O poder da energia fotovoltaica no Brasil, por Mauro Borges Lemos

Publicado em 23 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: ClicFolha

Por: Mauro Borges Lemos

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Minas Gerais acaba de dar um passo decisivo para a consolidação da produção de energia solar no Brasil. Sob a liderança da Cemig, sempre à frente na pesquisa e desenvolvimento de alternativas energéticas, a subsidiária Renova acaba de firmar parceria com a empresa norte-americana SunEdison, uma das maiores empresas desse mercado no mundo, e que promove o desenvolvimento de tecnologia solar extremamente competitiva. Juntas, Renova, Cemig e SunEdison vão trabalhar para fazer a energia gerada a partir dos raios solares a alternativa energética mais competitiva do mercado dentro de cinco anos.

O Brasil é um dos países com o maior potencial de crescimento em energia solar, especialmente, pelo fato de possuir os melhores índices de insolação do planeta. Dessa forma, é necessário aprofundar no estudo e pesquisa dessa tecnologia, para não perder o timing e ficar atrás na corrida da energia fotovoltaica mundial. Recentemente, perdemos o boom da microeletrônica e, assim, a possibilidade de desenvolver o conhecimento de purificação do silício – a despeito de possuirmos as maiores reservas mundiais desse material, matéria-prima para a fabricação de componentes de celulares, computadores, lâmpadas especiais e, sobretudo, painéis solares de geração elétrica.

Sem o conhecimento do processo de purificação do silício, que é essencial para o desenvolvimento das placas solares, vamos precisar superar diversas barreiras para que possamos atingir o protagonismo nessa tecnologia. Mas esse é um desafio que Minas Gerais e a Cemig estão dispostos a enfrentar.

Ciente da importância de seu papel na consolidação da energia solar no Brasil, o governo de Minas Gerais sancionou em julho último a Lei 21.713, que estimula a produção e a comercialização dessa energia no Estado a estabelecimentos com atividade de geração, transmissão ou comercialização de energia solar. A nova norma amplia para 20 anos o prazo para a concessão de crédito de ICMS relativo à aquisição de energia solar produzida no Estado. Esse é um grande incentivo ao desenvolvimento da energia solar fotovoltaica.

Além disso, Minas Gerais pode ser considerado o estado mais avançado no aproveitamento da energia solar para aquecimento de água. Nos últimos anos, a Cemig, por meio do programa de Eficiência Energética instalou, aproximadamente, 26 mil sistemas de aquecimento solar de água em casas da Cohab Minas. No Mineirão foi instalada uma usina solar fotovoltaica com capacidade de 1,4 MWp, constituindo-se na maior usina solar em operação no Brasil e uma das maiores do mundo. Seguindo essa linha, recentemente, a Cemig anunciou que planeja investir R$ 4 bilhões na instalação de uma planta integrada para a produção de energia fotovoltaica no Estado, que inclui a instalação de uma fábrica para a produção local das placas e demais equipamentos necessários, em um acordo que prevê transferência de tecnologia no estado da arte. A Companhia está buscando parceiros para viabilizar o projeto.

Com investimentos, incentivos e foco no desenvolvimento de novas tecnologias para geração de energia elétrica, o Brasil pode dar um grande passo para diminuir a dependência da hidrologia e elevar o grau de confiabilidade do sistema elétrico. E Minas Gerais estará liderando esse processo.

* Mauro Borges Lemos é diretor-presidente da Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig)

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Navigating the road to positive-energy buildings

Publicado em 23 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte (Source): Consulting – Specifying Engineer

Por (By): Andrew Solberg, Coy Miller, and Keith Kibbee, CH2M

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Implementing key enablers, high-performance manufacturing or industrial buildings can become extremely efficient.

Learning objectives

  • Define net zero energy building (NZEB) and positive-energy building (PEB).
  • Identify key enablers to the realization of PEBs.
  • Describe PEB solutions for manufacturing/industrial buildings.

Green building programs can be credited for bringing together a diverse group of stakeholders that are responsible for the design and operation of the built environment, and creating an informed conversation around the value of holistic building design. Green building rating programs and standards—including the U.S. Green Building Council LEED program (U.S.), Living Building Challenge(U.S.), BREEAM (U.K.), HQE (France), ESTIDAMA (United Arab Emirates), CASBEE (Japan), GreenMark (Singapore)—have energy efficiency requirements, as well as additional credits associated with energy demand reduction. These programs also reward participants for installing on-site renewable energy systems, and sourcing offsite macrogrid renewable energy. Building rating programs have contributed to the plethora of energy-efficient buildings worldwide. They have facilitated the identification of key efficiency strategies and propagation of cutting-edge technologies while creating a demand for on-site and offsite renewable energy. They have opened the door for the next generation of green buildings—buildings that are energy-positive and harvest more energy than they consume. Positive is the new green.

