Medição e gerenciamento para contornar alta das tarifas

Edição 111 – Abril de 2015
Reportagem: Medição
Por Bruno Moreira

Em face do aumento do preço da energia elétrica e de um possível racionamento, as indústrias eletrointensivas, bem como empreendimentos com carga de missão crítica, buscam aproveitar melhor a energia elétrica consumida, por meio da medição e do gerenciamento.

As fortes chuvas que ocorreram nos primeiros meses de 2015 não foram suficientes para melhorar os níveis dos reservatórios de usinas hidrelétricas do país. A maioria deles continua com o volume abaixo do que foi registrado no mesmo período do ano passado. Furnas, por exemplo, maior reservatório da região Sudeste/ Centro-Oeste apresentava em fevereiro deste ano 12,86% de sua capacidade total. Em fevereiro de 2014, o reservatório estava com 34,14% de sua capacidade.

Tal escassez hídrica vem causando grandes transtornos ao setor elétrico e, em última instância, à população. Com o intuito de compensar a falta de água nos reservatórios – e evitar um possível racionamento de energia elétrica –, o Operador Nacional do Sistema (ONS) vem despachando usinas termelétricas, cuja energia custa mais caro do que a energia produzida pelos empreendimentos hidrelétricos. Este aumento de custo era repassado regularmente aos consumidores finais durante os reajustes anuais das tarifas de energia elétrica das concessionárias de distribuição. Contudo, com o advento do sistema de bandeiras tarifárias, no início de 2015, os aumentos começaram a ser sentidos de maneira mais rápida. A elevação do custo para a geração de energia é repassada agora mensalmente para as contas de energia elétrica dos consumidores. Na atualidade, os reservatórios estão abaixo do nível desejado e as usinas termelétricas estão sendo despachadas com maior regularidade, o que enquadra as tarifas no regime de bandeira vermelha. Nele, o preço da conta de energia sofre acréscimo de R$ 0,055 para cada quilowatt-hora kWh consumido.

Some-se a isso os efeitos causados pela Medida Provisória (MP) nº 579, que tratou da antecipação da renovação das concessões das distribuidoras e estabeleceu a redução das tarifas de energia elétrica. Para que os altos custos dos distribuidores não fossem repassados aos consumidores, o Governo Federal realizou empréstimos junto a um consórcio formado por dez bancos. Em razão disso, conforme estudos feitos por especialistas do setor elétrico, o segmento acumulará para 2015 um prejuízo de R$ 105 bilhões. Dessa forma, os aumentos que não foram realizados em 2012, época da publicação da MP, se concretizaram no final de 2014. As tarifas da Elektro, por exemplo, tiveram reajuste médio de 37,78%.

Diante deste cenário, empresas que dependem fortemente da energia elétrica para produzirem, como indústrias eletrointensivas (alumínio, aço, petroquímica, papel e celulose etc.) e estabelecimentos com carga de missão crítica, como data centers, hospitais, bancos, aeroportos, shopping centers, companhias de telefonia fixa ou celular, bem como centros de operações financeiras e cartões de crédito, buscam alternativas para não ficarem tão dependentes da energia convencional e diminuírem seu consumo de energia elétrica, por meio de uma gestão de processos e gerenciamento de energia mais eficientes.

No que diz respeito especificamente às indústrias eletrointensivas, o gerente nacional de vendas da área de energia e sustentabilidade da Schneider Electric, João Carlos Salgueiro de Souza, destaca que a elevação do custo e a possibilidade de racionamento da energia elétrica aumentam a pressão sobre a competitividade e o balanço financeiro destas companhias. “A partir do momento em que não há energia, ocorrem paralisações na produção, com perdas consideráveis, até porque, para determinados processos, o tempo de desligamento da energia não corresponde necessariamente ao tempo em que os processos ficam parados”, explica Souza. “É preciso um período muito maior para recolocar em operação, às vezes para realizar a limpeza do maquinário e efetuar novamente um set up.”

