Requisitos Mínimos de Medição e Requisitos Mínimos de Medição e Verificação para Projetos de Verificação para Projetos de

Eficiência Energética das Eficiência Energética das DistribuidorasDistribuidoras

Citenel

Fortaleza – CE17/08/2011

Equipe de Execução• ICF International

Lúcio de Medeiros, DSc.Rafael Catelli Infantozzi

• RSC Tecnologia Reynaldo Sigiliao, MSc.

• Jordão Engenharia Marcio Americo, MSc. Pierre RodriguesItamar Soares de Almeida

• Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-RioReinaldo Castro Souza, PhD. Jacques Musafir, MBA.

Alcir de Faro Orlando, PhD Marlon Huamani Bellido, MSc.

Sérgio Braga, PhD. Epifanio Mamani Ticona, DSc.

• Apoio Equipe da Fupai

Sumário1. Objetivo e principais atividades do Projeto

2. Protocolo Internacional de Medição e Verificação do Desempenho Energético (PIMVDE)

Consumo de energia evitado Outros protocolos internacionais

3. Diretrizes para Metodologia de Requisitos Mínimos

4. Exemplo da Metodologia de Requisitos Mínimos de M&V “Iluminação”

5. Próximos Passos e Conclusões

Objetivo do Projeto

Desenvolvimento de uma proposta de requisitos

mínimos de M&V que esteja de acordo com o

Protocolo Internacional - PIMVP e possa ser

utilizada de forma adequada pelos projetos de PEE.

Elaboração e Execuçãodo Plano de M&V

Elaboração e Execuçãodo Plano de M&V

Descrição das Atividades

Desenvolvimento dos módulos Proposta preliminar por uso final Interação com ABRADEE e ANEEL Aperfeiçoamento das propostas

PIMVP Práticas

Proposta Preliminar por Uso Final

Interação

Proposta Final por Uso Final

Informações Seminário

Informações ABRADEE

Descrição das Atividades Levantamento das práticas de M&V

Experiência da Equipe

Práticas das Concessionárias

Pontos importantes do Projeto

Custo de M&V -> uma variável importante no desenvolvimento da metodologia

CRIAR METODOLOGIA ->

REQUISITOS MÍNIMOS DE ACORDO COM PROTOCOLO INTERNACIONAL

Um dos objetivos do PIMVDE é subsidiar os “Contratos de Performance”, garantindo uma padronização nos cálculos de economia de energia em projetos de eficiência energética (item 1.2 – pág 2).

Caso as partes concordem com aproximações e simplificações do Plano de M&V, e desde que seja feita pelo menos uma medição (antes e depois), este plano pode ser considerado aderente ao PIMVDE.

Considerações Iniciais

Consumo de Energia Evitado

“Se nada tivesse sido feito”

Consumo de Energia Evitado

Consumo de Energia Evitado

Publicações Internacionais sobre M&V

O Guia do FEMP é uma referência internacional de aplicação da metodologia de M&V em projetos de eficiência energética, voltado especificamente para os prédios públicos americanos.

Publicações Internacionais sobre M&V

Standard Measurement & Verification Plan for Lighting Equipment Retrofit or Replacement Projects

Publicações Internacionais sobre M&V

Detailed Guidelines for FEMP M&V Option A

U.S. Department of EnergyFederal Energy Management Program

Publicações Internacionais sobre M&V

Standard Measurement & Verification Plan for Lighting Equipment Retrofit or Replacement Projects

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Uma grande parte dos casos é enquadrada na Opção A, mesmo para projetos de maior complexidade.

Existe uma tendência para a estimativa de valores amplamente conhecidos, em substituição a medição, similar a “bandeirada”.

Publicações Internacionais sobre M&V

Publicações Internacionais sobre M&V

Essa metodologia não está aderente ao PIMVDE.

O próprio PIMVDE registra essa observação no item 4.8 – pág 28.

Publicações Internacionais sobre M&V

O Manual do Programa de Eficiência Energética da Aneel (versão 2008), no item 4.2 (pág 42), remete a metodologia de M&V ao PIMVDE.

Com isso, o uso da “bandeirada” requer uma revisão do Manual de PEE da Aneel.

Publicações Internacionais sobre M&V

Metodologia -> Requisitos Mínimos:

Estabelecimento de Requisitos Mínimos Custo adequado Adesão ao PIMVP Confiabilidade dos resultados

Metodologia Tendência para a Opção A Estimar alguns dados Avaliar no Estudo de caso

Metodologia -> Requisitos Mínimos: Proposta para medição Estudo de Caso

Medições de mais variáveis Duração da medição maior. Preferencialmente Opção B

De acordo com estudos de caso -> ajustes da metodologia.