Whether a building is deemed green, smart, intelligent, or high-performance, efficient use of energy resources will undoubtedly be at the core of the design, and rightly so. Buildings and their systems consume more energy and generate more emissions than any other sector in the U.S., and likely the world. Combined, residential and commercial buildings account for nearly 30% of the total energy use in the U.S., industry accounts for about 33% (8% building systems and 25% manufacturing processes), and transportation consumes the remaining 37% (25% vehicles and 12% air-marine-rail-pipeline transport).

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Thus, buildings account for approximately 38% of U.S. energy consumption today. With increasing electrification of vehicles, transportation loads will likely shift from the gas pump to electrical meters, resulting in more than 40% of U.S. energy consumption occurring behind the meters of buildings in coming years (see Figure 1). This concentration of load behind the meters of buildings provides a clear opportunity—and responsibility—for building owners, architects, engineers, financiers, and constructors to significantly change how energy is consumed and generated in the U.S. In doing so, they also have tremendous positive impact on built infrastructure operational costs, reducing air emissions, and enabling new technology. A net zero energy building (NZEB) generates enough renewable energy on-site to equal its annual energy use. A positive-energy building (PEB) produces more energy from on-site renewable sources than it consumes. The level of excess energy should be sufficiently high to offset the embodied energy of the building infrastructure over the building’s lifetime. In either case, grid connection is allowed and power is delivered to or extracted from the grid. Energy storage may be deployed to control the timing and amount of grid power used.

The benefits of net positive

PEBs are the pinnacle of green building design. There is no question regarding the sustainability of buildings that produce more energy than they consume. PEBs are expanding the conversation regarding high-performance buildings. A green building’s effectiveness must include not only the operational energy but also the embodied energy of the building materials. By considering the embodied energy, we capture the ultimate footprint of a building, from concept to present operation. A PEB’s excess energy has the potential to offset its own embodied energy, and to pay off historical energy debts.

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Embodied energy within building materials will be reduced in the future as materials are created in net positive manufacturing facilities and material transportation systems. PEB’s excess

energy also has the potential to offset the building occupants’ transportation energy used in commuting to and from the building. It is already the case where electric vehicle owners charge at home where they have rooftop photovoltaic (PV) arrays, and charge at work based on parking lot PV arrays. The energy payback and emission/resource offsets are, undoubtedly, the marked benefits of PEBs.

Driver of green industry

The single goal of creating a PEB is to simplify the design process, essentially liberating the design team from the burden of estimating percent savings over a hypothetical baseline model for the purpose of achieving a green building ranking. When the goal is net zero energy, or positive energy, a different approach is embedded in the design process. With more stringent design conditions, engineers begin from a budget based on available energy that can be harvested and stored on-site. These conditions drive efficient design by holding the process accountable to the availability of limited resources. Additional costs associated with on-site energy systems and advanced building materials are often paid back over the lifetime of the building by the power produced by the building after construction. Therefore, PEBs increase the demand for higher cost, more advanced materials by balancing the lifecycle costs of the project, ultimately bolstering the market for high-performance building technology.

Fringe benefits

Arguably, one could make sustainability claims solely based on achieving a PEB alone. However, there are many other facets of green building, such as indoor air quality, daylighting, and positive community feedback, that could be overlooked if the focus is on energy alone. Therefore, it is worth mentioning that positive-energy design will likely enhance the greater quality of the edifice. The need for more efficient lighting will enhance daylighting, the benefits of which have become common knowledge. Research, such as that conducted by the Lighting Research Center in Troy, N.Y., has shown that daylighting increases occupant comfort and productivity, and provides the proper stimulation to regulate healthy circadian rhythms. Indoor air quality may be improved as well by shifting the traditional approach to more efficient ways of controlling interior conditions. For example, use of natural ventilation can help reduce symptoms of sick building syndrome by decreasing concentrations of pollutants from indoor sources. Finally, PEBs will enhance a community’s perception and value of the buildings they interact with, leading to community support and positive feedback. Ultimately, the fringe benefits beyond energy balance should not be overlooked.

Vision

The first step to creating net zero and positive-energy buildings is simply having the vision, and articulating it in such a way that stakeholders completely understand the benefits. Many companies are doing so. References and examples that illustrate the benefits and costs of high-performance buildings are leading the charge to achieving energy balance. Intel, Microsoft, Apple, Proctor & Gamble, Google, and others have declared their commitment to becoming carbon neutral. They recognize the value in green building and are leading the way by aspiring and planning for energy balance. For example, Tesla has recently announced plans to construct a massive “gigafactory,” a facility that will produce finished battery packs on a large scale from raw materials. The process of manufacturing these batteries is an energy-intensive process that traditionally relies on cheap, highly polluting sources. However, Tesla’s new facility will be powered largely by on-site renewable energy generation, mostly wind and PV. Tesla’s internal studies suggest that the carbon footprint of a single battery pack from the gigafactory will be completely offset after 10,000 miles of driving in its Model S, potentially making the battery the most carbon-neutral component in the vehicle.