De acordo com o gerente nacional de vendas da área de energia e sustentabilidade da Schneider Electric, nos estabelecimentos comerciais, uma falha de energia também pode ser bastante prejudicial. “Em alguns casos, praticamente se paralisam os negócios na ausência de equipamentos adequados para agir no momento da falta de energia”, afirma Souza, destacando que a segurança do empreendimento e das pessoas que nele trabalham também é colocada em risco.

Deve-se destacar que, por enquanto, ainda não existe nenhuma previsão de racionamento de energia elétrica. Contudo, segundo o gerente, há uma preocupação do Governo Federal em relação a isso e que ele deveria pensar em propostas de metas de redução. No que se refere às empresas, Souza destaca o fato de elas apresentarem um sistema de proteção para seus ativos diante de uma eventual falta de energia. Segundo ele, a maioria das empresas tenta contemporizar esta falta com geração temporária, seja ela a forma mais convencional, com emprego de óleo diesel, ou seja, com o emprego de gás natural para empreendimentos de maior porte.

Souza acredita que a solução para a eventual falta de energia elétrica não pode se resumir simplesmente à instalação de geradores. Para ele é preciso que a planta, empreendimento ou edifício passe primeiro por um diagnóstico energético a fim de identificar onde existe espaço para a redução do consumo e, depois, com base em um volume de consumo otimizado, sejam  dimensionados os sistemas de gerenciamento.

O gerente da Schneider Electric conta que um dos objetivos da empresa é aproveitar este “problema” de escassez de energia e tarifas elevadas que está sendo vivenciado atualmente para que se torne uma oportunidade real de melhoria para as organizações. “Seja a partir do entendimento correto da contratação da energia, do impacto do custo da energia e das interrupções no negócio ou por meio do oferecimento de estratégias adequadas de compra para isso”, declara. A geração alternativa de energia também é uma possível solução, desde que seja dimensionada na medida certa para o empreendimento.

O gerente destaca também o trabalho da Schneider no desenvolvimento de tecnologias voltadas para gerenciar a energia elétrica utilizada nas pla

ntas fabris e outros tipos de edificações para que o cliente conheça melhor a performance energética dos seus ativos. O monitoramento remoto de energia via internet é uma dessas tecnologias. Isso faz o cliente de uma cadeia de varejo, por exemplo, que tem inúmeras lojas, conseguir, por uma solução na nuvem, obter todas as informações e dados de consumo, de centenas de locais e de centenas de supermercados, interagindo com as pessoas que estão nestes empreendimentos para que elas controlem corretamente a utilização dos ativos e corrijam eventuais falhas.

Outra solução desenvolvida pela empresa diz respeito à gestão específica para estabelecimentos com cargas de missão crítica. A solução, que visa o monitoramento dos ativos de energia crítica – geradores, nobreaks, chaves de transferência –, possui a capacidade de testar ciclicamente e de forma automática estes equipamentos.

Aliás, a falta de uma manutenção periódica nos geradores é um dos principais problemas das instalações com carga de missão crítica, segundo Souza. Na maior parte dos casos, o gerador é acionado apenas e tão somente em situações emergenciais, afirma o gerente. Mas para que ele seja preparado para funcionar corretamente nestes momentos, precisa ser testado com regularidade. “Geralmente, quando não existem ferramentas de gerenciamento para fazer isso automaticamente, grande parte destes empreendimentos acaba negligenciando este trabalho e, no momento necessário, os equipamentos não respondem a contento”, diz. Para a realização desta atividade de manutenção são utilizados medidores de energia, os quais dependem de uma integração com uma série de dados dos disjuntores e dos painéis. Posteriormente, estas informações são coletadas e transmitidas por meio de relatórios de conformidade.

