Treinamento para o Guia de M&V – 1.2
Apostila
Parte 1 – Revisão de M&V
1.2 – Terminologia da M&V
Revisão
0
1
Motivo da Revisão
Emissão inicial
Comentários treinamento ANEEL
Data
05/04/2014
24/04/2014
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REVISÃO DOS CONCEITOS DE M&V (TERMINOLOGIA)
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REVISÃO DOS CONCEITOS DE
M&V
PIMVP e PROPEE
Faremos uma breve revisão dos conceitos de M&V apresentados no PIMVP e no PROPEE.
CONCEITOS
– Variáveis independentes
– Fatores estáticos
– Períodos de medição
– Modelo de consumo energético
– Fronteira de medição
– Efeitos interativos
– Opções do PIMVP
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Conceitos que serão revisados e que se constituem na terminologia do PIMVP. Em cada
projeto, há que identificá-los, elaborar e executar um plano adequado para apuração dos
resultados da ação de eficiência energética.
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VARIÁVEIS INDEPENDENTES
– Fatores que determinam a
variação do uso da energia
(vetores, drivers)
– Clima
– Produção
– Ocupação
– ...
– É preciso estabelecer uma
relação matemática com o uso
da energia
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Quando a energia é constante, caso, de iluminação funcionando em horários determinados,
por exemplo, o problema é menor. A economia será apenas a subtração direta da energia
consumida depois da energia anterior à implementação da AEE. Quando a energia varia,
como no caso de ar condicionado, por exemplo, é preciso “reduzir” esta variação explicando-a por meio do que a faz variar: temperatura ambiente, por exemplo – são as chamadas
variáveis independentes. Veremos como estabelecer esta relação e decidir se é boa ou
não.
GDR (21oC)
[GDR 21oC]
ago-10
kWh
jul-10
0
jun-10
20.000
abr-10
50
mai-10
30.000
mar-10
100
jan-10
40.000
fev-10
150
dez-09
50.000
nov-09
200
set-09
60.000
out-09
250
jul-09
70.000
ago-09
[kWh/mês]
HOTEL NO RIO DE JANEIRO
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Tomemos o caso de um hotel no Rio de Janeiro. O gráfico mostra o consumo mensal de um
ano de funcionamento da energia elétrica (em vermelho). Como o condicionamento ambiental é muito presente nesta acalorada cidade, nota-se que a temperatura ambiente (expressa
em graus-dias de refrigeração – GDR – em relação a 21oC 1 ) segue bem a variação da energia. Portanto, é uma boa candidata a variável independente.
1
A cada dia, o GDR é a temperatura média menos 21, se positivo. Em cada período de medição da eletricidade,
somam-se os graus dias de todos os dias.
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HOTEL - 2
70.000
60.000
[kWh/mês]
50.000
40.000
y = 183,18 x + 21.359
R2 = 0,9315
30.000
20.000
10.000
0
0
50
100
150
[GDR 21oC]
200
250
18
Fazemos um novo gráfico, de dispersão, representando os kWh/mês contra os GDR. Vê-se
que os pontos (cada um representando um mês de consumo) ajustam-se bem a uma reta. O
Excel, além de dar a equação da reta, também calcula o coeficiente de determinação R2 do
modelo (IPMVP, item B-2.2.1) que, no caso, indica que 93% da variação da energia é explicada pelos GDR. A equação é o nosso “fantasma”. No período de determinação da economia, basta entrar na equação com os GDR de cada mês para calcular quanta energia a antiga instalação teria consumido (se ainda existisse).
HOTEL - 3
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
LB
LB ajustada
Det
19
No período de determinação da economia, basta entrar com os GDR na equação para calcular quanta energia teria sido gasta pelo ar condicionado antigo. Subtraindo-se desta energia a energia consumida pelo novo condicionador, tem-se a economia. O gráfico mostra
também o antigo consumo, sem correção, para mostrar como difere do consumo ajustado.
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FATORES ESTÁTICOS
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24/04/2014
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4.5
– Fatores que também afetam o uso
da energia, porém... espera-se que
não variem
– Exemplo: ocupação de um shopping,
produção de um forno
– Mencionar no Plano de M&V
– Ajustes em caso de variação (ALB –
ajuste do consumo da linha de base)
–Também chamados de ajustes não
de rotina ou ajustes não periódicos
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Há outros fatores que também fazem variar a energia, mas que não foram considerados no
modelo. Por exemplo, o tamanho da instalação, a maior ou menor ocorrência de sombras ou
insolação na fachada, uma eventual reforma ou ampliação do hotel, etc. Estes são os “fatores estáticos”. Quando deixam de ser “estáticos”, fazem o modelo necessitar um ajuste, que
é um estudo de engenharia específico, podendo necessitar de mais medições. É o chamado
ALB – ajuste da linha de base, ajuste não de rotina, ou não periódico.
A capa do PIMVP apresentada indica o item para estudo no protocolo. Aparecerá em outros
slides, sempre com esta finalidade.
4.5
PERÍODOS DE MEDIÇÃO
Medem-se a
energia e as
variáveis
independentes!