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O consumo de energia nas edificações no Brasil

Publicado em 23 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: Condomínios Verdes

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Um dos principais desafios do país e dos clientes consumidores de energia atualmente é encontrar soluções céleres, econômicas e significativas para superar as dificuldades em relação ao cenário energético e hídrico que preocupa a sociedade e influencia nosso desenvolvimento econômico. O custo de energia está alto e vai aumentar ainda mais. Existem duas formas básicas de se obter mais energia: produzindo a mesma através de um dos mecanismos disponíveis na matriz energética brasileira (hidroelétricas, termoelétricas, usinas nucleares, dentre outros) ou otimizando racionalmente o uso da energia atual. A primeira solução demanda tempo e altos investimentos o que não resolveria a curto e médio prazo a situação. Utilizar melhor a energia através da execução de projetos de eficiência energética é uma forma rápida e de custo muito menor.

Analisando o tema, conforme o BEN 2015 (Balanço Energético Nacional), nossas edificações (no segmento industrial, comercial, serviços, residencial e público) são identificadas como a principal demanda de eletricidade do país, responsável pelo consumo de cerca de 50% do total. Todavia, através do movimento de construção sustentável, onde eficiência energética desponta como um dos principais temas, as edificações deixam de ser apresentadas como grandes consumidores de energia, tornando-se a principal solução do problema energético nacional.

Cresce no país a mobilização de organizações e associações trabalhando no incentivo a práticas de construção sustentável e economia de energia. Dentre as principais atividades destes grupos há a promoção de sistemas de certificação e etiquetagem de edificações projetadas e construídas buscando maximizar seu desempenho energético, bem como atividades de readequação energética de edificações existentes.

Atualmente temos 224 edificações certificadas com o LEED no Brasil e 20 certificações pelo recém-criado Selo Procel Edificações. Uma análise, considerando a média de economias comprovadas nestas edificações, mostra que sem muitos esforços adicionais as edificações brasileiras poderiam apresentar um potencial mínimo de redução de 30% ou mais.

Considerando o total de energia elétrica disponibilizada no país, descontadas as perdas, o consumo no Brasil chega a 516,6 TWh, deste valor 258 TWh, ou o equivalente a R$ 60 bilhões são consumidos apenas pelas edificações. O potencial de redução de consumo nos prédios green buildings é cerca de 77,49 TWh, fomentado por uma política integrada de eficiência energética que englobe construção, reforma e operação das edificações, sem grandes investimentos e ótimas taxas de retorno. Ou seja, praticamente o montante da energia produzida pela usina de Itaipu. Também significaria reduzir em 65% o uso de termoelétricas, reduzindo emissões poluentes e economizando quantias financeiras relevantes aos cofres públicos.

Para o cliente final é uma redução de R$ 18 bilhões onde o principal sistema consumidor é o sistema de climatização.

Os proprietários de imóveis devem se informar e estar atentos ao fenômeno da crescente conscientização dos ocupantes e perda de competitividade frente aos novos empreendimentos que se diferenciam em face a eficiência operacional. O mercado de eficiência nas edificações possui vantagens sociais, ambientais e principalmente econômicas. Em muitos casos a readequação energética, além de não envolver grandes investimentos e em todos eles termos ótimas taxas de retorno econômico, existem inúmeros benefícios diretos e indiretos para o Governo, iniciativa privada e sociedade.

Com isso, o Brasil possuirá todas as condições de superar os atuais desafios energéticos, sendo a eficiência a principal solução. A ineficiência energética sugere grande desperdício de dinheiro e oportunidades, certo que as ações de correção deste cenário irão inserir estes valores, que até então encontram-se perdidos, na economia, gerando emprego, elevando o padrão técnico do setor, mitigando impactos sócio ambientais negativos e melhorando a qualidade de vida.

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Especialistas analisam tendências de tarifas de energia elétrica nos próximos anos

Publicado em 22 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: SEGS

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O mercado livre e o cativo e as projeções das oscilações tarifárias para os próximo cinco anos foram tema da palestra de abertura da 16º edição do Energy Summit, que segue até o dia 17 de setembro, no Hotel Pullman Vila Olímpia, em São Paulo. Considerado um dos principais pontos de encontro do setor de energia elétrica no país, o evento coloca em pauta os principais assuntos do setor, abordados por especialistas, autoridades e empresários.

Na palestra de abertura, Andrew Frank Stofer, presidente da America Energia, alertou para o desequilíbrio das contas das empresas que operam no setor brasileiro. “O rombo do setor de distribuição de energia hoje é de R$ 160 bilhões sendo que o EBITDA total em 2013 era R$ 9,3 bilhões”, disse.

