Automação. Gerenciamento de energia elétrica para redução de demanda

AUTOMAÇÃO

Gerenciamento de energia elétrica para redução de demanda

Para tornarem-se competitivas, as indústrias estão sempre buscando a redução de custos. Neste artigo foi realizado um levantamento de dados e uma proposta de gerenciamento de energia para o sistema elétrico. Todas as medidas sugeridas buscam a redução dos custos de energia. 30%.

A energia elétrica pode ser tarifada de diversas maneiras, dependendo do enquadramento de cada consumidor. Em resumo, a classificação dos consumidores é feita da seguinte forma:

Grupo A: engloba os consumidores que recebem energia em tensões acima de 220 V. Possui três tipos de tarifa: convencional, horo-sazonal azul e horo-sazonal verde. Nesta categoria, os consumidores pagam pelo consumo, pela demanda e por baixo fator de potência.

Grupo B: engloba os demais consumidores, divididos em três tipos de tarifa: residencial, comercial e rural. Neste grupo, os consumidores pagam apenas pelo consumo medido.

Em sua maioria, as pequenas e médias empresas (industriais ou comerciais) brasileiras se encaixam no grupo A, onde recebem tarifa pelo consumo, demanda e por baixo fator de potência. Estes consumidores podem ser enquadrados na tarifação convencional ou horo-sazonal (azul ou verde). Os custos por kWh são mais baixos nas tarifas horo-sazonais, mas as multas por ultrapassagem são mais pesadas. Para permitir um gerenciamento eficiente de energia elétrica, devemos escolher a melhor modalidade e ajustar o contrato junto à concessionária de energia, mas existem algumas outras ações que podem ajudar.

Controlador e gerenciador de energia

Utilizar um gerenciador de energia também pode auxiliar no monitoramento da demanda e do fator de potência de maneira contínua, além de fornecer gráficos e relatórios que permitem a análise do comportamento da demanda e do fator de potência e a tomada de medidas corretivas cabíveis. Dessa forma, as cargas e os capacitores podem ser controlados automaticamente, impedindo a ocorrência de multas. É possível conseguir boa economia na conta de energia elétrica.

O funcionamento de um gerenciador segue os passos descritos abaixo:

Entrada de dados: Os pulsos emitidos pelo medidor REP, utilizado pela concessionária para registrar o faturamento de sua energia, são os mesmos que o controlador usa para fazer cálculos. Isto torna o controle 100% compatível com a sua medição. Estes pulsos são recebidos pela placa de interface do sistema.

Cálculos da concessionária: A demanda ativa consumida é registrada a cada 15 minutos, o chamado intervalo de integração. É registrada, igualmente, a demanda reativa e, com base nestes valores, calcula o fator de potência médio da instalação em cada intervalo de uma hora, ao longo do mês.

Cálculos do controlador: São feitos constantemente vários cálculos que permitem alcançar alguns valores de demanda e fator de potência (figura 1), a cada intervalo de integração, dentro dos limites estabelecidos pela legislação em vigor. Tudo isso sem desligar inutilmente as cargas, sobrecarregar os capacitores, ou prejudicar a produção.

Atuação do controlador: Ele age sobre as cargas e sobre os capacitores obedecendo aos critérios definidos pelo usuário, e garante que a demanda e o fator de potência alcançados no final de cada intervalo estejam dentro do limites pré-fixados.

Diagrama funcional do sistema

A instalação de um controlador pode ser realizada de várias maneiras, dependendo do ambiente industrial e do modo de operar desejado pelo usuário.

Como ilustrado na figura 1, a unidade CCK 6700 atua de três maneiras. Na primeira delas, recebe e armazena em memória de massa os dados provenientes do medidor de energia da concessionária. Outra função é a de realizar, através da comunicação serial RS-485 (protocolo Modbus), a leitura dos transdutores CCK 4200 e/ou 4300. Para cada medidor, o CCK armazenará em sua memória de massa, o consumo e a demanda de energia ativa de cada ponto. Por último, essa unidade aciona as cargas para executar o controle de demanda e consumo de energia elétrica, controle de fator de potência e programação horária.

Quando o programa SW CCK PC 6000 estiver sendo executado, ele se comunicará com a unidade CCK 6700 via par trançado blindado, interface RS-485 ou Ethernet TCP/IP Isso permitirá a monitoração em tempo real da concessionária e de cada ponto de medição. Alarmes podem ser programados para soar quanto aos limites pré-fixados de demanda, fator de potência, freqüência, nível de tensão, entre outros parâmetros.

Além disso, outra função deste programa é a transferência de dados armazenados na unidade CCK 6700 e sua gravação no PC, gerando um banco de dados do qual poderão ser emitidos gráficos e relatórios analíticos do uso de energia elétrica, além da emissão e distribuição da conta de energia.

Estudo de caso:

Para prosseguir com o projeto de gerenciamento de energia foi necessário levantar alguns dados da empresa, fabricante de válvulas-esfera para aplicações críticas e normais, fire safe e alta temperatura. Além disso, a empresa fornece equipamentos de cabeça de poço de petróleo, atuadores e acessórios para as suas válvulas.

A base de cálculo do projeto foi fixada depois de encontrar alguns dados importantes. No histórico dos últimos 12 meses de consumo, foi verificado o consumo ativo na ponta (CANP), fora de ponta(CAFP), demanda de