Sistema de Gestão de Energia para Arenas Multiuso

Sistema de Gestão de Energia
Elétrica para Arenas Multiuso
Introdução
No início da década passada, o país viven-
progresso. Ao analisar a atual situação
ciou uma grande crise de abastecimento
dos estádios brasileiros, fica evidente a di-
do setor elétrico brasileiro. Consequências
ferença no uso da eletricidade, se compa-
positivas surgiram ao final desta crise, en-
rados aos de décadas atrás. Não só para
tre elas a fortificação de políticas de ges-
jogos de futebol, mas para shows, apre-
tão de energia e a valorização da eficiência
sentações e festas, nasce o novo conceito
no uso da energia.
de estádio: a Arena Multiuso.
Ao longo desse processo forçado de
Com a chegada da Copa de 2014, fez-se
aprendizagem, aos poucos, tomou-se
necessário um olhar diferenciado para
consciência de que a eficiência energética
como estas arenas consomem energia e
deve fazer parte, de forma definitiva, da po-
os impactos que esse consumo pode ge-
lítica energética nacional, por meio de me-
rar. Em tempos de economia verde, não
didas que incentivem o desenvolvimento
faz sentido ainda adotarmos instalações
de produtos e processos mais eficientes e
pouco eficientes, no contexto energético.
a criação de programas que levem à mu-
A partir desta justificativa, propôs-se a cria-
dança nos hábitos de consumo dos brasi-
ção de um Sistema de Gerenciamento de
leiros.
Energia Elétrica adaptado à realidade dos
estádios brasileiros.
Dentre os diversos aspectos envolvidos na
prática de economia de energia, podemos
destacar a sua importância para garantir o
funcionamento pleno da sociedade como
um todo, por esta ser essencial a vida e ao
i
1
Gerenciamento de Energia Elétrica
De forma semelhante a outros sistemas de
Afim de assegurar o cumprimento desses
gestão, um sistema de gestão de energia
objetivos e metas, uma boa estrutura de
visa, como principal resultado, a alcançar
gestão e um acompanhamento rigoroso
níveis superiores de desempenho na utiliza-
devem ser estabelecidos, confrontando os
ção das diversas formas de energia pela
resultados obtidos com as metas previstas
organização. A premissa básica de um sis-
e propondo medidas corretivas.
tema de gerenciamento de energia é a revisão sistemática e periódica dos diversos
processos sob a luz dos procedimentos estabelecidos, tornando possível identificar
as oportunidades de melhoria e viabilizar a
Por fim, a organização deve identificar as
áreas relacionadas à utilização da energia
que deverão ser gerenciadas, selecionando as técnicas e métodos adequados de
sua implantação.
gerenciamento aplicáveis a cada caso, ga-
O início do processo de implantação do
ma de gestão da energia permaneçam
sistema de gestão da energia requer a defi-
apropriados à realidade empresarial.
nição de uma política energética apropriada e a identificação das formas de energia
utilizadas no desenvolvimento de atividades da instalação, informações sobre os
fluxos de energia, regras, contratos e
ações que afetam esses fluxos. Requer,
também, a identificação das prioridades e
dos objetivos de desempenho energético
a serem alcançados.
rantindo que a política energética e o siste-
A principal questão quanto ao sucesso da
implantação do sistema está na compreensão e participação de todos os envolvidos
no processo produtivo e administrativo. Tal
posicionamento acarretará numa redução
dos custos produtivos, aumentando a competitividade de mercado e agregando valor
ao produto.
