de Energia no Setor Agroalimentar Em 2009, o consumo de eletricidade em alimentos e bebidas traduziu-se em 157,555 Tep (13% do total da energia elétrica gasta na indústria de transformação); Verificou-se um aumento do consumo de 17,1% entre 2000 e 2009; Em Portugal existe legislação para incentivar a redução do consumo de energia: Sistema de Gestão de Consumos Intensivos de Energia (SGCIE);

12 Consumo de Energia no Setor Agroalimentar SGCIE engloba consumidores intensivos de energia, com consumo anual de mais de 500 Tep (obrigação de apresentação de planos de racionalização de energia à autoridade competente); As indústrias Agroalimentares são normalmente pequenas e micro empresas e apenas uma pequena percentagem (cerca de 10%) estão abrangidas pelo referido regulamento; As restantes 90% de indústrias Agroalimentares, não aplicam qualquer regulamentação para incentivar a eficiência energética, e não se sabe como usam a energia consumida.

13 Análise dos dados recolhidos Inexistência de dados estatísticos e indicadores gerais e energéticos para estas fileiras; Grande concentração das indústrias agroalimentares na Região Centro; Necessidade de construir indicadores de referência (benchmarking) para desenvolver ferramentas indispensáveis para o desenvolvimento das empresas e melhorar a sua competitividade; O presente estudo baseou-se na informação obtida junto de 36 empresas agroalimentares de 6 fileiras distintas, referente ao período de 1 ano (2010).

14 Localização das Empresas Localização das Empresas Distribuição das empresas por Concelho Anadia 4% 4% 4% 7% 4% 4% 7% Castelo Branco Coimbra Covilhã Distribuição das empresas por Distrito 4% 4% 7% 4% 7% 4% 3% Aveiro Castelo Branco Coimbra 52% Fundão Idanha-a-Nova Mação Monforte Sabugal Vila de Rei Vila Velha de Ródão 81% Guarda Portalegre

15 Número de Trabalhadores Número de Trabalhadores De acordo com o Manual de Frascati (OCDE, 2002), foram consideradas 5 classes para registar o número de trabalhadores: Classes do número de trabalhadores A maioria das empresas analisadas tem ao seu serviço entre 10 e 49 trabalhadores. A amostra considerada apresenta em média 15 trabalhadores por empresa num total de % 57% Número de trabalhadores por classe 39% [1;9] [10;49] [50;99] [100;249] [250;499]

16 Dimensão das Empresas As pequenas empresas surgem em maior número, seguindo-se das microempresas e por último, as médias empresas. 4% 41% Micro 55% Pequena Média

17 Consumos Consumo médio de kwh / ano por fileira Média kwh/ano Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos Fileira

18 Material de construção das câmaras de refrigeração A fileira dos vinhos não se enquadra neste âmbito uma vez que o vinho é refrigerado em cubas de inox. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Horto. Latic. Distrib. Carnes Alvenaria com revestimento de cortiça Painel Sandwich com isolamento em poliuretano

19 Temperaturas das câmaras de refrigeração 15 Média das Temperaturas e respetivo Desvio Padrão Temperatura [ºC] Horto. Latic. Distrib. Carnes Fileira Média das Temperaturas (+) Média das Temperaturas (-)

20 Humidades das câmaras de refrigeração Média das Humidades e respetivo Desvio Padrão Humidade 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Horto. Latic. Distrib Carnes Fileira Média de Humidades

21 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Caraterísticas dos sistemas de frio Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos Arrefecimento por Circuito Indireto Unidades Compactas Grupo de Condensação Central Frigorífica por Expansão Direta Unidades Individuais por Expansão Direta

22 Volume do espaço refrigerado [m 3 ] 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% [750;900[ [600,750[ [450,600[ [300,450[ [150,300[ [0,150[ 20% 10% 0% Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos

23 Consumos médios anuais de energia kwh kwh Euros 0 Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos 0

24 Consumo médio anual de energia por volume médio de espaço refrigerado Média kwh/ano m 3 kwh / ano m3 0 Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos 0

25 Consumo médio de energia por quantidade de produto vendido, por ano Média kwh/ano kwh / ano Ton / ano (m3/vinhos) 0 Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos 0

26 Tipos de Compressores utilizados por fileira 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Alternativos Semiherméticos Alternativos Abertos Alternativos Herméticos 20% 10% 0% Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos

27 Tipos de Fluidos Refrigerantes utilizados por fileira 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% R404A R22 Água + Glicol Água 20% 10% 0% Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos

28 Caso particular no setor das Carnes

29 Fluxograma de um Processo Produtivo

30 Sistemas de Refrigeração Utilizados Sistemas convencionais: Câmara de congelação /armazenamento, Descongelação; Salga; Estabilização Final; Conservação do produto final. Unidades de tratamento do ar: Pós Salga; Secagem; Estufagem.

31 Unidades de Tratamento do Ar Compressor; Evaporador (1 ou 2 unidades); Condensador; Resistência Elétrica; Ventilador Centrífugo; Entradas de ar e condutas de saída; Sistemas de Controlo.

