Mesmo sem outras pressões, o aumento dos custos por si só já exigiria a nossa atenção; nos últimos anos, os custos da electricidade aumentaram em média 5% a 10% ao ano. No entanto, muitos processos industriais foram concebidos numa época anterior à materialização das pressões para serem o mais "verdes" possível e para extraírem o máximo valor de cada unidade de energia consumida.
Por conseguinte, não é surpreendente que inúmeros processos de fabrico estejam a ser melhorados para alcançar reduções significativas no consumo de energia sem afetar a produtividade ou a qualidade do produto. Em alguns casos, estas poupanças podem ser obtidas simplesmente através de inspecção; por exemplo, pode haver motores ou aquecedores a funcionar continuamente, mesmo que só sejam necessários durante parte do ciclo de produção. Outras potenciais reduções podem ser menos óbvias e só se tornarão aparentes após um estudo detalhado dos processos utilizados. Uma compreensão precisa do comportamento de qualquer sistema é fundamental para o seu controlo, e isso significa realizar medições. O físico do século XIX, Lord Kelvin, proferiu em tempos palavras que se tornaram uma citação famosa: "O que não se mede, não se melhora". Talvez seja surpreendente que os processos com um elevado consumo de energia sejam relativamente pouco monitorizados. As novas normas de construção em muitos países introduzirão padrões mais elevados para a monitorização da energia, mas as instalações existentes — muitas das quais estarão em utilização durante muitos anos — não terão esta infra-estrutura. (
Produção de depósitos de combustível para automóveis.)
Os custos de energia eram uma prioridade para a INERGY Automotive Systems, fabricante de componentes e sistemas automóveis, quando, em 2008, a empresa lançou um programa para otimizar e reduzir o seu consumo de energia como parte da estratégia de desenvolvimento sustentável do grupo. A INERGY é líder mundial no desenvolvimento e fabrico de sistemas de combustível, em particular de depósitos de combustível de plástico de última geração. Fundada em 2000 como uma joint-venture que uniu as atividades de sistemas de combustível da Plastic Omnium e da Solvay SA, a empresa é hoje o principal fornecedor de sistemas de combustível de plástico para os principais fabricantes de automóveis. Com sede em Paris, a INERGY Automotive Systems emprega aproximadamente 4.000 colaboradores em todo o mundo e conta com 24 unidades de produção em 18 países. Em 2009, a INERGY fabricou 9 milhões de sistemas de combustível para os principais fabricantes de automóveis do mundo e alcançou um volume de negócios de 900 milhões de euros.
O projeto, denominado INeco (INERGY Energy Consumption Optimization), foi criado para melhorar a eficiência energética no contexto do consumo total do grupo, que se aproxima dos 228.000 megawatts-hora de eletricidade. Quase toda a energia consumida pela empresa é eletricidade, o que equivale aproximadamente à quantidade necessária para uma cidade europeia de 60.000 habitantes. O projeto INeco é gerido e implementado por Stéphane Duval e Joseph Brossard. Uma etapa preliminar envolveu a realização de uma série de auditorias energéticas aos principais processos de fabrico utilizados nas fábricas da INERGY, começando pela fábrica de Pfastatt, França.
A primeira auditoria, realizada em 2009, teve como objectivo recolher informação detalhada sobre o consumo de energia durante um período de três semanas, analisar os dados e utilizar os resultados como base para os planos de acção. Naturalmente, cada fábrica possuía contadores de eletricidade no ponto de ligação à rede elétrica para faturação à concessionária, mas era necessária uma solução de contador de eletricidade auxiliar para obter instantaneamente os dados relativos a cada máquina e processo individualmente. A natureza do projeto exigia uma estrutura temporária para realizar uma auditoria energética a uma fábrica já existente; por isso, a sua instalação e remoção precisavam de ser simples e rápidas.
Instalação do sistema de monitorização:
Inicialmente, considerou-se uma solução tradicional com fios, mas a sua instalação revelou-se excessivamente complexa e dispendiosa para um prazo tão curto. Estavam disponíveis poucas soluções de medição plug-and-play, e a única opção viável era o Wi-LEM da LEM, o medidor de energia local sem fios. Os nós de medição de energia Wi-LEM são transdutores de corrente de núcleo dividido que podem ser fixados em torno de um condutor sem necessidade de desconexões, para instalações de sensores de corrente em loop contínuo ou em linha. Oferecem à INERGY a liberdade de instalar o nó de medição no ponto de acesso mais conveniente em cada quadro elétrico e, crucialmente, o sistema não necessita de ser desligado. Apesar da simplicidade de instalação, os nós de medição do sistema superam os requisitos da norma IEC 62053-21 para a precisão da medição de energia, atingindo uma precisão de 1% ou melhor.