Estudos de Caso Procedimento contínuo Formação de um Banco de Dados

Guias de M&V

• Foram criados Guias de M&V contendo o passo a passo da metodologia de requisitos mínimos de M&V para cada uso final e um sobre amostragem. • Opção de M&V• O que medir e o que estimar• Procedimentos de medição e

estimação das variáveis• Passo a passo para se obter a

economia de energia e a redução da demanda na ponta

Proposta de M&V para Iluminação

Mede-se instantaneamente a potência de cada tipo de luminária

Estima-se tempo e demanda na ponta, com a ajuda de horímetros em setores estratégicos.

No caso de troca simples de equipamentos, o tempo de uso das lâmpadas não se altera no período pós-retrofit.

Obs: Segundo a NBR IEC 60901: 1997 a medição do consumo das lâmpadas pode ser feita somente após 100 h de uso.

Proposta de M&V paraIluminação

Obs: Medição

Visão Geral da Metodologia:

Potência (W)

Tempo de Uso (horas)

Tempo de uso na ponta

Consumo (kWh)

Demanda na Ponta (W)

Forma de medição

Tempo de medição

Espaço entre as

medições

Iluminação A Wattímetro Estimado Estimado Calculado Estimado Luminária Inst.Tempo da

obra

Uso Final Opção

Variáveis de Interesse Procedimentos

Guia de M&V para Iluminação• Metodologia:

Opção A do PIMVP. Mede-se potência (kW) e estima-se tempo de uso (h).

• Medições• Ex-ante: As luminárias antigas são retiradas e suas potências são medidas

em bancada, utilizando um wattímetro.• Ex-post: Antes de instalar as novas luminárias suas potências são medidas

em bancada, utilizando um wattímetro.

• EstimativasEstimativas do tempo de uso (h) por entrevistas ou medições.

Guia de M&V para Iluminação• Critérios para a estimativa do tempo de funcionamento

Passo 1: O estabelecimento deverá ser dividido em setores típicos, que tenham um funcionamento semelhante.

Passo 2: Deverá ser feita uma pesquisa junto aos usuários para determinar uma primeira estimativa do tempo de uso de cada setor típico.

Passo 3: De forma a garantir uma melhor precisão na estimativa do tempo de funcionamento desses setores típicos é recomendado que sejam instalados horímetros em pelo menos um ponto de cada setor típico, para que sejam revistas e atualizadas as estimativas do tempo de funcionamento que foram determinadas nas entrevistas.

Passo 4: Além do tempo de funcionamento de cada setor típico, os dados armazenados nos horímetros permitem que seja gerado o perfil de funcionamento de cada setor típico, dando a informação de quais setores funcionam no horário de ponta.

Guia de M&V para Iluminação• Economia de Energia

Passo 1: Medir a potência instantânea, de forma amostral, de cada tipo de luminária. O tamanho da amostra depende da quantidade total de cada tipo de luminária, com base na tabela do Guia de M&V - Amostragem.

Passo 2: Calcular a potência média de cada tipo de luminária

Onde:

Guia de M&V para Iluminação• Economia de Energia

Passo 3: Determinar a quantidade de pontos (por tipo de luminária) em cada ambiente.

Passo 4: Calcular a potência total de cada tipo de luminária em cada ambiente, multiplicando-se a potência média de cada tipo de luminária pela quantidade de cada tipo de luminária nesse ambiente:

Onde:

Guia de M&V para Iluminação• Economia de Energia

Passo 5: Calcular a potência total de cada ambiente, multiplicando-se a potência total de cada tipo de luminária pela quantidade de cada tipo de luminária nesse ambiente:

Onde:

Guia de M&V para Iluminação• Economia de Energia

Passo 6: Calcular o consumo de energia total do estabelecimento, multiplicando-se a potência total de cada ambiente pelo número de horas de funcionamento de cada ambiente:

Onde:

Guia de M&V para Iluminação• Redução de Demanda Com base na informação de quais ambientes funcionam no horário de ponta e na

potência total de cada ambiente é possível determinar a potência total na ponta.

• O FCP global da instalação será calculado ponderando-se os FCPs de cada setor homogêneo.

Onde:

Guia de M&V para Iluminação• Estimativa do tempo de uso:

Uso de horímetros com memória de massa, baseado em medição de lux.

Guia de M&V para Iluminação• Estimativa do tempo de uso:

Uso de horímetros com memória de massa, baseado em medição de lux.

Próximos Passos Atualmente recebendo primeiros relatórios dos estudos de

caso realizados pelas concessionárias.

