Eficiência energética: gerenciamento de energia, técnicas de uso adequado da energia elétrica

Eficiência energética: gerenciamento de energia, técnicas de uso adequado da energia elétrica

Resumo

A Eficiência Energética pode ser definida como um conjunto de métodos de trabalho que otimizam o uso da energia elétrica através de ações conjuntas, desde a capacitação de recursos humanos para o uso adequado da energia, até as ações político-administrativas do setor elétrico nacional (CAPELLI, 2007). Alguns conceitos para a análise de eficiência energética devem levar em conta parâmetros e os contratos do sistema de tarifação definidos pela ANEEL. Um sistema de gerenciamento de energia elétrica é uma ferramenta bastante relevante quando se discute o uso eficiente desta energia. Este é um tema amplamente debatido em vários setores produtivos. O desenvolvimento e projeto de um sistema que gerencie o uso da energia elétrica, na maioria dos casos, envolvem profissionais de diversas áreas de conhecimento (PANESI, 2006).

1. Introdução

1. Energia Conceitos e Fundamentos

A utilização de energia está inserida na realização de qualquer atividade, por exemplo a energia que movem os músculos do corpo humano, assim como aquela que faz funcionar os aparelhos e que funcionam em nosso auxílio. Dessa maneira será apresentado temas básicos para se falar de leis e terminologia, os quais melhor abordam sobre a utilização o fluxo de energia.

A princípio, quando alguns cientistas começaram a estudar energia, eles a definiam como sendo a medida da capacidade de realizar trabalho, no entanto sabe-se hoje que esta afirmação só se aplica nas energias elétrica e mecânica, pois são teoricamente capazes de serem totalmente convertidas em outro tipo de energia. Essa definição torna-se incompleta por conta do calor, sendo ele uma forma de energia em que a afirmação a cima não se aplica.

Para Maxwell, energia é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste a essa mudança, este é outro conceito que busca definir energia, mais moderno e adequado do que o anterior. De certa forma existem forças em sistemas que resistem a alteração comum de sua estrutura natural, é através do fluxo constante de energia que as barreiras impostas pelo sistema podem ser ultrapassadas e o estado natural do sistema mudado.

O fluxo de energia deve ser aplicado no sistema para que haja alteração de seu estado comum, ou seja, para que suas resistências normais sejam vencidas. O sistema que é o espaço de interesse, possui uma fronteira, a qual atribui uma resistência para que este permaneça com a mesma estrutura. O ambiente é o que está além da fronteira, ele também exerce influencias sobre o sistema.

Outro conceito muito importante para se tratar, é a potência, sendo ela a velocidade em que se consome ou se produz energia, mais ou menos como uma taxa que mede o seu fluxo tanto de produção quanto de consumo. A variável que torna o diferencial para a potência, é o tempo, pois quanto maior a potência energética de algo, maior quantidade de energia será produzida em função do tempo, logo se terá trabalho realizado mais rapidamente.

1.2 – As formas de energia

        Os tipos de energia que existem podem geralmente ser convertidas em outras formas, esse é o fator primordial, por esse motivo ela pode ser tratada como calor ou como trabalho, dependendo do contexto em questão. Por calor, entende-se como a variação de fluxo energético causado pela diferença de temperatura existente no meio, enquanto que trabalho seria a capacidade de deslocar algo que tenha peso.

1.3 – As leis das conversões de energia

Uma característica essencial das formas energéticas é a possibilidade de Inter conversão. Isto é, uma forma energética eventualmente pode ser convertida em outra, de modo espontâneo ou intencional, permitindo neste último caso adequar-se a alguma utilização desejada. Frequentemente se empregam as expressões “processos de geração de energia” ou “sistemas de consumo de energia”, quando o mais correto, a rigor, seria falar em “processos de conversão de energia”. A figura a seguir apresenta as principais formas de conversão entre seis formas básicas de energia, podendo se observar que, enquanto alguns processos foram desenvolvidos e aperfeiçoados pelo homem, outros só são possíveis mediante processos naturais, como a conversão energética muscular e a fotossíntese. Nesta figura pode-se também notar como são bastante variados os processos que resultam em energia térmica e como a energia mecânica está envolvida em diversos processos tecnológicos.

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Figura 1.4 - Processos de conversão energética

Quaisquer que sejam os sistemas considerados e as formas de energia envolvidas, todos processos de conversão energética são regidos por duas leis físicas fundamentais, que constituem o arcabouço essencial da ciência energética. A História da Ciência se refere frequentemente ao caráter revolucionário destas formulações e à dificuldade de sua assimilação pelos estudiosos ao longo do tempo, como decorrência do impacto de seus conceitos. Estas relações físicas de enorme importância, que se sustentam apenas pela observação de processos reais desde o microcosmo até a escala das estrelas, são apresentadas a seguir.

A primeira lei básica é a Lei da Conservação da Energia, segundo a qual energia não se cria nem se destrói, salvo nos casos em que ocorrem reações atômicas ou nucleares e então podem se observar transformações de massa em energia. Como na grande maioria das situações, tal dualidade massa-energia não precisa ser considerada, é suficiente afirmar que, em um dado período de tempo, a somatória dos fluxos e estoques energéticos em um processo ou sistema é constante, como se apresenta na expressão abaixo;

∆E entra = ∆E sai + ∆E sistema (1.2)

Por exemplo, seja uma panela com água em aquecimento. A elevação da temperatura do líquido é a manifestação sensível de sua mudança de estado e está correlacionada diretamente com o incremento de energia no sistema, resultante de um aporte de energia pela chama do gás sob a panela. Pense em alguma conversão energética e procure imaginar os fluxos na entrada, saída e a acumulação de energia no sistema. Note-se que a aplicação desta lei pressupõe uma convenção de sinais para os fluxos energéticos, convencionando-se como positivo o que tende a aumentar a energia do sistema.