METODOLOGIA DE SISTEMATIZAÇÃO DE AÇÕES PARA CONSERVAÇÃO E EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA COMO SUPORTE A COMPETITIVIDADE EMPRESARIAL

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1 ! "#$ " %'&)(*&)+,.- C)D 5.,.5FE)5.G.+ &4- (IHJ&?,.+ /?<>=)5.KA:.+5MLN&OHJ5F&4E)2*EOHJ&)(IHJ/)G.- D - ;./);.& METODOLOGIA DE SISTEMATIZAÇÃO DE AÇÕES PARA CONSERVAÇÃO E EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA COMO SUPORTE A COMPETITIVIDADE EMPRESARIAL Maria Betania Gama Santos (UFCG) betaniagama@ig.com.br Ivanildo Fernandes Araujo (UFCG) ifaraujo@uol.com.br Agostinho Nunes da Costa Lira (UFCG) agostinho.nunes@bol.com.br Lívio José da Silva (UFCG) liviosilva@uol.com.br Egidio Luiz Furlanetto (UFCG) elfurlanetto@terra.com.br Neste trabalho é apresentada uma metodologia de sistematização de ações mais eficientes mediante aplicação de uma estratégia de conservação de energia e eficientização energética, baseada na eliminação do desperdício de energia elétrica. Emm uma empresa, a questão energética é posta em termos de confiabilidade no fornecimento, competitividade nos preços, maximização nos processos de transformação e utilização de forma eficiente, racional e econômica da energia, como insumo básico. A metodologia adotada, consta de três etapas: diagnóstico dos desperdícios encontrados, análise dos dados obtidos e proposição de medidas de conservação de energia e eficientização energética, adaptadas à realidade cotidiana de uma empresa do setor hoteleiro, localizado em Maceió, AL. Após o levantamento sistemático das cargas e avaliação das necessidades energéticas, foi calculado o potencial de economia anual de energia, referenciado a cada uso final analisado, e o retorno do investimento. Conclui-se que é possível obter uma redução de aproximadamente 30% na fatura de energia elétrica. Palavras-chaves: Conservação de energia, gestão de energia, competitividade.

2 1. Introdução Para atendimento da demanda crescente, o setor elétrico brasileiro necessita de investimentos elevados, justamente num momento em que os recursos se apresentam escassos, o que resulta na necessidade de aplicação racional dos mesmos. Assim, toda e qualquer ação que resulte em diminuição de investimento, sem perda de confiabilidade e que também contribua para a redução das despesas com energia elétrica por parte dos consumidores, deve ser incentivada e implementada. Para uma empresa do setor hoteleiro, a questão energética é posta em termos de confiabilidade no fornecimento, competitividade nos preços, maximização nos processos de transformação e utilização de forma eficiente, racional e econômica desse insumo básico que é a energia. Em termos práticos, uma das estratégias de eficientização passa pelo diagnóstico energético, também conhecido como auditoria energética, que consiste no levantamento de dados e informações sobre o suprimento e usos finais de energia no processo produtivo da empresa, com vistas à avaliação da situação atual, pontos positivos e pontos negativos, que permita a definição objetiva de ações de melhoria a serem conduzidas (PROCEL, 2001). Tendo por objetivo identificar medidas que podem ser adotadas para baixar o consumo de energia, com a adoção do diagnóstico energético procura-se adequar a utilização da energia nos diversos períodos de tempo e sinalizar a necessidade de um gerenciamento adequado. Segundo Shoeps, C.A & Rousso, J. (1995), eliminar desperdícios, utilizar equipamentos mais eficientes e adotar um bom gerenciamento da energia, certamente são ações que permitem ao empresário reduzir as despesas com energia, sem abrir mão da produtividade, e ganhar competitividade no mercado. 