Souza comenta que a principal função do gerenciamento de energia é criar para o usuário o entendimento de como a energia pode ser utilizada, sendo sua base a máxima: “se você consegue gerenciar aquilo que mede, você consegue utilizar aquilo que gerencia”. O grande obstáculo mora no fato de as organizações, conforme o gerente da Schneider, não se preocuparem diretamente com a avaliação da origem do próprio consumo de energia elétrica. Por meio das ferramentas de gerenciamento de energia, o cliente consegue, porém, acompanhar o consumo em tempo real, ao longo do tempo, em vez de verificar o volume de consumo apenas ao receber a conta de energia no final do mês.

Com o acompanhamento automático e em tempo real de seu consumo, a empresa pode, por meio das variações que ocorrem nele, saber, por exemplo, se a operação dos sistemas de ar condicionado está adequada, ou utilizar de maneira mais eficiente os sistemas de iluminação, programando a luz de um determinado escritório para se apagar entre 22h e 23h, faixa de horário em que os funcionários normalmente já deixaram o recinto. Munido dos dados coletados pelas medições, o cliente tem a possibilidade de corrigir seus diversos problemas de consumo.

Os sistemas de gerenciamento de energia podem, em suma, funcionar como ferramentas de medição e verificação do desempenho dos sistemas ou de resultados, servindo como base para implementação de medidas de conservação e de eficiência energética.

Data centers

Quando se fala de instalações de missão crítica com alto consumo de energia elétrica, um dos primeiros ambientes que vem à cabeça é o data center, ambiente projetado para abrigar servidores e outros componentes como sistemas de armazenamento de dados (storages) e ativos de rede (switches, roteadores). Como toda a instalação de missão crítica, o data center tem sua segurança energética garantida por geradores e nobreaks (UPS). Contudo, o principal vilão de um tipo de instalação como esta é o ar condicionado, utilizado para controlar a temperatura dos equipamentos e evitar que eles superaqueçam, danifiquem a si próprios e, consequentemente, os dados por eles transmitidos.

De acordo com Daniel Fazenda Freire, diretor executivo da Tier 4 Intelligent Solutions, empresa especializada em data centers, cerca de 95% das despesas de um data center provêm do consumo de energia elétrica. “Este setor sempre foi muito preocupado com essa conta, porque ela é a grande vilã da operação e do custo final”, avalia. Do total consumido de energia elétrica, 50% é puxado pelo ar condicionado e o restante pode ser colocado na conta dos equipamentos de hardware. Neste sentido, a preocupação do segmento em tornar o consumo de ar condicionado mais eficiente é muito grande.

Cerca de 95% das despesas de um data center provem do consumo de energia elétrica. Do total consumido de energia, 50% é puxado pelo sistema de ar condicionado.

“Hoje em dia há diversas tecnologias, as quais se consegue implementar para reduzir essa despesa”, afirma Freire. Uma delas é o chamado isolamento do corredor quente e do corredor frio. Nela, ao invés do sistema jogar o ar frio para o ambiente, como se faz normalmente, em residências, por exemplo, isola-se o ar frio, insuflando-o exatamente onde se deseja, no caso seria na frente do equipamento, de onde sai o ar quente. “Feito tal procedimento corretamente, o aparelho de ar condicionado chega a economizar 30% da energia”, explica o diretor da Tier 4.

Quando se tem o sistema balanceado, com manutenção preventiva correta e com os parâmetros de trabalho corretos, também é possível economizar 30% com o ar condicionado. Sobre isso, o diretor da Tier 4 comenta a respeito da temperatura em que um sistema de ar condicionado ligado a um data center deve trabalhar. No passado, há cerca de dez anos, quando não existiam muitos parâmetros, pensava-se que quanto mais gelada a sala melhor para os equipamentos. A temperatura girava entre 17 ºC e 18 ºC. De acordo com Freire, com as tecnologias atuais dos equipamentos de data center, o ar pode ser insuflado entre 24 ºC e 26 ºC. “Parece que não, mas estes 6 ºC fazem total diferença no consumo de energia do equipamento de ar condicionado. Quanto menor a temperatura, mais o equipamento se esforça para gelar o ar e, consequentemente, aumenta-se o gasto com energia”, explica

O exemplo dado pelo diretor da Tier 4 alerta para a importância de o consumidor final, proprietário de um ambiente como este, programar a troca de equipamentos antigos, que têm maior consumo energético e que demandam mais ar condicionado. Esta substituição por equipamentos mais modernos, conforme Freire, exigirá ainda menos gastos com manutenção e mão de obra, o que só aumentará a economia.