Análise dos estudos de caso para avaliação das propostas sugeridas na metodologia de requisitos mínimos

Relatório considerando as informações dos Estudos de Caso

Proposta para Aneel

Conclusões Trabalho participativo foi enriquecido pela contribuição das empresas distribuidoras e Fupai;

A importância dos Estudos de Caso; A padronização das medições , deverá se constituir em um

dos maiores benefícios do projeto;

Criação de um banco de dados consistente por concessionária, região ,etc... Melhores estimativas permitirá o uso de mecanismos , tal como “ bandeirada”;

Metodologia é dinâmica . Processo contínuo de aperfeiçoamento -> incorporar experiência adquirida e novas Tecnologias.

Obrigado !!!!!

Reynaldo Sigiliao

sigiliao@uol.com.br

Guia Requisitos Mínimos de M&V – Baixa Renda: Amostragem

m Metodologia:Segue a NBR 5426 para definição do tamanho da amostra.

4. Procedimentos:Passo 1: Definir o tamanho da amostra segundo a NBR 5426 utilizando como universo o total de domicílios beneficiados pela MEE. A tabela a seguir apresenta

o tamanho da amostra em função do total de domicílios do projeto.

Passo 2: Segmentar a amostra em função das características do universo de domicílios e do projeto, e.g. por faixas de consumo, por tipo de lâmpadas, por região geográfica etc.

Passo 3: Escolher os domicílios que farão parte da amostra. A seleção da amostra deverá ser feita por sorteio aleatório simples com ordenação por ordem alfabética ou por unidade consumidora. Para cada domicílio sorteado, sorteiam-se domicílios reservas (3 a 4) para serem utilizados quando o domicílio principal estiver indisponível. No caso de todos os domicílios estarem indisponíveis, utilizam-se os domicílios mais próximos aos domicílios reservas.

Passo 4: Definir a forma de distribuição das medições amostrais ao longo do tempo.O ideal é que ela seja realizada ao longo de 12 meses. No caso desse tempo ser excessivo, recomenda-se que as medições sejam distribuídas conforme os dois critérios abaixo.

Critério 1 - Amostras que demandem medições em um único mês ou numa única estação do ano: Escolher um período que não represente situações extremas e possa ser considerado como representativo do ano. Nesse caso, em função da região ou cidade do

país, deve-se evitar as medições durante os períodos de verão e/ou inverno sempre que eles tiverem características que possam distorcer a projeção anual de consumo e demanda na ponta.

Distribuir igualmente o total da amostra pelo número de meses que serão utilizados na medição.Critério 2 - Amostras maiores que permitam uma maior distribuição ao longo do tempo.

Buscar um tempo mínimo de 6 meses e garantir que os períodos atípicos (verão e/ou inverno dependendo da região) sejam contemplados e intercalado com outra estação do ano.

Distribuir igualmente o total da amostra pelo número de meses que serão utilizados na medição.

50/1

Início Fim Fp. Início Fp. Fim

2 8 2 0% 65%9 15 2 66% 68%

16 25 3 54% 55%26 50 5 41% 43%51 90 5 43% 44%91 150 8 34% 35%

151 280 13 27% 27%281 500 20 22% 22%501 1.200 32 17% 17%

1.201 3.200 50 14% 14%3.201 10.000 80 11% 11%

10.001 35.000 125 9% 9%35.001 150.000 200 7% 7%

150.001 500.000 315 6% 6%500.001 >501.000 500 4% 4%

Faixa populacional (Fp) Erro amostralAmostra

Monitoram-se todas as variáveis elétricas através do analisador de energia.

A principal variável de saída deverá ser estimada (por conta disso é que esse módulo se enquadra na Opção A).

A variável de saída possibilitará a criação de “cenários”, além de determinar o comportamento desses cenários ao longo do ano.

A comparação do consumo será feita com base nesses cenários.

Ao invés de determinação uma equação genérica (muito complexa) para qualquer perfil de carga, serão determinadas “retas” (valores constantes ou equações simples) para cada “cenário”.

Proposta de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

Proposta de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores Por exemplo, para um sistema de bombeamento, ao monitorar a vazão,

determina-se a equação relacionando a potência consumida e a vazão para cada cenário (vazão baixa, média e alta).

Válvula de ControleVálvula de Controle

Acionamento EletrônicoAcionamento Eletrônico

Vazão (%)Vazão (%)

Pot

ênci

a (%

)P

otên

cia

(%)

Por exemplo, para um sistema de bombeamento, ao monitorar a vazão, determina-se a equação relacionando a potência consumida e a vazão para cada cenário (vazão baixa, média e alta).