2. Metodologia Neste trabalho é apresentado um estudo de caso realizado em um hotel, localizado em Maceió, Alagoas. A metodologia empregada envolveu três etapas: o diagnóstico dos desperdícios encontrados, a análise dos dados obtidos e a proposição de medidas para adaptar a necessidade de conservação de energia e eficientização energética à realidade cotidiana da edificação sob estudo (SANTOS, 2002). A fim de facilitar e organizar todo o processo de aplicação desta metodologia as variáveis envolvidas na eliminação de desperdícios de energia foram reunidas em quatro grupos: construção, equipamentos, usuários e utilização. Devido a esta multiplicidade e diversidade dos parâmetros envolvidos, ao pensar num programa de combate ao desperdício, sugere-se um procedimento de análise específico que correlacione os quatros grupos citados, de uma forma bidirecional, pois toda ação aplicada a uma variável de um determinado grupo terá seu efeito condicionado à situação das variáveis dos outros grupos. A etapa inicial consiste no levantamento arquitetônico detalhado das edificações a serem estudadas, para conhecimento das condições iniciais de cada variável envolvida. Engloba principalmente o levantamento dos equipamentos e instalações existentes, bem como dos usuários e das variáveis que eles irão controlar. 2

3 Para facilitar e organizar sua aplicação convém que todo o processo de aplicação seja registrado passo a passo. Podem-se utilizar tabelas com cadastro de equipamentos elétricos, por uso final de energia elétrica: equipamentos de iluminação, força motriz, refrigeração, aquecimento, condicionamento de ar, computadores e outros usos. O passo seguinte consiste em identificar os desperdícios e o potencial de economia de energia associado à eliminação destes. Esta determinação é feita comparando-se a situação inicial com a situação ideal ou pretendida, para cada variável controlada, determinando então a redução no consumo de energia elétrica. A terceira etapa consiste em determinar quais as atitudes a serem tomadas para se atingir a redução no consumo calculado no passo anterior, organizando um programa de ações. Nessa etapa, para cada variável deverá ser determinado pelo menos uma ação, sendo que uma mesma ação poderá ser determinada para mais de uma variável. Em seguida devem ser implementadas as medidas propostas, e iniciar a fase de acompanhamento das mesmas. Durante o acompanhamento deverá ser verificado se as medidas tomadas estão surtindo o efeito esperado e quais os locais onde isto não ocorre. Finalmente, os resultados obtidos nos trabalhos desenvolvidos serão repassados através de treinamento destinado à capacitação de recursos humanos locais, que funcionem como agentes multiplicadores em administração de energia elétrica. 3. Dados da empresa pesquisada Localização: Número de apartamentos 104 Taxa média de ocupação anual 60% Maceió - AL Consumo anual médio em (kwh) ,33 Demanda média registrada (kw) 196 Potência instalada (kva) 300 Custo anual de energia (R$) ,76 Custo unitário de energia (R$/MWh) 113,50 Consumo por taxa de ocupação (kwh) 1.265, Gerenciamento da energia O hotel sob estudo ainda não dispõe de uma estrutura de informações que efetivamente subsidie uma gestão eficiente de energia. A empresa pratica somente a manutenção corretiva, o que inviabiliza qualquer análise mais detalhada do desempenho dos equipamentos elétricos. Considerando os usos de energia como iluminação, ar condicionado, motores, refrigeração, aquecimento, computadores e outros, constatou-se que a administração do hotel não avalia sistematicamente o rendimento e a eficiência desses equipamentos; o que poderia ser feito mediante medições de uso e perdas. Igualmente, ainda não são analisados, de forma integrada, os efeitos dos usos finais da forma de energia que utiliza Análise da demanda 3

4 A demanda do hotel varia entre os períodos de alta e baixa temporada. Na alta temporada, a máxima demanda registrada foi de 230 kw.na baixa temporada, uma demanda de 365 kw foi registrada. Efetuada uma investigação para detecção deste aumento de demanda, conclui-se que o mesmo foi ocasionado por um curto-circuito no quadro geral de baixa tensão. Como a causa do distúrbio foi identificada, sugeriu-se que a administração da empresa solicitasse a revisão desse parâmetro. Assim, caso essa solicitação venha a ser atendida, o faturamento da demanda teria um decréscimo médio mensal de R$ 404,86, sendo também possível reaver o que foi pago de forma adicional, o que pode proporcionar