Sobre outras tecnologias que podem tornar o uso do equipamento de ar condicionado mais eficiente, Marcelo Barbosa, diretor técnico da Apogee, especializada em serviços de consultoria e e

ngenharia e tecnologia, salienta o free cooling, técnica que explora a existência de diferenças de temperatura entre ambientes para a produção de arrefecimento. Conforme Barbosa, esta técnica é melhor indicada para data centers localizados em lugares mais frios, como a região Sul do Brasil, uma vez que o equipamento de ar condicionado desliga sua parte mecânica e utiliza o ar externo (mais gelado) para refrigerar o ar dentro da edificação.

No cenário de aumento de preço das tarifas de energia elétrica, a Sotreq vê crescer o número de solicitações de estudos para implantação de entrais termelétricas e sistemas de cogeração.

Peça muito importante para a aplicação deste procedimento é o economizador de ar, que atua com o compressor. Este seria verdadeiramente o “vilão” do equipamento de ar condicionado no que diz respeito ao consumo de energia elétrica, segundo o diretor da Apogee. O equipamento é responsável por comprimir o ar refrigerante e forçar a troca de calor com o ambiente. Com os economizadores não é necessário o auxílio do compressor, já que se emprega mais diretamente o ar de fora.

Barbosa destaca também os economizadores de água. Nestes, capta-se a água externa mais fria para utilizar no sistema de refrigeração. “São próprios para instalações que têm acesso a lagos”, comenta o diretor da Apogee, citando como exemplo o data center do Google na Finlândia, que foi construído perto de um lago, com temperatura de -10 ºC. Conforme Barbosa, com este sistema de free cooling, a empresa consegue economizar de 10% a 30% na sua conta de energia elétrica. “Nos Estados Unidos e na Europa, esses economizadores de ar e de água já são uma tendência. Aqui no Brasil ainda estamos no estágio de inovação”, diz Barbosa.

Ainda no que se refere a data centers e à possibilidade de torná-los mais eficientes, Barbosa destaca a medição de energia na entrada deste ambiente, que permite o cálculo do PUE (Power Usage Effectiveness), em português, Efetividade do Uso da Energia. Este é um índice de eficiência energética, que resulta da divisão entre a quantia total de energia do data center e a energia consumida pelos equipamentos críticos (servidões de rede, armazenadores de energia e os switchers) de Tecnologia de Informação (TI). Barbosa explica que o PUE é sempre maior que 1, e quanto mais perto de 1 ele for, mais eficiente será o sistema. O free cooling, por exemplo, ajuda a diminuir o PUE.

Redundância

Conforme o diretor da Tier 4 Intelligent Solutions, Daniel Freire, a redundância em data centers é extremamente necessária. Haja vista o momento que está sendo vivido pelo setor elétrico brasileiro – crise hídrica, térmicas (fonte cara de energia) acionadas e energia com preços em ascensão por conta de um cenário cada vez mais crítico do ponto de vista do abastecimento energético –, os data centers precisam contar com sistemas redundantes de geração de energia, por exemplo, para evitar a dependência da concessionária. “Qualquer problema de distribuição implica no seu site ficar parado e não ter disponibilidade 24 horas por dia, setes dias por semana, 365 dias por ano, que é como se trabalha nos ambientes de missão crítica”.

