AUDITORIAS AO DESEMPENHO DOS SISTEMAS DE REGA E BOMBAGEM NA OPTIMIZAÇÃO DO USO DA ÁGUA E ENERGIA Auditoria energética O que é? Conjunto de observações e medições respeitantes às condições de utilização da energia por grupo de bombagem Permite conhecer quando e como está a ser utilizada a energia, qual a eficiência iê i de utilização, quais os custos associados e se existe potencial para melhorar. 1
Objectivos Redução custos energéticos Aumento do rendimento energética das estações de bombagem; Maior controlo dos consumos de energia; Melhoria da eficiência energética dos equipamentos; Identificação rápida da necessidade de manutenção de equipamentos; Ajustamento do sistema de rega ao sistema de bombagem; Adaptabilidade do sistema de tarifário à gestão da rega; Menores impactos ambientais. ELABORAÇÃO DE UM RELATÓRIO/PLANO DE RACIONALIZAÇÃO ENERGÉTICA Auditorias Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas 1- Analisar a adequação do grupo de bombagem ao sistema de rega vs vs 2
Auditorias Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas 2- Análise do rendimento do grupo de bombagem Energia absorvida Energia utilizada kwh 33% Perdas * Caudal e Pressão Auditorias Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas 3- Analisar a adequação das opções contratuais face ao perfil de consumo Potência Contratada Preço da Energia Horários (ponta, cheia, vazio, super-vazio) Adequabilidade do sistema tarifário 3
Procedimento Medições e observações Caudais Pressões Desníveis Consumos Energia 4
Principais Indicadores 1- Eficiência Energética (%) é a razão entre a potência produzida e a potência consumida 2- Rendimento da potência (%) é a razão entre a potência consumida e a potência contratada 3- Potência contratada por unidade de área (kva/ha) é a razão entre a potência contratada e a superfície regada 4- Potência consumida por unidade de área (kw/ha) é a razão entre a potência consumida e a superfície regada 5- Energia Unitária (kwh/m3) é a razão entre a energia consumida e o volume total aplicado durante a rega 6- Custo energético por área ( /ha) é a razão entre a facturação total e o área regada 7- Custo energético por m3 ( /m3) é a razão entre a facturação total e o volume total aplicado 8- Índice potencial de redução de custos (%) é a razão entre a eficiência actual e a eficiência potencial 9- Índice de adequabilidade (%) é a razão entre a potência necessária e a potência produzida Custos da rega na conta de cultura milho 5
Auditoria Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas Eficiência Energética 75 casos analisados 2% 35 % Auditoria Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas Índice Potencial Redução Custos 7 % 31 % E- IPRC > 25 % D- 20 %<IPRC < 25 % C-10%<IPRC < 20 % B- 5 %<IPRC < 10 % A- IPRC < 5 % 6
Auditorias Energéticas em estações de bombagem individuais em explorações agrícolas Índice Adequabilidade 75 casos individuais 37 % E- IA < 75 % D- 75 %< IA < 80% C-80%<IA < 90 % B- 90%< IA< 95 % A- IA > 95 % Principais problemas encontrados: Mau desempenho do sistema de rega => mais horas de bombagem Gestão da rega pouco optimizada => mais horas de bombagem Desajustamento t da estação de bombagem b ao sistema de rega => bi baixas eficiências, maiores consumos de energia, mais horas de bombagem Dimensionamentos a pensar no custo de investimento e não no custo de exploração (custo energético) => baixas eficiências, maior consumo de energia, mais horas de bombagem Desconsideração pelas diferentes tarifas horárias => custos energéticos mais elevados Pouca manutenção dos equipamentos => baixas eficiências e aumento avarias Falta de informação => gestão energética pouco eficiente 7
Exemplo 1: Baixas uniformidades => mais horas de bombagem Green de Golfe Cobertura por aspersão Uniformidade Distribuição 63% + 30 % tempo de rega + 30 % custos de rega Exemplo 2: Adequação das opções contratuais Situação actual Situação futura Potencia (kw) Horas de funcionamento diárias Horas de funcionamento mensais Sistema tarifário Custo da energia ( /kwh) Vazio Fora de vazio 13 24 720 BTN - Tarifa Simples - 0,1211 13 24 720 BTN - Tarifa Bi-horária 0,0608 0,1211 Custo da potencia contratada mensal P=13,8 ( /mês) 20,27 26,86 Custo da energia mensal ( ) 1133,00 897,00 Custos totais mensais ( ) 1153,00 924,00-20 % de Custos Energéticos 8