2
Um gerenciamento da energia possibilita
as estratégias a serem traçadas afim de al-
que a eficiência energética seja incorpora-
cançar esses objetivos. O planejamento
da a sistemas de gestão já existentes, a
energético consiste na definição das
fim de buscar a melhoria contínua. Afim de
ações de eficiência e a construção de uma
padronizar o processo de elaboração de
matriz energética para a instalação. O Pro-
um sistema de gestão de energia, e como
grama de Gestão Energética deverá seguir
essa energia será gerenciada, a Organiza-
a premissa de que é necessário planejar
ção Internacional para Padronização de
para controlar. Alguns aspectos importan-
Normas desenvolveu a norma internacio-
tes para esse processo são:
nal ISO 50001. A implementação de um
programa de gestão requer mudanças de
procedimentos, hábitos e rotinas de trabalho. As ações de eficiência energética contemplam dois tipos principais de medidas:
• Medidas que impliquem ações de gestão na instalação
São medidas que incluem treinamento de
pessoal, definição dos objetivos do programa, criação de um ambiente de conscientização, bem como a definição de uma política energética, entre outros. De acordo
com a ISO 50001, devemos estabelecer
um modelo de gestão baseado no PDCA
(Plan-Do-Check-Act ou Planejar-ExecutarVerificar-Ajustar), que é um método iterativo de gestão de quatro passos, utilizado
para o controle e melhoria contínua de processos e produtos.
Na fase de planejamento, devem ser definidos os objetivos do programa, bem como
1. Identificar o vetor consumo de energia
da instalação, total e parcial.
2. Definir os parâmetros de controle para
cada um dos centros de consumo identificados. Deverão considerar os consumos específicos que possam estar relacionados às respectivas sazonalidades
da produção.
3. Estabelecer metas de redução de consumo, as quais deverão ser estabelecidas com base em parâmetros de controle previamente definidos.
Ainda na fase de planejamento, por meio
da elaboração de uma política energética,
a instalação declara oficialmente o comprometimento desta com as questões de gestão energética. A política deve ser adequada ao tipo de uso e às características de
consumo de energia pela organização, garantir o compromisso permanente com a
melhoria do desempenho energético, asse3
gurar a determinação e a revisão dos obje-
vam o consumo de energia, afim de garan-
tivos energéticos e que revisões e atualiza-
tir a eficiência da instalação.
ções no sistema sejam feitas sempre que
necessárias.
A experiência internacional aponta para a
Afim de garantir um pleno funcionamento
ção e de treinamento, tipicamente, resul-
do programa, faz-se necessário a criação
tam em redução do consumo de energia
de uma comissão exclusiva para o progra-
da ordem de 5% após o período de um
ma. A comissão abrangerá atividades ad-
ano, a partir do início de sua implementa-
ministrativas, técnicas e de comunicação,
ção, a um custo inferior a 1% do custo to-
deverá também ter um plano de trabalho,
tal de um Programa de Gestão Energética
com a descrição de objetivos, metas e cro-
global.
nograma de execução.
conclusão de que as medidas de educa-
A otimização contratual é, também, um
São atribuições da Comissão Interna de
processo administrativo e caracterizado
Conservação de Energia promover análise
como sendo de baixo custo e retorno ime-
das potencialidades de redução de consu-
diato. Envolve basicamente as ações de mo de energia e em função dessa análise,
otimização da demanda contratada e ade-
estabelecer metas de redução, acompa-
quação tarifária. A otimização da demanda
nhar o faturamento de energia elétrica, ana-
caracteriza-se por contratar uma demanda
lisando o fator de carga da instalação, e di-
o mais próximo da demanda registrada má-
vulgar os resultados alcançados, em fun-
xima, afim de evitar gastos com ultrapassa-
ção das metas que forem estabelecidas,
gem de demanda. A demanda faturada,
estabelecer gráficos e relatórios gerenciais
partindo da hipótese de não haver ultrapas-
visando subsidiar o acompanhamento do
sagem de demanda, será sempre igual à
programa e a tomada de decisões, avaliar
demanda contratada. A adequação tarifá-
os resultados anuais alcançados e fazer
ria consiste na escolha da modalidade tari-
comparativos com os anos anteriores, ori-
fária que apresente o menor custo médio
entar os funcionários, divulgar os objetivos
de energia.
do programa e a política energética da empresa e realizar, periodicamente, vistorias
• Medidas de atualização tecnológica e
nas instalações, visando eliminar desperdí-
redução do faturamento por ações téc-
cios, participar de aquisições que envol-
nicas.