uma economia anual de R$ 4.647, Análise de consumo Efetivamente, o consumo somente poderá ser reduzido alterando a quantidade de energia consumida. Para que isso aconteça, deverão ser tomadas medidas administrativas/operacionais para eliminação dos desperdícios e, posteriormente, investir em lâmpadas, luminárias, reatores e equipamentos elétricos mais eficientes, que consumam menos energia para realizar, no mínimo, o mesmo trabalho Fator de carga A avaliação do fator de carga (FC) se constitui num indicativo mensal de como a energia elétrica é consumida. Quanto maior for o fator de carga, melhor será a utilização das cargas elétricas, ao longo do tempo, e menor o custo médio do quilowatt-hora consumido. O fator de carga de um hotel tem uma forte influência da sua taxa de ocupação, mas é possível obter-se uma sistemática de operação que propicie um uso racional de energia. A princípio, é possível repetir uma sistemática operacional de modo a manter-se o fator de carga em um mesmo nível para os períodos de alta e baixa estação. Para efeito de avaliação, considera-se: Alta estação os meses de dezembro, janeiro, fevereiro, março e julho. Baixa estação, abril, maio, junho, agosto, setembro, outubro e novembro. Assim, tem-se para a alta estação um fator de carga (FC) de 66% e para a baixa estação um fator de carga (FC) de 61%, como os melhores valores registrados. Utilizando esses valores de fator de carga e os consumos registrados mês a mês, tem-se uma economia anual de R$1.595, Fator de potência O fator de potência é uma indicação de como o consumidor está utilizando a energia fornecida pela concessionária. No caso específico do hotel sob estudo, verificou-se que o mesmo encontra-se, na maioria dos meses, abaixo do mínimo exigido na legislação, o que permite à concessionária faturar o excedente reativo, indutivo ou capacitivo, sendo 0,92 o valor mínimo de referência. Assim, nesses meses é cobrado um ajuste devido ao excedente de energia reativa que transita no sistema. O montante de energia reativa reprimida, correspondente ao excedente de consumo de energia reativa, registra uma média mensal de 5.113,24 kwh, totalizando uma economia anual de R$ 3.669,18. Com a correção do fator de potência mensal não precisará ser pago o excedente de energia reativa, que nos horizontes desta análise totalizaram R$ 3669,18 anuais Cadastro dos equipamentos por uso final de energia. 4

5 Foram cadastrados em planilhas, quantidades, tipos, localização e tempo de funcionamento dos seguintes equipamentos de uso final de energia elétrica: iluminação, aquecimento, refrigeração, motores, ar condicionado, computadores e outros usos Curvas de carga No item anterior, identificaram-se as potências e os intervalos de tempo em que ocorrem as diferentes atividades do hotel, por uso final. Essa metodologia busca estratificar a ocorrência de modulação do funcionamento diário, a sazonalidade e outras avaliações que possam definir as curvas de funcionamento dos diversos segmentos do uso final. Essas informações são fundamentais para o estabelecimento das curvas de carga, que certamente permitirão extrapolar para um período inteiro, as alternativas de eficiência energética possíveis de serem adotadas. Para este fim, instalou-se um medidor universal de grandezas MUG, fabricante IMS, o que permitiu a verificação das seguintes grandezas: potência ativa, reativa e fator de potência, tensão e corrente nas fases, programado para registro de 15 em 15 minutos, durante uma semana típica, de quinta-feira à sexta-feira, nos períodos de ponta e fora de ponta Transformador De acordo com a NBR 5440/1987, para um transformador de 300 kva as perdas totais máximas são de 4480 W. No caso da adoção de um transformador de 225 kva, essas perdas cairiam para 3600 W, resultando uma economia de 641 kwh/mês Iluminação A redução do consumo de energia elétrica decorrente do uso de lâmpadas, passa invariavelmente pelas condições de uso da iluminação natural. A iluminância natural deve ser utilizada no maior tempo possível. Paredes e tetos devem ser pintados com cores claras para diminuir