Não obstante a importância de sistemas redundantes, Freire ressalta a necessidade de uma análise e um diagnóstico de quais são as necessidades energéticas da instalação. “O gestor faz uma previsão para os anos futuros, de acordo com o objetivo do negócio e realiza os investimentos”, explica. “Não é simplesmente trocar tudo. Nem sempre é a melhor solução”. Conforme o diretor, é preciso avaliar os pontos críticos atuais da planta e, munidos de informações, traçar uma estratégia para melhorias ponto a ponto, a fim de se fazer “um investimento inteligente e não simplesmente gastar dinheiro”.

Freire comenta que, em paralelo a um gerador a gás ou a diesel, por exemplo, uma instalação de missão crítica pode ter uma planta de geração eólica ou solar. Contudo, essas redundâncias nunca podem ser pensadas como excludentes. Talvez seja melhor para o site, menos custoso e mais eficiente, fazer um mix de fontes alternativas: uma parte de energia eólica, uma parte de energia solar e uma parte de gás natural. Começa-se a ter diversas ações menores, que juntas acabam fornecendo a redundância para fornecer segurança energética necessária à instalação, diminuindo, assim, a dependência da rede elétrica convencional.

O diretor da Tier 4 alerta para o fato de o setor elétrico pensar em soluções de economia e eficiência energética apenas quando a crise bate à porta. Conforme Freire, se as empresas se preocupassem com a questão da energia elétrica, no momento da implantação dos data centers, naturalmente, teriam menos despesas de manutenção, menos custos com energia e, consequentemente, maior lucro para aumentar a sua fatia no mercado.

Geradores de energia elétrica

No cenário de aumento do preço das tarifas de energia elétrica e de ameaça de um futuro racionamento no Brasil, a Sotreq – dealer autorizado da Cartepillar, fabricante de grupo de geradores, que integra soluções neste nicho de mercado – vê crescer o número de solicitações de estudos para implantação de centrais termelétricas e sistemas de cogeração.

O gerente de Aplicações Especiais da Sotreq, o engenheiro Marcelo Tadeu de Souza, acredita que o país já vive um cenário em que é iminente o colapso de energia ou racionamento. “O fato é que, para qualquer projeção de crescimento do país, é preciso energia elétrica e nós já não temos para a demanda atual necessária no nosso país”, analisa. De acordo com Souza, existem muitas indústrias, nos segmentos de mineração, siderurgia, alimentício, cerâmico, as chamadas grandes indústrias eletrointensivas, que precisam de energia com larga escala para sua produção, e que, por isso, têm se planejado para identificar quais são as opções para que possam contar com um insumo energético numa condição eficiente, segura e confiável.

Dentro das solicitações à Sotreq, as soluções mais requisitadas são as que apresentam equipamentos alimentados por gás natural. O gerente da Sotreq enfatiza que o combustível impacta diretamente no custo da geração. O gás, por ser um combustível mais barato, comparado, por exemplo, ao diesel, automaticamente é a primeira opção do clie

nte diante das alternativas de geração.

Conforme Souza, a companhia está apta a atuar não apenas com o fornecimento de equipamentos e eventualmente com a realização do projeto, mas também com o ciclo inteiro: desenvolvimento do projeto, implantação, manutenção e operação. “Nós temos a flexibilidade de agir de acordo com cada aplicação deste segmento”, afirma o engenheiro, destacando que a Sotreq pode desenvolver desde uma central de cogeração em um nível de complexidade específico para missão crítica, como data centers, shopping centers, edifícios inteligentes e outros, até implantar uma usina termelétrica de 50 W, 100 W ou 150 W.

Apesar do aumento significativo do número de solicitações de estudos, como o cenário é de incertezas, ainda não há uma definição compatível este incremento. Conforme Souza, o aumento do preço da energia, os benefícios e as vantagens para energia excedentes, leilões de reserva e de ponta estendida sinalizam “que a situação não é das melhores”, do ponto de vista do abastecimento de energia elétrica. Contudo, “não existe ainda uma certeza ou um recado do governo de que nós temos de seguir por determinado caminho”, diz o gerente, destacando que o segmento ainda se encontra em “compasso de espera”.