4
As ações técnicas representam medidas
que influenciam o desempenho da ener-
de redução do consumo que se caracteri-
gia. A verificação deverá ser feita em inter-
zam por depender de uma analise mais
valos de tempo pré-definidos.
profunda dos equipamentos e da instalação elétrica. Motores, transformadores,
reatores de lâmpadas, entre outros equipamentos, necessitam, além da energia ativa
(kWh), que produz trabalho, energia reativa
(kvarh), que é necessária à manutenção
dos fluxos magnéticos e que não produz
O intuito de um monitoramento constante
é estabelecer uma base para o controle gerencial, afim de determinar quando e como
o consumo de energia está se desviando
do padrão estabelecido. Portanto, o monitoramento, em sua essência, visa preser-
trabalho.
var o padrão de consumo estabelecido. O
Equipamentos elétricos antigos ou com
ções quantitativas, geralmente medidas,
baixa eficiência podem ser responsáveis
tais como dados de contas de energia, in-
por uma grande parcela do consumo de
cluindo a demanda e consumo, e as princi-
energia. A aquisição de equipamentos no-
pais variáveis independentes que influenci-
vos e mais modernos pode ser vista como
am o consumo de energia elétrica da insta-
uma chance de melhorar o desempenho
lação.
da energia da instalação. A empresa deve
avaliar o potencial impacto destes sobre o
uso da energia. Se forem gerar uma economia significativa, o desempenho energético precisa ser considerado como um dos
critérios de avaliação.
Verificação e Ajustes do PDCA
monitoramento de energia requer informa-
Seguindo a metodologia PDCA, a última
etapa é referente às decisões tomadas
pela direção após uma análise crítica dos
elementos individuais e da operação total
do SGE, as quais visam ao seu aperfeiçoamento como um todo.
Esta avaliação crítica diz respeito à capaci-
As medidas vistas até aqui englobam pla-
dade do sistema de gestão de energia de
nejamento e ações de redução de fatura-
estar conforme a política energética esta-
mento. A comissão interna de conserva-
belecida, bem como ao cumprimento dos
ção de energia é responsável por garantir
objetivos e metas energéticos.
o monitoramento, medição e a análise das
principais características das operações
5
2
Aplicação da Metodologia na Arena
Castelão
Sabe-se que a forma de utilização da ener-
No processo de elaboração do Sistema de
gia varia de acordo com o propósito da ins-
Gestão de Energia, utilizou-se os concei-
talação. Obviamente, é impossível generali-
tos da MT&R e a metodologia de classifica-
zar, pois os processos são bem variados e
ção de unidades consumidoras por priori-
complexos. Inicialmente, deve-se determi-
dades de atuação, baseando-se nas variá-
nar a relação funcional entre o consumo
veis de maior influencia no consumo de
de energia e seus principais parâmetros de-
energia.
terminantes. Essa relação pode ser equacionada em indicadores específicos de
A metodologia de classificação de unida-
consumo de energia elétrica.
des consumidores por prioridades de atua-
O uso desses indicadores ajudará a enten-
doras da instalação estão com os piores
der como utilizar de forma mais conscien-
índices de eficiência, permitindo uma atua-
te e eficiente a energia demandada. A com-
ção mais focada, por parte dos gestores
paração desses indicadores, obtidos antes
da CICE (Comissão Interna de Conserva-
e depois das medidas de eficiência, bem
ção de Energia).
como com indicadores de outras instalações de porte e hábitos de consumo semelhantes, poderá auxiliar na avaliação dos
efeitos dessas medidas, e, posteriormente, responder aos questionamentos sobre
o nível da eficiência e o potencial de melhoria do sistema.
ção determinará quais unidades consumi-
• Utilização de Indicadores Globais no
Processo de Análise
A partir da metodologia de descrita anteriormente, deve-se classificar as unidades
consumidoras da instalação de acordo
com uma prioridade, baseada na análise
de indicadores de consumo globais.
6
A análise por fator de potência permitirá
não se fez necessária nesse estudo, so-
aos gestores localizar com facilidade quais
mente um estudo qualitativo se mostrou
os locais com baixo fator de potência, por-
suficiente, porquanto a exatidão do valor
tanto, um consumo desnecessário, e discu-
numérico em si não é vista como essenci-
tir quais medidas são necessárias para so-
al, quando o verdadeiro objetivo seria reali-
lucionar o problema.
zar uma comparação de resultados.