Exemplo 2: Dimensionamento tendo em conta eficiência energética e optimização de custos a médio/longo prazo Instalação de variador de velocidade em bombagem Hm Consumo Caudal (m3/h) (mca) Consumo (kw) Médio (kw) horas/ ano kwh/ ano / ano* Poupança anual Sector 1 62 90 22.1 Situação Inicial Sector 2 75 78 23.7 22.1 1650 36850 2579.5 Sector 3 50 96 20.6 Instalação Sector 1 62 40 10 variador Sector 2 75 73 22.3 14.4 1650 23760 1900.8 678.7 velocidade Sector 3 50 55 10.9 *0.08 /kwh Amortização do investimento do variador em 3 anos. Relatório de Auditoria a Estação de Bombagem individual 9
Auditorias em estações elevatórias colectivas Estação elevatória do Lucefecit 2009 Associação Regantes Lucefecit Macroagua - Innobo Estação elevatório principal Ano de instalação 1995 2 grupos 160 kw 4 grupos 400 kw Altura elevação 95 m Arranque manual dos grupos com controlo por pressão Regulação do caudal-pressão por válvula a jusante da bomba 10
Medições Efectuadas Registo contínuo (Agosto 2009 a Outubro 2009): Caudal da estação (m3/h) Pressão à saída da estação (bar) Potência activa absorvida (kw) Registos Consumos facturados Facturas EDP Registos 11
Registos CAMPANHA DE REGA 2009 Área infraestruturada 961 ha Área regada 523 ha % Área regada 54 % Nº Beneficiários Regantes inscritos 58 Volume fornecido 3.535.761 m3 Consumo médio/ha. 6761 m3/ha Potência Contratada 1185 kva Potência Contratada / ha regado 2.27 kva/ha Energia Activa consumida /ha regado 3137 kwh/ha Energia Activaconsumida / m3 0.46 kwh/m3 Custos Energéticos Bombagem Principal 156.889 Euros Custos Electricidade / m3 fornecido 0.044 /m3 Custos Electricidade / ha regado 299.98 /ha Avaliação Qualitativa da Gestão Energética Manutenção periódico dos grupos Só em caso de avarias 0 Cada 1 ou mais anos 1 Mais de 1 vez ao ano 2 Alcance das revisões periódicas Não há revisões periódicas 0 Em alguns equipamentos aquando das revisões 1 A todos os equipamentos aquando das revisões 2 Tipo de revisões Substituição de peças avariadas e comprovação do funcionamento 0 Substituição periódica de elementos desgastados, lubrificação, e revisão de pontos críticos 1 Pessoal encarregado das revisões Pessoal próprio sem dedicação específica 0 Pessoal próprio e empresa especializada 1 Empresa especializada 2 Compensação factor potência Sim 1 Não 0 Opções contratuais adequadas Sim 1 Não 0 Cobrança por descriminação horária Sim 1 Não 0 ÍNDICE DE GESTÃO ENERGÉTICA (IEG) 5 CLASSIFICAÇÃO IGE EXCELENTE 9 IGE 10 (Super índice ++) BOA 6 IGE 8 (Super índice +) ACEITÁVEL 4 IGE 5 (Sem Super índice) MÁ 0 IGE 3 (Sem Super índice) 12
Registos (Análise de custos energéticos) Registos (Análise de custos energéticos) Custo E. Reactiva (Jan-Out) = 9986,90 Custo E. Reactiva / Custo E. Total = 8 % 13
Medições (Análise de custos energéticos) Medições (Eficiência Energética) Eficiência Energética (%) = kw produzidos / kw consumidos Eficiência Média = 49 % 14
Adequabilidade da Potência Contratada Índice EPH Energia activa por hectare/ano Classificação Grupo Descrição Especificação 1 Não Consumidora EPH=0 2 Pouco Consumidora 0 < EPH 450 3 Média Consumidora 450 < EPH 900 4 Consumidora 900 < EPH 1500 5 Muito Consumidora EPH 1500 Energia Activa consumida /ha regado 3137 kwh/ha Muito Consumidora Grupo 5 15
Conclusão Existe um potencial para a redução de custos energéticos! Através de: Redução do número de horas de bombagem: Diminuição das dotações de rega aplicadas (aumento da eficiência de rega) Redução potencial em 12.500 /ano (8%) por aumento de 10% na eficiência de rega Adequação da gestão da rega à descriminação horária do tarifário: Discriminação preço do m3 à tarifa eléctrica (automatização das leituras) Redução potencial em 19.400 /ano (12%) por não consumir em horas de ponta Redução dos custos com energia reactiva: Diminuir o número de horas de bombagem em período de cheia e ponta Melhorar o regime de funcionamento dos grupos (variação de velocidade) Instalação de baterias de condensadores Redução potencial em 10.000 /ano (6%) por eliminar custo com energia reactiva Conclusão Aumento da eficiência dos grupos: Melhorar o regime de funcionamento dos grupos (variação de velocidade) Automatização dos arranques e paragens Redução potencial em 23.700 /ano (15%) por passar de uma eficiência média de 49% para 60% Adequabilidade da potência contratada: Adequar a potência contratada nos meses de menor consumo usando duas ou mais gamas de potência de transformadores Redução potencial em 3.000 /ano (2%) por redução da potência contratada de Novembro a Março Nota: As reduções potenciais indicadas não são cumulativas pois relacionam-se entre si 16