Carlos Alberto Schoeps, sócio-gerente da Replace Projetos e Consultoria, avaliou os principais custos que afetarão as tarifas. Segundo ele, empréstimos para pagamento de geração térmica em 2014, as bandeiras tarifárias, os encargos setoriais, entre eles a CDE (conta de desenvolvimento energético), o repasse dos riscos hidrológicos e a energia das usinas que tiveram sua concessão renovada, devem influenciar a composição dos custos.

“Os riscos para as tarifas do mercado regulado estão relacionados ao repasse de custos dos gargalos hidráulicos; aos repasses de despesas com o pagamento de CDE e outros encargos decorrentes de decisões judiciais, ao repasse do risco hidrológico de Itaipu e das usinas que renovaram concessão; aos custos associados às novas regras para renovação das concessões das usinas hidroelétricas e aos atrasos na implementação de novos projetos de geração em decorrência da variação cambial”, disse Schoeps. Na avaliação do especialista, as tarifas da energia no mercado livre tendem a cair. “O que vai determinar é a fluência. A oferta de energia está crescendo em ritmo superior a do consumo. As novas regras para renovação das concessões aumentarão a oferta no mercado livre”.

Do lado dos grandes consumidores, José Carlos Velasco Mendieta, da gerência de orçamento operação centralizada da OI, revelou que a empresa tende a migrar para o mercado livre de contratação de energia elétrica. “Os reajustes de tarifas em 2015 em relação a 2014 tiveram um impacto médio de 45%. Percebemos que há uma tendência de redução do custo de contratação de energia no mercado livre em relação ao cativo e estudamos uma migração. Podemos economizar por volta de 20% a 30%. Outro ponto positivo do mercado livre é a disponibilização das medições o que é muito importante para ter um gerenciamento completo e para ter previsibilidade orçamentária. Hoje o mercado livre é mais previsível do que o cativo”, disse.

Cases

Empresas do porte da GM e da Nestlé participaram do Energy Summit mostrando como as estratégias de eficiência energética se confirmam exitosas no combate ao desperdício da energia elétrica. Glaucia Roveri dos Santos, Gerente de Energia & Utilidades para América do Sul da General Motors, contou que a estratégia empregada na planta de Joiville (SC) considerou o desligamento dos equipamentos, eliminação de perdas e paradas, conversão de eficiência de equipamentos, especialmente na utilização de ar comprimido, grandes vilões da produção automotiva de projetos de eficiência energética e dos processos.

Entre as soluções adotadas pela montadora estão o uso de telhas translúcidas, de luminárias de alta eficiência, de tecnologia fluorescente, com sensores de presença e de luminosidade, de coletores e acumuladores de aquecimento solar, de equipamentos de geração fotovoltaica entre outras intervenções em busca da eficiência energética. “O resultado foi 13,8% de redução de consumo total da planta. Hoje fazemos cada veículo com menos da 40% da energia consumida antes das modificações feitas para aumentar a eficiência energética desde 2013 e utilizamos apenas 1/3 do que era consumido de água em 2013 na produção de um carro”.

Já a Nestlé faz uso da reutilização de lenha e de borra de café para fazer vapor, entre várias outras iniciativas para transformar a matriz energética da empresa em uma matriz limpa. Um dos focos de atenção da empresa é o contingente laboral. Gilberto Tonim, Gerente Corporativo de Energias e Serviços Industriais da empresa no Brasil, explica: “Temos 32 plantas e investimos mais em treinamento e capacitação de operadores do que em equipamentos. Se for feita uma gestão do gasto energético a economia nos custos pode chegar a 15%”.

Sobre a microgeração distribuída, Daniel dal Poggetto Barbosa, líder de manutenção da Dupont do Brasil, disse que “o importante é não se limitar a uma única solução de eficiência energética. Equipamentos e tecnologias mais modernas, como a geração fotovoltaica, negociações em diferentes mercados, metas de sustentabilidade, são várias soluções que juntas geram resultados mais expressivos”.

A solução de cogeração adotada pela confecção da De Millus foi detalhada por Ricardo Paschoal, Gerente de Manutenção da empresa. Com duas plantas no Rio de Janeiro e uma no Nordeste, a empresa produz 44 milhões de peças por ano, sendo uma empresa bastante verticalizada, fabricando quase 95% do que precisa para produzir as coleções que oferece.

“Temos várias soluções voltadas para a eficiência energética, como a estação de tratamento de efluentes, que recupera 60% da água utilizada e que é reinjetada no processo de manufatura, e o sistema de cogeração de energia, investimento aproximado de R$ 2 milhões, com duas caldeiras de recuperação, duas máquinas de absorção de água quente, montada em uma das plantas da empresa”. Segundo Paschoal, o investimento foi recuperado pela empresa em 2,2 anos. “Estamos em vias de exportar o nosso excedente de energia preferencialmente tomando como crédito para as outras fábricas do grupo”.