A parte “sem fios” do Wi-LEM refere-se à sua transmissão de dados através de uma rede mesh sem fios. Isto oferece uma dupla vantagem: a operação sem fios significa que não é necessário cablagem em instalações temporárias; e “mesh” indica que a rede sem fios para recolha de dados entre o nó de medição e o ponto central de recolha de dados opera de forma autónoma. O LEM emprega um protocolo de alta fiabilidade e nível industrial baseado na norma de rede mesh IEEE 802.15.4 para garantir a entrega de dados. A sua instalação sem cabos não significa que o sistema seja apenas adequado para instalações temporárias. Muitos utilizadores desejarão realizar um estudo detalhado do consumo de energia instalando monitores a longo prazo em nós-chave para garantir poupanças contínuas e evitar a recorrência de padrões de consumo de energia ineficientes. Ao cumprir as diretrizes mais avançadas para instalações de sistemas de recolha de dados em fábricas, estas robustas redes mesh sem fios são também ideais para utilização a longo prazo. De acordo com Joseph Brossard, Responsável de Abastecimento e Economia de Energia da INERGY, o sistema é “realmente rápido e fácil de instalar, e a solução móvel foi muito importante para nós”.
Em setembro de 2009, a primeira rede temporária Wi-LEM, composta por 40 pontos de medição, foi instalada na fábrica de Pfastatt. Foi utilizada uma configuração delta trifásica com um alcance de medição até 2000 A para a instalação do Wi-LEM. Estes nós transdutores utilizam bobinas Rogowski da LEM, caracterizadas pela sua tecnologia de circuito fechado perfeito, sem descontinuidade no fecho da bobina. A frequência de medição para este teste inicial foi definida em 240 valores de corrente por dia, durante três semanas, resultando num conjunto de dados substancial: mais de 200.000 valores de corrente instantânea. A equipa do projeto INERGY teve então de elaborar uma estratégia para extrair o máximo de informação e valor do conjunto de dados. Uma primeira etapa preventiva envolveu a realização de uma "verificação da integridade" dos dados. As medições de corrente acumuladas, convertidas em consumo de energia, deveriam corresponder ao valor faturado pela empresa fornecedora de energia. Os valores coincidiram dentro de uma margem de 3%, e assim que a equipa se certificou da validade dos dados, passou para a fase de análise do projeto.
Análise de Dados:
Os dados recolhidos foram armazenados numa única e grande base de dados que também continha informações minuto a minuto sobre todos os processos da fábrica: quais os sistemas que estavam em utilização e qual o produto que estava a ser fabricado em cada ponto de dados correspondente. O fabrico de depósitos de combustível na INERGY depende de um processo de moldagem por sopro de ar comprimido. Entre os aspetos que mais energia consomem estão o aquecimento do material de moldagem, o fornecimento de ar comprimido e o arrefecimento após a moldagem. A análise dos dados revelou que estas máquinas de moldação representavam 45% do consumo total de energia da empresa; este número não era conhecido com precisão antes da auditoria. Os compressores que fornecem as elevadas pressões (13 bar) necessárias para a moldação consomem grandes quantidades de energia; a análise mostrou que grande parte dessa energia era perdida devido a fugas de ar comprimido. O consumo de energia medido no processo de arrefecimento a água (chillers, bombas) foi também comparado ao consumo teórico de energia, tendo sido identificadas oportunidades de poupança. As medidas de otimização de desempenho resultantes desta descoberta levaram a reuniões com fornecedores de equipamentos para explorar como as suas máquinas poderiam consumir menos energia. Nem todas as descobertas estavam relacionadas exclusivamente com os processos de fabrico; Os sistemas standard em edifícios comerciais são igualmente eficazes no desperdício de energia se não forem geridos adequadamente. Os dados da base de dados indicaram à INERGY que alguns dos seus sistemas de climatização e iluminação estavam a funcionar continuamente, independentemente da presença de pessoal nessas áreas ou da necessidade de condições ambientais controladas em todos os momentos.
Após a auditoria em Pfastatt, a portabilidade das unidades Wi-LEM foi demonstrada pela sua reinstalação em duas auditorias subsequentes nas fábricas da INERGY em Anderson, EUA, e Ramos, México. A experiência inicial com os contadores de energia locais Wi-LEM foi replicada, comprovando novamente a facilidade de instalação e configuração das unidades. A equipa verificou ainda que o alcance do sinal de rádio da rede sem fios era mais do que suficiente e, mesmo no ambiente industrial com ruído elétrico, a transmissão de dados manteve-se sem problemas. O LEM utiliza a intensidade máxima de radiofrequência permitida para transmissores isentos de licença do tipo utilizado em redes mesh: 100 mW. Isto revelou-se inestimável na fábrica dos EUA, onde os painéis elétricos possuem portas metálicas com isolamento duplo; a rede não apresentou problemas de ligação em momento algum.
Os dados obtidos levaram à conclusão de que — sem grandes investimentos de capital — era possível poupar aproximadamente 15% nos custos de energia. As medidas necessárias para alcançar estas poupanças eram, em geral, simples e de bom senso, uma vez que os dados disponíveis revelavam o que era necessário fazer.
Luz verde para mais poupanças:
a INERGY planeia realizar auditorias a mais seis fábricas durante 2010 e concluir um programa em toda a empresa nos próximos dois anos, abrindo caminho para um plano de acção com investimentos alocados onde necessário. O plano INeco já indicou formas de poupar milhões de euros após apenas três auditorias.
Joseph Brossard, da INERGY, conclui: “As vantagens dos medidores auxiliares de energia são claras. Só se pode gerir aquilo que se mede. O medidor de energia local Wi-LEM tem sido crucial para o que alcançámos até agora. Iremos oferecer kits Wi-LEM a todas as nossas fábricas, permitindo-lhes medir e gerir o seu consumo de energia após as auditorias iniciais, e iremos monitorizar os resultados.”.