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33 Amostra Teve como base 9 indústrias que se dedicam ao fabrico de presuntos, localizadas no interior da região centro; Foram consideradas indústrias que têm como principal atividade o fabrico de presuntos, seja na forma de pernas inteiras ou presunto cortado.

34 Localização Geográfica das Indústrias da Amostra

35 Parâmetros Medidos Construção de indicadores específicos de consumo de energia Consumo de Energia (kwh/ano) Indicador do consumo de energia por m 3 (kwh/m 3 ) Potência Instalada (kw) Matérias primas e produção (tonmp) Potência do Compressores (kw) % da Potência dos Compressores (%) Consumo Específico de Energia - CE (kwh/tonmp) Volume da Câmaras (m 3 )

36 Equipamentos e Técnicas de Medição Para medir a temperatura do ar e a humidade, utilizou-se um equipamento de medição digital multi-funções (Testo), e para medir a temperatura das superfícies utilizou-se uma sonda termopar tipo K; Recorreu-se ao uso de uma pinça amperimétrica para medir a intensidade da corrente de entrada e tensão eléctrica do motor do compressor, para posterior avaliação da potência eléctrica; Efetuou-se uma análise do perfil de consumo de electricidade com recurso a um analisador de energia (Elcontrol); As dimensões físicas do espaço refrigerado (câmaras de refrigeração e congelação) foram calculadas usando um medidor de distância de infravermelhos; Por forma a medir as diferenças de temperatura nas superfícies, utilizou-se uma câmara de termografia (testo 880-2).

37 Resultados para o fabrico de presunto Unidade Industrial Matéria Prima [kg] Volume total das câmaras [m3] Consumo Energia [kwh] CE [kwh/tonmp] , , , , , , , ,4

38 Consumo de Energia Elétrica vs. Matéria Prima Processada Verifica-se um aumento do consumo de energia eléctrica com o aumento da matériaprima processada; O consumo de energia eléctrica não apresenta um comportamento uniforme, o que pode indicar diferentes utilizações da energia pelas indústrias.

39 Relação entre o Volume Total das câmaras e a Matéria Prima Processada Existe uma ampla variação na taxa de ocupação do volume das câmaras; A utilização de câmaras com carga parcial pode indicar um sobredimensionamento das mesmas ou uma inadequada gestão de negócios.

40 Relação entre a Potência Instalada e a Matéria Prima Processada A potência instalada nas Indústrias que compõem a amostra varia entre 116 kw e 465 kw, e a potência total de compressores de refrigeração de cada unidade situa-se entre 101 kw e 346 kw; Os compressores usados nos sistemas de refrigeração representam uma parcela significativa da capacidade instalada nessas unidades, atingindo um valor entre 60-87% da potência instalada.

41 Consumo Específico de Energia das Indústrias Transformadoras de Carne 2500 SEC (kwh/ton) SEC Plant (kwh/ton) SEC average=1208 (kwh/ton) SEC Ref=480 (kwh/ton) 0 Plant- 1 Plant- 2 Plant- 3 Plant- 4 Plant- 5 Plant- 6 Plant- 7 Plant- 8 Plant- 9 A média do Consumo Específico das indústrias da amostra é de 1208 kwh / tonmp; A média do Consumo Específico de referência (Espanha) é de 480 kwh/tonmp (utilizando as condições ambientais naturais (câmara de secagem) nas etapas de secagem e estufagem).

42 Poupança de Energia Nas indústrias que compõem a amostra, foram observados valores variáveis para o Consumo Específico de Energia; A poupança de energia em relação ao Consumo Específico médio é de 16,7% (valor alcançado se as indústrias consumidoras de energia acima do valor médio do Consumo Específico pretenderem chegar a esse valor); Relativamente ao valor de referência (Espanha) a poupança de energia é ainda maior, embora neste país seja comum utilizar as condições ambientais naturais para realizar a secagem e a estufagem.

43 Principais deficiências encontradas que contribuem para a redução da eficiência energética das indústrias Agroalimentares Grupos condensadores instalados em espaços fechados e em sótãos muito quentes; Cobertura da infra-estrutura inadequada (metal e cimento); Unidades de Tratamento de Ar instaladas ao ar livre e expostas ao sol, e com condutas de insuflação de ar com isolamento deficiente; Condutas de aspiração do fluido com isolamento deficiente ou inexistente (sobreaquecimento elevado); Manutenção insuficiente na área da refrigeração; Utilização de câmaras com carga parcial.

44 Isolamento deficiente nas condutas de insuflação de uma unidade de secagem

45 Considerações Finais Existe um potencial para a poupança de energia de 16,7%, que pode ser alcançado otimizando a gestão energética; Dentro da fileira das carnes, as indústrias que se dedicam ao fabrico de presuntos são as que têm um maior consumo específico de energia e devem ser estas a requerer maior atenção relativamente à eficiência energética; Com intuito de melhorar a eficiência energética, a atenção deve estar direcionada para o processo produtivo de fabricação dos presuntos, manutenção e substituição de equipamentos de refrigeração obsoletos, assim como para o bom isolamento das condutas de ar e infra-estruturas.