Novas tecnologias impõe mudança no modelo de negócios

Nas palestras sobre Excelência Técnica e Operacional em Empresas de Energia, que aconteceram nesta terça durante o evento, a tecnologia foi o principal pano de fundo nos debates sobre inovação, P&D e GTD do futuro, e como serão os novos modelos de negócios digitais em energia.

Para o diretor de Inovação EDP Energias do Brasil, João Martins, o momento é propício para investimentos em automação, gestão de equipes e melhora nos serviços e uso das telecomunicações, fatores que somados trarão eficiência e maior distribuição energética. “Estados Unidos e Europa ditarão a velocidade e a tendência das mudanças no modelo de negócios de energia. Distribuição inteligente e barata é o nosso grande desafio”.

Já Roberto Falco, gerente Sênior da ACCENTURE, destacou a importância da tecnologia como fator de mudança que permite criar tal modelo de negócios totalmente novo. “Principalmente, trazendo resultados em curto prazo”, disse. Ainda segundo Falco, para estes novos formatos de negócios digitais, desafios precisam ser superados: “Melhoria da eficiência operacional e novas receitas serão necessárias. Como será a cadeia de valor do futuro para o mercado de energia? O preço da energia também influenciará as mudanças no modelo”.

Gislaine Washizu, gerente do Centro Inteligente de Medição da CPFL Energia, detentora de 13% mercado de distribuição da região sudeste, reforçou que a tecnologia e o uso de redes inteligentes com integração de sistemas é uma realidade na companhia. “Há três meses quem diria que usaríamos drones em nossas inspeções?”.

A relação da empresa com o público final também mudou com a inserção da comunicação via site e aplicativos, contou Gislaine. Ela apresentou também a recente experiência da companhia com a implantação da Rede Mesh CPFL, baseada em comunicação por radiofrequência e destacou que, para implementar novos projetos e tecnologias é preciso criar centros de capacitação com simuladores de redes inteligentes para formar equipes. Gislaine defendeu ainda a necessidade do governo ajustar a regulação do setor de forma clara e que justifique altos investimentos.

Entre outros temas debatidos no primeiro dia de evento, a palestra da gerente de Auditoria da CPFL Renováveis, Daniela Moreno, mostrou aos seminaristas como implantar um programa integrado em conformidade com a Lei Brasileira Anticorrupção. Outro representante da distribuidora, Thiago Freire Guth, diretor de Distribuições da CPFL Energia, encerrou o programa do seminário de Excelência apresentando estratégias e táticas aplicadas pela empresa e que poderiam inspirar outras companhias sobre como reduzir custos otimizando a qualidade dos serviços. Segundo Guth, os quatro pilares de eficiência da CPFL são gestão de tempo real, produtividade, gestão dos processos e redução da demanda. Este último, para ele, o item mais importante para ter ganhos de eficiência. “Maior custo na distribuição é gente. Então, redução de demandas técnicas é uma das prioridades da empresa”, ressaltou.

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Ensuring power quality in mission critical facilities

Publicado em 22 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte (Source): Consulting – Specifying Engineer

Por (By): Debra Vieira, PE, LEED AP, ATD, CH2M

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Many industrial, commercial, and service businesses are sensitive to power quality problems because they affect a company’s ability to compete in a global economy.

Learning objectives

  • Explain the definition of, and need for, high-quality power.
  • Identify the costs related to a power quality disturbances.
  • Recognize the value of gathering and interpreting data from power monitoring systems.

The generally accepted definition of clean power is “current and voltage waveforms that are purely sinusoidal.” However, this clean, or high-quality power does not have to be absolutely sinusoidal. So, what is the definition of high-quality power? Does the mere presence of harmonics on a power system indicate poor power quality? What about intermittent transients? Is that poor power quality?

Technically, there is no single accepted definition of “quality power.” Standards exist that help define criteria that can be measured, such as voltage. However, the real measure of power quality is determined by the performance and productivity of end-user equipment. If the equipment is not performing correctly, verification of proper mechanical and electrical installation and maintenance is necessary. A faulty piece of equipment, bad bearings, or poor internal connections can affect performance. If this doesn’t resolve the problem then power quality is most likely inadequate.

When we discuss power quality, what we really mean is voltage quality—because it’s the quality of the voltage that we can address. Power is the rate of delivery of energy and is proportional to the product of the voltage and current. The equipment itself—not the distribution system—defines how much power is drawn from the system. The power system defines the quality of the voltage delivered. Because there is a close relationship between voltage and current, we must address the current to understand many of the power problems that exist. For example:

  • A short circuit can cause a voltage sag—or cause voltage to even disappear completely—due to extremely high current passing through the system impedance.
  • Lightning generates high impulse voltages that can travel on the power distribution system.
  • Distorted currents from harmonic loads also cause the voltage to distort as the current passes through the system impedance.

