Treinamento para o Guia de M&V – 1.2

Apostila

Parte 1 – Revisão de M&V

1.2 – Terminologia da M&V

Revisão Motivo da Revisão Data

0 Emissão inicial 05/04/2014 1 Comentários treinamento ANEEL 24/04/2014

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REVISÃO DOS CONCEITOS DE M&V (TERMINOLOGIA)

REVISÃO DOS CONCEITOS DEM&VPIMVP e PROPEE

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Faremos uma breve revisão dos conceitos de M&V apresentados no PIMVP e no PROPEE.

CONCEITOS

Variáveis independentesFatores estáticosPeríodos de mediçãoModelo de consumo energéticoFronteira de mediçãoEfeitos interativosOpções 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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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 explican-do-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.

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 ambien-tal é muito presente nesta acalorada cidade, nota-se que a temperatura ambiente (expressa em graus-dias de refrigeração – GDR – em relação a 21oC1) segue bem a variação da ener-gia. 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.

VARIÁVEIS INDEPENDENTES

Fatores que determinam a variação do uso da energia (vetores, drivers)

Clima

ProduçãoOcupação...

É preciso estabelecer uma relação matemática com o uso da energia

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HOTEL NO RIO DE JANEIRO

17

0

50

100

150

200

250

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

jul-0

9

ago-

09

set-0

9

out-0

9

nov-

09

dez

-09

jan-

10

fev-

10

ma

r-10

ab

r-10

ma

i-10

jun-

10

jul-1

0

ago-

10

[GD

R 21

oC]

[kW

h/m

ês]

kWh GDR (21oC)

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HOTEL - 2

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0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

0 50 100 150 200 250

[kW

h/m

ês]

[GDR 21oC]

y = 183,18 x + 21.359R2 = 0,9315

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 expli-cada pelos GDR. A equação é o nosso “fantasma”. No período de determinação da econo-mia, basta entrar na equação com os GDR de cada mês para calcular quanta energia a an-tiga instalação teria consumido (se ainda existisse).

HOTEL - 3

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20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

LB LB ajustada Det

No período de determinação da economia, basta entrar com os GDR na equação para cal-cular quanta energia teria sido gasta pelo ar condicionado antigo. Subtraindo-se desta ener-gia 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

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&VAjustes em caso de variação (ALB –ajuste do consumo da linha de base)

Também chamados de ajustes não de rotina ou ajustes não periódicos

20

4.5

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 “fato-res 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.

PERÍODOS DE MEDIÇÃO

Medem-se a energia e as

variáveis independentes!

4.5

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. De-pois da AEE, temos o período de determinação da economia, que medirá as variáveis inde-pendentes para introduzi-las no modelo e calcular a linha de base ajustada; e medirá a e-nergia 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 DAECONOMIA

Deve englobar pelo menos um ciclo de funcionamento normalPode ser um período de “teste”Considerar duração da AEE e degradação no tempo

vida útil ou contrato ou...

períodos de determinação da economia

4.5.2

22

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

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Energia

temperaturaocupaçãoproduçãoetc.

R2 > 0,75

t > 2

CV < 5%

E = a vi + b

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

Toda a instalação ou isolada? Considerar:

objetivo da AEE

responsabilidade da AEE

abrangência das medidas, medidas complicadascusto de medição

modelos energéticos

4.5.1

24

A fronteira de medição delimita os fluxos de energia que estão sendo medidos, tanto na “en-trada” (energia usada no sistema), quanto na “saída” (serviços da energia, variáveis inde-pendentes). Não é uma fronteira geográfica. Pode ser mais ou menos larga, dependendo dos fatores mencionados no slide.

FRONTEIRA DE MEDIÇÃO – EXEMPLO

Gás

Vapor

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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 medi-ções adicionais. A desvantagem é que tudo que ocorre com o uso de gás ou vapor na fábri-ca 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

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Se o uso do vapor é complexo, a solução é instalar um medidor de vapor na saída da caldei-ra. Agora, tudo o que ocorre com o gás ou com o vapor na fábrica vai se refletir nos medido-res e não interessam à M&V. O que seria um fator estático nesta situação?

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EFEITOS INTERATIVOS

Exemplo clássico: iluminação e ar condicionado

diminuição da carga térmica, causando:

aumento da refrigeração

diminuição do aquecimento

28

4.5

A redução de potência no ar condicionado é calculada dividindo-se a redução de carga térmica pelo COP.

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 efi-cientização 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 estima-do.

OPÇÕES DO PIMVP

ABCD

Medição isolada

Toda a instalação

Medição total

Medição e estimativa

Dados de ambos períodos de medição disponíveis

Faltam dados de período de medição separar

AEEs

4.6

29

Finalmente, há as quatro opções de medição do PIMVP. É o assunto que mais gera polêmi-ca, 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 pratica-mente 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.