a necessidade de iluminação artificial. As substituições de luminárias e lâmpadas que foram feitas têm como objetivo a redução do consumo sem diminuir os seus benefícios. Foi feita uma vistoria nas instalações e cadastrados os tipos de lâmpadas utilizadas, seguida de medição das grandezas referentes aos níveis de iluminamento dos ambientes, utilizando-se luxímetro digitais. A partir dos dados obtidos, foram recomendados os seguintes procedimentos: Substituição de lâmpadas incandescentes de 60W, 40W e 25W por lâmpadas fluorescentes compactas de 15W, que são mais eficientes, de maior durabilidade e que produzem o mesmo fluxo luminoso, com reatores eletrônicos de alto fator de potência. Substituição de luminárias com lâmpadas fluorescentes convencionais de 40W e 20 W e reatores de baixo fator de potência, por luminárias e lâmpadas fluorescentes de 32W e 16W, respectivamente, de maior eficiência, e reatores eletrônicos de alto fator de potência. De acordo com o levantamento, conclui-se que o consumo de energia elétrica da iluminação corresponde a ,89 kwh/mês, representando 10,75% do uso final de eletricidade comprada da concessionária. Com investimento para economia neste setor, é possível obter-se um ganho de 6.398,03 kwh, equivalente aproximadamente a 61% de redução da carga instalada de iluminação Aquecimento Os chuveiros elétricos devem ser substituídos por um sistema alternativo de aquecimento de água utilizando energia solar. A cocção elétrica é um processo que consome muita energia. Na cozinha existem dados 5

6 escassos sobre o consumo especifico de equipamentos elétricos. Sugere-se a implantação de medidas operacionais de redução de consumo que estão relacionadas com o processo de uso dos equipamentos. Na cocção não foi proposto substituição nem retrofit de equipamentos Refrigeração Além de ser importante, a refrigeração é imprescindível para a conservação dos alimentos perecíveis e são necessárias algumas medidas operacionais de utilização, para diminuir o consumo de energia elétrica nos equipamentos. Neste segmento não foi proposto substituição nem retrofit de equipamentos. Entretanto, é fundamental difundir que reduzir o consumo com refrigeração não significa diminuir o nível de refrigeração Motores Os motores representam 9,53 % do consumo de energia do Hotel e as medidas práticas possíveis para a redução do consumo incluem não só substituições por equipamentos eficientizados, como mudanças no modo de utilizá-los, o que poderá acarretar uma economia de energia elétrica na ordem de 4,5 % Ar condicionado O sistema de ar condicionado tem expressiva participação no consumo de energia elétrica do Hotel (59,49 %) e assim possibilita também uma maior economia em quantidade de kwh. O sistema atual é de aparelhos de janela individuais nos apartamentos e na administração e de semi-centralização (tipo self-contained) nos espaços coletivos, como restaurante, piano s bar e centro de convenções. A economia estimada, com o sistema individualizado, será de ,03 kwh, correspondendo a 20,18 % do consumo atual. Com a substituição do sistema de ar condicionado e com as demais sugestões de eficiência energética implantada, o peso desta carga no consumo total passa a ser de 61,06 %, mostrando que a operação otimizada do mesmo é de final importância na conta de energia mensal Computadores De acordo com o levantamento e informações prestadas pelos usuários, calcula-se que o consumo de energia elétrica dos computadores e acessórios periféricos corresponde a aproximadamente 289,07 kwh/mês, representando 0,3 % do uso final de eletricidade comprada à Concessionária. Sugere-se como medida de economia, a utilização de gerenciadores de energia, existentes em alguns PC s que possuem o logotipo do Energy Star, estimando-se uma economia de 154,28 kwh/mês, ou 0,16 % no consumo total. 4. Avaliação Econômico Financeira Alterações que demandem investimentos adicionais devem ser avaliadas com mais detalhes, no que se refere à sua atratividade econômica. Deve-se também salientar que tais avaliações precisam levar em conta a imagem da empresa, a disponibilidade ou não de recursos, a confiabilidade dos equipamentos, garantias, assistência técnica, flexibilidade para modificações futuras e treinamento ou adaptação dos operadores. A seguir, são apresentados os cálculos relativos aos investimentos necessários: Iluminação substituição, com mão-de-obra da casa, de luminárias, lâmpadas e reatores R$ 6