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Sensitive electronic devices

We are heavy users of electronic devices, which are inherently sensitive to power quality. This sensitive equipment accentuates the limitations of the power system, limitations that have always existed but were rarely observed with less sophisticated equipment. Power quality issues are not easily identified. Determining how much of equipment malfunction and downtime is due to poor power quality is difficult to analyze. A power monitoring system that provides wave capture with a time stamp of the power anomaly, along with equipment status, can help facility operators correlate the cause and effect between power events and equipment malfunctions.

Since the advent of electricity, reliable, high-quality power has been desirable. In the late 1980s, computers became commonplace in our offices and homes. In the 1990s, we were able to network this equipment together to increase equipment performance. Today, we face new problems, such as faster processing speeds, increased computer chip densities, and equipment that is more sensitive to the quality of power it receives. Factories, offices, hotels, shopping centers, hospitals, and homes depend heavily on microprocessor-based loads, such as lighting controls, computers, copiers, appliances, scanners, control systems, monitoring devices, etc. It’s difficult to find equipment that lacks a microprocessor. While this electronic equipment is relatively small in size and power consumption, it is large in quantity and is in close proximity to one another.

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We are interested in power quality because of its economic impact. An increasing majority of industrial, commercial, and service businesses are sensitive to power quality problems because they affect a company’s ability to compete in a global economy. Businesses that depend on high quality power, such as information technology or the continuous process industry with its programmable logic controllers, distributed control systems, industrial computers, human-machine interfaces, variable frequency drives (VFDs), motion controllers, and sensors, can suffer huge financial losses along with loss of productivity and competitiveness when power disturbances occur.

The costs related to a power quality disturbance can be categorized as direct costs, indirect costs, and inconveniences.

Direct costs: include reduced equipment efficiency, loss of raw material and production, equipment/product damage, corrupt data communications/storage, and nonproductive employee wages.

Indirect costs: more difficult to quantify and may include missed delivery deadlines, which may cause future orders to be lost.

Inconvenience: Items in this category are not expressed in lost revenue dollars but rather in how much someone is willing to pay to avoid having to deal with the inconvenience.

Ultimately, the end user is responsible for preparing appropriate performance criteria for the equipment as well as for the proper installation and correction of inadequacies in the power and grounding system. Unfortunately, many end users are unaware of the installation pitfalls and need assistance.

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Many times, the local utility company can provide guidance on how to properly install sensitive electronic equipment as well as modifications to the power and grounding system. The utility is motivated to provide customer service in regard to power quality to help build and maintain confidence in its distribution system. Utility engineers can provide troubleshooting analysis of harmonic issues because of the connection requirements stipulated in IEEE 519-2014: Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems, which defines the maximum allowed reflective harmonics allowed from a customer. However, some specialized equipment may be beyond the abilities of the utility and may require the assistance of an engineer who is knowledgeable in power quality issues.

Having quality power is not accidental; it is well planned and carefully installed. The basics of power quality start by creating a solid foundation of grounding, bonding, and wiring; then layer on surge protection and power conditioning; and lastly, monitor power quality trends to provide a baseline for preventive maintenance activities to correct internal power quality problems and to define external power quality problems (see Figure 1).

Grounding, bonding, and wiring

Around 80% of all power quality problems are related to grounding, bonding, and wiring problems within a facility. Is this percentage exaggerated? Possibly, but many power problems are resolved simply by fixing a few grounding connections or replacing a couple of grounding cables.

Grounding and bonding are not the same. However, they are closely related. Why do we ground and bond electrical systems? The answer can be found in NFPA 70-2014: National Electrical Code (NEC), Article 250.4(A)(1) Electrical System Grounding, which states “Electrical systems that are grounded shall be connected to earth in a manner that will limit the voltage imposed by lightning, line surges, or unintentional contact with higher-voltage lines and that will stabilize the voltage to earth during normal operation.” Furthermore, grounding stabilizes the voltage to earth during normal operations for grounded systems. Electrical equipment is grounded in accordance with Article 250.4(A)(2) Grounding of Electrical Equipment, which requires that “Normally noncurrent-carrying conductive material enclosing electrical conductors or equipment, or forming part of such equipment, shall be connected to earth so as to limit the voltage to ground on these materials.”

Noncurrent-carrying conductive materials that may become energized are bonded together to establish a low-impedance ground-fault current path in accordance with NEC Article 250.4(A)(3) Bonding of Electrical Equipment, which indicates that “Normally noncurrent-carrying conductive materials enclosing electrical conductors or equipment, or forming part of such equipment, shall be connected together and to the electrical supply source in a manner that established an effective ground-fault current path.” Bonding of equipment facilitates the operation of overcurrent devices, such as fuses, circuit breakers, or relays, during fault conditions as required by NEC Article 250.4(A)(5). Multiple parallel paths result in low impedance to facilitate overcurrent device operation.