A análise por fator de carga permitirá, aos
A análise do total de energia consumida
gestores, identificar períodos do mês ou
deve levar em consideração não só a quan-
do ano em que o consumo não correspon-
tidade de energia elétrica utilizada em de-
de ao esperado. Tal fenômeno é frequente
terminado mês ou período de faturamento
em estádios de futebol, visto que existe
(que pode ser obtida diretamente na conta
um período do ano em que não se tem jo-
de energia), mas também a energia obtida
gos, tanto no campeonato brasileiro quan-
através de combustíveis, atentando para a
to no campeonato estadual. Esta análise
eficiência média da conversão, pois sabe-
possibilitará o adequamento da demanda
se que a Arena Castelão é composta por
contratada de forma a reduzir o faturamen-
cinco grupos geradores trifásicos, constitu-
to.
ídos de motores à gás natural e gerador
• Indicador de Consumo Específico de
síncrono, além de um grupo gerador à diesel.
Energia Elétrica
Esse fator exige um número muito maior
Para a elaboração de um indicador de con-
de informações para ser equacionado. Por
sumo específico de uma Arena Multiuso
fim, deve-se desconsiderar a energia auto-
deve-se atentar para os fatores que influen-
gerada, obtida por meio de fontes comple-
ciam no consumo dessa instalação. O seu
mentares.
estudo é necessário para estabelecer o
que influencia o consumo de energia elétri-
Outros fatores importantes como a exten-
ca na Arena Multiuso em uma relação dire-
são total do espaço disponível na Arena
ta, o que não significa uma dependência
para ser utilizado com atividades, o núme-
linear.
ro de jogos ou eventos realizados em um
determinado período predefinido, o turno
No entanto, a análise do tipo de dependên-
do evento e o valor arrecadado em deter-
cia (linear, quadrática, exponencial, etc)
7
minado período com as atividades da Are-
A descrição do indicador pode ser entendi-
na também são considerados.
da como a razão entre a energia consumi-
Porém, o número de espectadores que assistem a um determinado jogo, podendo
ser esta definição estendida a um evento
qualquer, como shows, desde que a comparação seja com eventos semelhantes,
não terá relação com o consumo de energia do estádio. Alguns gastos independem
da quantidade de espectadores, seja qual
for a organização do estádio nesse quesito. Por exemplo, o campo deve ser ilumina-
da (subtraindo-se a própria geração) ponderada por um fator devido ao tipo de
evento e a média da área em uso ponderada pelo turno. No entanto, é preciso considerar ainda de que modo será contabilizada essa energia consumida, se será uma
média mensal (ou em um período estipulado) ou se será a energia total nesse período. Igualmente deve-se pensar sobre a
área em uso.
do igualmente, independentemente do pú-
Uma alteração nesse sentido seria modifi-
blico. Por outro lado, esse fator fornece
car o numerador, que seria dado pela
uma ideia de retorno: quanto maior o nú-
soma da energia diária consumida dividida
mero de pessoas, mais retorno financeiro
por um fator proporcional ao tipo de even-
esse consumo de energia irá gerar.
to (nesse caso, atividades diárias normais,
Baseado nesses conceitos anteriores, formulou-se uma proposta de indicador para
ser utilizado na gestão de energia da Arena Castelão:
excluindo-se jogos e shows também seriam contabilizadas, mas possuindo o menor peso), de modo que ao final ter-se-ia o
consumo mensal total (ponderado por certos fatores). O denominador seria definido
pela média da área em uso, de modo que
se somasse a área em uso ponderada
Desse modo, utilizou-se os fatores descri-
pelo turno e depois esse valor fosse dividi-
tos anteriormente. No entanto, esses fato-
do pelo número de dias contabilizados. As-
res apresentam-se ponderados. O numera-
sim, ao final, no denominador, ter-se-ia
dor é ponderado por um fator devido ao
uma estimativa da área em uso média no
tipo de evento e o denominador por um fa-
estádio.
tor devido ao turno. Portanto, o indicador
sugerido, cujas unidades seriam [kwh/m² ],
a menos de múltiplos dessas unidades.