7 32.277,00. Capacitores instalação de um banco de capacitores de 45 kvar, com seis estágios de 7,5 kvar, automático, incluindo mão-de-obra R$ 3.922,00. Ar Condicionado substituição de metade dos aparelhos individuais de ar condicionado R$ ,00. Aquecimento Solar instalação de sistemas de coletores solares em substituição aos chuveiros elétricos ainda existentes R$ ,00. Motores aquisição e instalação de um conjunto motor-bomba de 5 HP, trifásico, de alta eficiência R$ 800,00. Total do investimento R$ , Método da Taxa Simples de Retorno Consiste na determinação de qual percentual do investimento que retorna anualmente sob forma de economia. Não é levada em conta a forma de distribuição do fluxo de caixa ao longo do tempo, uma vez que não são considerados juros no período. Tem assim as desvantagens de não considerar o custo do dinheiro e de não servir para comparar opções com fluxos de caixa muito diferentes. TSR= RA/I TSR = Taxa Simples de Retorno RA = Receita Anual decorrente do investimento I = Investimento TSR = ,00 / ,00 TSR = 0,2968 ou 29,68 % ao ano Nesse caso, o retorno de investimento previsto é de 3 anos e 3 meses. 5. Conclusões Feita toda a avaliação conforme os objetivos deste diagnóstico, determina-se o potencial total de economia anual de energia, fazendo referência a cada segmento analisado, conforme apresentado na Tabela 1. Segmento Consumo atual kwh Consumo futuro (kwh) Economizado % Iluminação Computadores Aquecimento Ar Condicionado Refrigeração Motores Outros Perdas ,89 289, , , , ,83 840, , ,86 289, , , , ,47 840, , , , , , ,00 60, ,65 20, , ,62 Total , , ,82 21,96 Tabela 1 - Economia de energia por segmento de consumo Pelos números da Tabela 1 pode-se verificar que é possível uma economia total de 21,96%, 7

8 sem considerar a eficiência na implantação das recomendações de ordem técnica/operacional. O maior percentual de economia de energia está na iluminação (60,96 %). Entretanto, ao se considerar o volume de energia economizada, a maior redução pode ser conseguida no sistema de ar condicionado. A economia de energia chega a 20,18 %. Na Tabela 2 são apresentadas as grandezas e os custos médios de energia. Referência Atual Proposto Demanda (kw) Consumo (kwh) Fator de Potência (%) Fator de Carga (%) Valor da Conta (R$) Custo da Energia (R$/MWh) , ,23 113, , ,24 102,10 Tabela 2 - Grandezas e custos médios da energia Conforme pode-se observar, a conta mensal média de energia diminuirá de R$ 8.559,23 para R$ 6.026,24, significando uma redução mensal de 29,6% (vinte e nove virgula seis por cento), uma economia anual de R$ ,88. Assim, existirá uma redução no custo médio da energia de R$ 113,50/ MWh para R$ 102,10/MWh. Portanto, considerando os reajustes aplicados às tarifas de energia elétrica, que totalizaram 11,79%, a economia anual estimada neste estudo pode ser de aproximadamente R$ ,00. Referências ABILUX. Uso Racional de Energia Elétrica em Edificações. São Paulo,1992. AGÊNCIA PARA APLICAÇÃO DE ENERGIA. Procedimento de Manutenção para Economia de Energia. São Paulo, BITU, R. & BORN, P. Tarifas de Energia Elétrica e seus aspectos convencionais e mercadológicos. São Paulo, ELETROBRÁS; CODI; CCON; GTON. Manual de Conservação de Energia Elétrica, 3. ed. Rio de Janeiro, ELETROBRÁS/ELETROPAULO. Manual de Conservação de Energia Elétrica. 4.ed. Rio de Janeiro,1997. PROCEL. Manual de conservação de Energia Elétrica em Estabelecimentos comerciais e de serviços. Alta tensão. Rio de Janeiro, SANTOS, M.B.G & LUCIANO,B.A. Análise e Proposição de uma Metodologia para Conservação e Eficientização de Energia Elétrica em Edificações, anais do NUTAU, CD Rom, USP; São Paulo, SHOEPS, C.A & ROUSSO, J. Conservação de Energia Elétrica na Indústria, Vol. 1 e 2. Rio de Janeiro: CNI,