Electrical systems do not need to be grounded to function. In fact, not all electrical systems are grounded. But when discussing electrical systems, usually the voltages are with respect to ground. The term “ground” represents a reference point—or a zero potential point—to which all other voltages refer. A zero reference voltage is critical for proper operation of electronic equipment. Unfortunately, the least amount of attention is focused on grounding, bonding, and wiring. Typical wiring and grounding problems include:

  • Faulty, loose, or resistive connections that result in heating, and potential arcing and burning of the insulation
  • Missing equipment grounds that create situations where there is no effective return path for ground-fault current
  • Power supply conduits insulated from computer cabinets with PVC conduit fittings
  • Conduit runs that end before reaching the equipment with a conductor running exposed the remaining distance
  • Green, insulated grounding conductors that are run separately from the phase conductors.

Another common grounding problem is using an isolated ground with the idea of obtaining a clean ground. Isolated grounds are typically misunderstood and misapplied because they are not actually isolated, but rather insulated, thereby eliminating parallel return paths. Installation of an isolated ground conductor is governed by NEC Article 250.146(D) Isolated Ground Receptacles and is used to reduce electrical noise on the grounding circuit by purposely insulating the receptacle from the mounting means. The receptacle grounding terminal is instead connected to an insulated equipment grounding conductor run with the circuit conductors, and is permitted to pass through one or more panelboards without connection to the panelboard grounding terminal bar. This isolated ground conductor terminates at the source of the separately derived system or service. The conductor is not isolated from the electrical grounding system.

Sometimes isolated or dedicated grounds are recommended by equipment manufacturers. These recommendations can compromise the safety and performance of the equipment, are dangerous, violate the NEC, and are unlikely to solve power quality problems.

Safety and equipment performance depend on the proper selection and installation of the power and electronic equipment grounding and bonding system. In all circumstances, the equipment and grounding system must comply with the NEC and local installation codes. A solidly grounded ac system with insulated equipment grounding conductors should be used to feed electronic loads. All metal parts of equipment enclosures, raceways, and grounding conductors are to be effectively and permanently bonded to each other and to the power system grounding electrode system at the service entrance and at each separately derived system.

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Alstom define indicador-chave de performance para eficiência energética

Publicado em 22 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: Setor Energético

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As autoridades públicas estão cada vez mais preocupadas com o impacto ambiental oferecido pelos meios de transporte – especialmente considerando que aproximadamente 23% das emissões mundiais de CO2 estão relacionadas à mobilidade urbana. E a mudança do transporte motorizado para o elétrico é vital para a engrenagem da sustentabilidade no setor.

O transporte ferroviário já é considerado um dos elementos mais importantes nos planos de eficiência energética. Globalmente, em 2011, o setor de transporte representou 27,6% de toda a energia usada e foi responsável por 22,7% das emissões globais totais de CO2 relacionadas à energia. As emissões mundiais de CO2 do setor de transporte aumentaram 53% entre os anos de 1990 e 2011. Neste contexto, o transporte ferroviário consome apenas 2,2% da energia final e é responsável por 3,3% das emissões de CO2 (incluindo emissões indiretas de energia) enquanto transporta 9% dos passageiros e cargas globais.

A Alstom é considerada a primeira fabricante a definir um indicador-chave de performance para essa questão e propôs uma meta de desempenho energético em suas soluções. A empresa está atualmente definindo um padrão de metodologias de medição de energia para garantir a consistência na coleta de dados e empregar simulações energéticas para soluções atuais e futuras. Essas metas serão propostas em suas soluções e operações. O comprometimento se baseia na redução do consumo de energia por suas soluções em 20% até 2020 (comparado aos níveis de 2014). Em suas operações, a intensidade energética deve ser reduzida em 10% nesse mesmo período.

Também foram definidas prioridades para a gestão ambiental, que inclui gestão de água, resíduos e energia. A intensidade energética de operações (por hora trabalhada) é rastreada, com um índice de redução de 18% registrado desde 2008.

Na Alemanha, a unidade de Salzgitter da Alstom implementou um extensivo plano envolvendo um sistema computadorizado de gestão, que monitora a recuperação de calor de compressores, compressores de velocidade variável e iluminação com LEDs. Na Itália, um comitê faz o controle de energia para rastrear o consumo de suas unidades e implementar um programa de melhoria.

Na França, uma nova série de pesquisas aprofundadas de energia está sendo implementada para identificar oportunidades de avanço em outras áreas.

As unidades da Alstom no Reino Unido estão sendo abastecidas com eletricidade verde, com emissões zero de carbono garantidas. E unidades na França e Bélgica consomem eletricidade certificada para garantir pelo menos um nível mínimo de conteúdo renovável na energia que utilizam. Isso será estendido a outras unidades no futuro.

Na Holanda, a Alstom teve sucesso na obtenção da certificação nível 5 (nível mais alto) na escala de performance de CO2 iniciada pela ProRail. Isso demonstra o melhor desempenho em emissões de CO2 nas operações da Alstom naquele país.