Válvula de ControleVálvula de Controle

Acionamento EletrônicoAcionamento Eletrônico

Vazão (%)Vazão (%)

Pot

ênci

a (%

)P

otên

cia

(%)

Proposta de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

Por exemplo, para um sistema de bombeamento, ao monitorar a vazão, determina-se a equação relacionando a potência consumida e a vazão para cada cenário (vazão baixa, média e alta).

Válvula de ControleVálvula de Controle

Acionamento EletrônicoAcionamento Eletrônico

Vazão (%)Vazão (%)

Pot

ênci

a (%

)P

otên

cia

(%)

Proposta de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

Obs: Medição

Proposta de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

Potência (W)

Tempo de Uso (horas)

Tempo de uso

na ponta

Consumo (kWh)

Demanda na Ponta

(W)

Grandezas Mecânicas

Forma de medição

Tempo de

medição

Espaço entre as medições

Força Motriz e Acionamento

de Motores A Estimadas

Quadro Elétrico (CCM)

7 dias Tempo da obra

Analisador de Energia

Uso Final Opção

Procedimentos Variáveis de Interesse

Visão Geral da Metodologia:

Guia de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

• Metodologia:Opção A do PIMVP. Medem-se grandezas elétricas (tensão, corrente, potência, fator de potência, energia) e estimam-se grandezas mecânicas (vazão, nível, pressão, quantidade produzida, entre outras).

• Medições• As grandezas elétricas são as variáveis de controle, e, portanto serão

medidas. As grandezas mecânicas serão estimadas conforme descrito na próxima seção.

• É importante que o período de monitoramento seja representativo para um cenário de funcionamento anual do sistema. Além disso, é fundamental que as medições de grandezas elétricas e mecânicas sejam realizadas ao mesmo tempo, para que seja possível correlacionar os dados de consumo e produção.

Guia de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

• Estimativas das grandezas mecânicas :Passo 1: Todo o parque do sistema motriz deverá ser dividido em setores típicos,

que tenham características e regime de funcionamento semelhantes.Passo 2: Deverá ser feita uma pesquisa junto aos usuários para se determinar

quais são as grandezas mecânicas de cada setor específico. Ainda nesse passo, são identificados os medidores que porventura já estejam instalados (medidores pré-existentes) que seriam os responsáveis pela medição das grandezas mecânicas identificadas.

Passo 3: Na estimativa das grandezas mecânicas desses setores típicos, poderão ser instalados medidores em pelo menos um ponto de cada setor típico que não possua um medidor pré-existente, para que sejam efetuadas as estimativas das grandezas mecânicas. Outra opção, no caso da impossibilidade do uso de medidores de grandezas mecânicas, é possível realizar as mesmas medições de forma indireta, com, por exemplo, o uso de grandezas elétricas associadas a curvas típicas do comportamento mecânico do sistema.

Guia de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

• Economia de Energia:Passo 1: Medir as grandezas elétricas, de forma contínua, de cada tipo de sistema

motriz. O tamanho da amostra depende da quantidade total de cada tipo de sistema, com base na tabela do Guia de M&V - Amostragem. O tempo de monitoramento vai depender de cada caso, tendo como regra que esse período deve ser representativo em relação do comportamento anual, ou ainda, ser o suficiente para permitir uma extrapolação para todo o ano.

Passo 2: Para cada tipo de sistema deverão ser identificados os cenários, que agrupem valores semelhantes de produção.

Passo 3: Para cada cenário deverá ser determinado o consumo específico (consumo por unidades produzidas).

Guia de M&V para Força Motriz e Acionamento de Motores

• Economia de Energia:Passo 4: O consumo de energia relativo ao período ex-ante deve ser ajustado

através da multiplicação da produção ex-post pelo consumo específico ex-ante. Já o consumo do período ex-post será medido.

Passo 5: A economia de energia é a diferença entre o consumo ajustado e o consumo de energia medido no período pós.

• Redução de Demanda:Com base na informação de quais ambientes funcionam no horário de ponta e

qual a potência média nos cenários pré-determinados, é possível determinar a redução da demanda na ponta pela diferença das potência máximas antes e depois do retrofit.

ExemploM&V Força Motriz

• Medição ex-ante

ExemploM&V Força Motriz

• Modelo Matemático – Medição ex-ante

ExemploM&V Força Motriz

• Medição ex-post

ExemploM&V Força Motriz

• Economia de Energia

Produção Consumo Consumo Específico Consumo52.193,40 1.512,50 0,0433 2.262,40 749,90 91.570,18 1.474,59 0,0406 3.716,84 2.242,25

120.911,91 965,86 0,0385 4.659,48 3.693,62

6.685,78

Depois AntesEconomia

Total

Perguntas, Dúvidas e Questionamentos