Sugestões a desenvolver no âmbito do uso eficiente da energia no regadio Serviços de Apoio Técnico ao regante: - Gestão da rega - Auditorias a sistemas de rega - Auditorias a sistemas de bombagem Auditorias a estações elevatórias colectivas Promoção de workshops sobre o uso racional da água e energia Formação de técnicos e agricultores Parcerias entre os agentes do regadio para a optimização dos custos energéticos no regadio (Fornecedores de Energia, Agências de Energia, Associações de Regantes, Associações de Agricultores, Empresas de Equipamentos de Rega, COTR, EDIA, etc) Incentivos de apoio ao investimento na eficiência energética em regadio 2.1 - Estação elevatória De drenagem do Boco - Lis 2011 17
Esquema geral da instalação Vala da Pedra RIO LIS Rio Negro LG1 B1 B3 B2 LG2 G3 G1 G2 G4 OCEANO Medições (Potência consumida) 18
Principais conclusões / Recomendações 1.Redimensionamento do PT (Posto Transformador) Pressupõe a substituição do PT, por um equipamento de potência inferior ao equipamento presentemente instalado (500 kva). Pelos valores registados durante a análise efectuada, cujo valor de ponta foi cerca de 95kVA, seria de considerar a instalação de uma máquina de 160 kva. Permitirá a redução do custo de exploração, pela reformulação do contrato de fornecimento de energia existente, redução da potência contratada, redução dos custos associados às perdas no transformador Principais conclusões / Recomendações 2 - Verificação do equipamento de correcção do FP Devido à inconsistência de valores registados ao nível da compensação do factor de potência, principalmente na fase L1, será importante solicitar uma assistência técnica ao equipamento de correcção do FP. Poderão existir dispositivos danificados, ou a necessidade de reconfigurar o equipamento adequadamente. 19
Principais conclusões / Recomendações 3 - Limitação das horas de funcionamento (horas ponta) A aplicação de software atualmente instalada no sistema, não efetua qualquer limitação ao uso de energia atuandoando os grupos apenas pelo nível instantâneo das bacias. Uma solução bastante simples e económica, pode ser feita através da paragem do sistema nas horas de ponta recorrendo a um relógio horário digital de baixo custo. Uma outra solução, embora mais dispendiosa, seria a alteração do software de controlo da EEB. O software poderia ser alterado de modo a atuar por antecipação o funcionamento da EEB. Este procedimento consistiria em forçar o funcionamento dos grupos durante as horas de vazio de modo a permitir efetuar períodos de paragem nas horas de ponta. Deverão no entanto ser considerados níveis de set-point limite, de modo que quando atingido o sistema deverá ignorar os períodos de paragem. Principais conclusões / Recomendações 5) Levantamento topográfico rigoroso: Pressupõe a marcação de níveis de referência rigorosos nas estações em ambas as margens do rio Lis, através dos quais será possível definir adequadamente os valores de setpoint desejados. Os valores actualmente definidos nos parâmetros do sistema de gestão existente não são coerentes, apresentando uma enorme disparidade. 6) Calibração dos equipamentos de medição Pressupõe a calibração dos equipamentos de medição de nível (trandutores ultrasónicos) bem como a verificação da linearidade dos valores de nível lidos com os valores de entrada nas entradas analógicas do autómato de gestão. 7) Medição do nível instantâneo do rio Lis: Pressupõe a instalação de transdutor de nível no rio Lis. Permitirá efectuar a comparação discreta entre os níveis da vala do Rio Negro e da Vala da Pedra, com o nível do rio Lis. Esta comparação permitirá discriminar a abertura e fecho das comportas gravíticas de descarga ao rio, caso se proceda à automatização at ação das mesmas. 8) Automatização das comportas gravíticas: Pressupõe a instalação de servo motores ou moto redutores nos eixos das comportas gravíticas G1 e G2. Permitirá efectuar a abertura e fecho das comportas em função dos níveis de água instantâneos do rio Lis, do Rio Negro e da Vala da Pedra. Permitirá corrigir eventuais problemas de fecho das válvulas gravíticas, devido a causas fortuitas, como lixo ou assoreamento do leito do rio. 20
Sugestões a desenvolver no âmbito do uso eficiente da energia no regadio Serviços de Apoio Técnico ao regante: - Gestão da rega - Auditorias a sistemas de rega - Auditorias a sistemas de bombagem Auditorias a estações elevatórias colectivas Promoção de workshops sobre o uso racional da água e energia Formação de técnicos e agricultores Parcerias entre os agentes do regadio para a optimização dos custos energéticos no regadio (Fornecedores de Energia, Agências de Energia, Associações de Regantes, Associações de Agricultores, Empresas de Equipamentos de Rega, COTR, EDIA, etc) Incentivos de apoio ao investimento na eficiência energética em regadio 21