8
Desse modo, uma indicação mais exata
gasto de energia isso deveria sim ser con-
do indicador é dada abaixa, onde N é o nú-
tabilizado. No entanto, a ponderação torna
mero de dias no mês considerado:
possível a comparação desse consumo de
energia em um dia de show, em um dia de
jogo e em um dia sem eventos, que só podem ser comparados levando-se isso em
conta.
Pode-se pensar que ponderar a energia
consumida por um fator relacionado ao
tipo de evento mascara o verdadeiro consumo de energia, uma vez que apresentará um valor menor que o real. Não importa
se certo evento, por sua natureza, gasta
mais energia. Uma vez que houve maior
A viabilidade desse indicador está sujeita
a discussões e só poderá ser constatada a
partir da aquisição de dados da Arena Castelão, para que se possa observar suas
particularidades e verificar quais fatores
não estão sendo contemplados.
9
3
Conclusões Finais
Identificou-se como uma das maiores dificul-
Em suma, a visão geral dada sobre siste-
dades enfrentadas para elaborar um siste-
mas de gestão de energia elétrica e indica-
ma de gestão compatível com o perfil da
dores específicos de consumo aplicados a
Arena Castelão o fato de que não se pôde
uma Arena Multiuso permitirá ao leitor adap-
obter os dados de consumo desta mesma
tar o modelo de acordo com realidade da
instalação, tornando o processo bastante
sua instalação, já que esse modelo pode
teórico. Soluções mais completas somente
ser aplicável à qualquer outra arena de mes-
poderão ser desenvolvidas a partir de um
mo porte.
levantamento de dados minucioso na instalação e da necessidade que se indicará a
partir disto.
Referências Bibliográficas
[1] DIETRICH, A. e MELVILLE, C. Energy demand characteristics and the potential for energy efficiency in sports stadiums and arenas. Duke University, 2011.
[2] KUSTERKO, S. K. Uso de indicadores de desempenho como auxílio nos estudos de eficiência energética em sistemas de abastecimento de água. Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, 2009.
[3] GODOI, J. M. A. Metodologia para gestão da eficiência energética de sistemas industriais sob condicionantes
socioambientais sustentáveis. Universidade de São Paulo, 2008.
[4]. HUANG, Eric G.T. Entendendo os requisitos da certificação de sistemas de gestão da energia: uma discussão
sobre os desafios, impactos e oportunidades para a eficiência energética.
[5]. ESCOLA FEDERAL DE ENGENHARIA DE ITAJUBÁ. Conservação de Energia; eficiência e energética de instalações e equipamentos. Itajubá: EFEI/FUPAI, 2001.
10
Autores
Ana Beatriz Prudêncio de Almeida Rebouças
Bolsista voluntária no Procen e está cursando o 8º semestre
em Engenharia Elétrica na UFC. Participa do ProCopa e é bolsista de iniciação científica pelo Cnpq na área de Nanotecnologia. É monitora da disciplina de Instrumentação, Medidas e
Instalações Elétricas e vice-diretora na ONG Engenheiros
sem Fronteiras.Atualmente está nos EUA pelo Programa Ciências sem Fronteiras do Governo Federal.
Danilo Estevam Coelho
Graduando em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal
do Ceará. Foi Bolsista de Iniciação Tecnológica do CNPq no
projeto ProCopa. Atualmente é bolsista do PROCEN, Monitor
da disciplina de Eletrotécnica e Vice-Presidente na TECSYS
Engenharia Jr, empresa júnior do curso de Engenharia Elétrica, e no Centro Acadêmico de Engenharia Elétrica da UFC CAJLO.
Clarisse Ribeiro Albuquerque Coelho
Graduanda do curso de Engenharia Elétrica da UFC, 8º semestre, foi bolsista do CNPq pelo projeto ProCopa e é bolsista do Procen. Atualmente é a Presidente da Tecsys, empresa
júnior de Engenharia Elétrica da UFC e membro do Centro
Acadêmico da Engenharia Elétrica UFC – CAJLO.
xi