21
Há, portanto, dois períodos de medição, completamente diferentes quanto ao objetivo: antes
da AEE, o período da linha de base, cujo objetivo é estabelecer o modelo do consumo de
energia. Está concluído quando tivermos boas medições para o estabelecimento de um bom
modelo, que possa representar a instalação em todas as condições que possa operar. Depois da AEE, temos o período de determinação da economia, que medirá as variáveis independentes para introduzi-las no modelo e calcular a linha de base ajustada; e medirá a energia para subtrair da linha de base ajustada e calcular a economia. Os fatores estáticos
deverão ser acompanhados e ajustada a linha de base, se necessário. Estará concluído
quando não houver mais dúvida sobre o quanto economizou a AEE.
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PERÍODO DE DETERMINAÇÃO
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DA
ECONOMIA
4.5.2
vida útil ou contrato ou...
períodos de determinação da economia
– Deve englobar pelo menos um ciclo de
funcionamento normal
– Pode ser um período de “teste”
– Considerar duração da AEE e
degradação no tempo
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Dependendo da situação, podemos medir a economia por toda a vida útil do equipamento,
durante todo o contrato de desempenho, ou somente durante um período acordado, que
deve poder estimar com segurança a energia economizada. O PIMVP recomenda que o
período de determinação da economia englobe pelo menos um ciclo de funcionamento da
instalação e seja tanto maior quanto mais durar a AEE e quanto mais se degradar no tempo.
MODELO DE CONSUMO ENERGÉTICO
Energia
R2 > 0,75
E = a vi + b
t>2
CV < 5%
temperatura
ocupação
produção
etc.
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O modelo de consumo da linha de base é, então, uma relação matemática que relaciona a
energia com as variáveis independentes. Em geral, resulta de uma análise de regressão
linear. O modelo é deduzido empiricamente, com base nas medições – a engenharia ajuda
apenas a procurar as variáveis corretas. Há alguns critérios estatísticos para verificar se o
modelo está “bom”, que veremos adiante.
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FRONTEIRA DE MEDIÇÃO
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24/04/2014
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4.5.1
– Toda a instalação ou isolada?
Considerar:
– objetivo da AEE
– responsabilidade da AEE
– abrangência das medidas,
medidas complicadas
– custo de medição
– modelos energéticos
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A fronteira de medição delimita os fluxos de energia que estão sendo medidos, tanto na “entrada” (energia usada no sistema), quanto na “saída” (serviços da energia, variáveis independentes). Não é uma fronteira geográfica. Pode ser mais ou menos larga, dependendo
dos fatores mencionados no slide.
FRONTEIRA DE MEDIÇÃO – EXEMPLO
Gás
Vapor
25
Se consideramos uma caldeira a gás, a fronteira pode ser simplesmente o medidor de gás
da concessionária e a medição da produção fabril. A vantagem é não necessitar de medições adicionais. A desvantagem é que tudo que ocorre com o uso de gás ou vapor na fábrica é um fator estático – e deve ser acompanhado.
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FRONTEIRA DE MEDIÇÃO – EXEMPLO – 2
Gás
Vapor
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Se o gás, além de ser utilizado na caldeira, tem outros usos complexos, podemos instalar
um medidor só para a caldeira. O gás ainda depende da produção e tudo o que ocorre com
o uso do vapor deve ser acompanhado.
FRONTEIRA DE MEDIÇÃO – EXEMPLO – 3
Gás
Vapor
27
Se o uso do vapor é complexo, a solução é instalar um medidor de vapor na saída da caldeira. Agora, tudo o que ocorre com o gás ou com o vapor na fábrica vai se refletir nos medidores e não interessam à M&V. O que seria um fator estático nesta situação?
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EFEITOS INTERATIVOS
Data:
24/04/2014
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4.5
– Exemplo clássico: iluminação e ar
condicionado
– diminuição da carga térmica,
causando:
–aumento da refrigeração
–diminuição do aquecimento
A redução de potência no ar
condicionado é calculada dividindo-se
a redução de carga térmica pelo COP.
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Já o efeito interativo é a consequência da AEE fora da fronteira de medição. O exemplo
clássico é a diminuição da carga térmica para o condicionamento de ar provocada pela eficientização da iluminação. Outro efeito interativo é a diminuição nas perdas dos condutores
a montante dos medidores de eletricidade. O efeito interativo deve ser ignorado ou estimado.
OPÇÕES DO PIMVP
Medição
isolada
Toda a
instalação
A
B
C
D
4.6
Medição e
estimativa
Medição total
Dados de ambos períodos
de medição disponíveis
Faltam dados de período
de medição
separar
AEEs
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Finalmente, há as quatro opções de medição do PIMVP. É o assunto que mais gera polêmica, muito acima da sua importância – uma vez definidas as variáveis independentes e a
fronteira de medição (ou seja, como medir a energia e as variáveis), a opção está praticamente definida. Se consideramos toda a instalação, temos a Opção C, que deve sempre ser
a primeira a ser considerada. Se necessitamos um medidor específico para a energia, temos
as opções A e B – B quando medimos tanto a energia quanto as variáveis independentes e
A quando estimamos algo, em geral, as condições de uso (tempo ou variável independente).
A Opção D permite modelar a AEE para enfrentar situações como de instalações novas.
Também pode ser usada, junto com a Opção C, para separar os efeitos das diversas AEEs.