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Congresso & Expo ABRAFAC 2015 acontecerá entre os dias 25 e 27 de novembro, no Windsor Barra Hotel – RJ

Publicado em 22 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Palestrantes renomados, feira de negócios e premiação melhores do ano marcam evento de gestores de facilities

Com o objetivo de promover o encontro de grandes executivos relacionados ao segmento de administração de serviços (facilities) e engenharia, do Brasil inteiro, a Associação Brasileira de Facilities – ABRAFAC em conjunto com o CREA-RJ promove sua edição 2015 do Congresso & Expo ABRAFAC. O evento ocorre entre os dias 25 e 27 de novembro de 2015, no Windsor Barra Hotel, no Rio de Janeiro, em parceria com o Conselho Regional de Engenharia e Agronomia do Rio de Janeiro – CREA-RJ. Simultaneamente, haverá uma feira de negócios, que mostrará as principais tendências em produtos, serviços e tecnologias voltadas ao setor de facilities e engenharia, além da apresentação dos trabalhos pré-selecionados para concorrer ao Prêmio ABRAFAC Melhores do Ano 2015. “O Congresso é o maior evento do ano do calendário dos profissionais de facilities. Nossa intenção é de promover debates, desafios, troca de experiências e melhorias no nosso segmento. A cada ano, buscamos melhorar os conteúdos para nos mantermos como referência.  Em 2014 recebemos mais de 500 pessoas e esse ano temos a intenção de dobrar esse número, ultrapassando mil convidados”, destaca o presidente da ABRAFAC, Luciano Brunherotto.

O evento será uma oportunidade para a reflexão de temas importantes do setor. A ABRAFAC convidou renomados profissionais de grandes instituições nacionais e multinacionais. “A agenda dos temas e palestrantes será liberada gradativamente, mas estamos preparando grandes surpresas aos participantes”, continua Brunherotto.

Os interessados poderão fazer em breve a inscrição pelo site da entidade www.abrafac.org.br, ou pelo telefone (11) 3266-7963.

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Consumo de energia no Estado de SP cai 1,88%

Publicado em 21 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: Diário de São Paulo

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O Balanço Energético do Estado de São Paulo 2015, publicado nesta quarta-feira (16) pela Secretaria de Energia mostra que a soma de todas as energias consumidas no Estado em 2014, registrou uma redução de 1,88% em relação ao ano anterior. Foram consumidos 67,37 milhões de toe (tonelada de óleo equivalente), contra 68,66 milhões de toe, em 2013.

O setor industrial registrou uma queda de 6,9%, já o residencial caiu 1%. O comércio teve uma elevação de 8,2% em relação ao ano anterior.

Confirmando a política estadual de substituição de fontes não renováveis da matriz por energia mais limpa, São Paulo registrou um aumento de 11% no consumo de etanol etílico (anidro + hidratado) contra 3,6% de variação positiva na gasolina. Houve redução do óleo diesel em 1,5% e do óleo combustível em 6,7%.

A oferta total de energia atingiu 98,6 milhões de toe em 2014, composta na maior parte por derivados de petróleo (47%) e cana-de-açúcar (25%). A energia hidráulica participou com 4,9%, o gás natural com 5,2%, o carvão mineral com 1,2% e os demais segmentos com 16,7%.

O consumo de energia elétrica foi de 150.723 GWh, apresentando um decréscimo de 1,6% em relação ao mesmo período do ano anterior, que foi de 153.147 GWh. Contribuiu para essa diminuição, principalmente o setor industrial com retração de 8,2%. Nos demais setores houve crescimento do consumo, com 8,6% no setor comercial, 7% no agropecuário e 1,5% no setor de transportes.

São Paulo x Brasil

Com o maior parque fabril da América Latina e mais de 44 milhões de habitantes, o Estado de São Paulo consumiu 25,3% de toda a energia utilizada no Brasil em 2014.

A participação do Estado no consumo nacional ficou em 24,13% nos derivados de petróleo, coque de carvão mineral 9,84%, lenha e carvão vegetal 4,10% e outros energéticos 11,05%. Já o uso de insumos energéticos renováveis em substituição aos derivados de petróleo, São Paulo teve participação de 48,1% do bagaço de cana, 37,5% do etanol e 28,4% da eletricidade.

Série histórica – Nos últimos 10 anos, São Paulo registrou uma queda significativa no uso de energias mais poluentes. O carvão teve a maior redução atingindo 85%, já o óleo combustível apresentou uma queda de 72%.

Por outro lado, os insumos menos poluentes aumentaram sua participação na matriz energética nos últimos 10 anos. O etanol etílico apresentou crescimento de 157%, 42% no bagaço de cana, 29% na eletricidade e 13% no gás natural. “A Secretaria de Energia está incentivando a produção de energias mais limpas. O gás natural é uma fonte de energia barata, abundante e menos poluidora, por isso estamos construindo projetos de ampliação do uso de gás em São Paulo”, destaca Meirelles.

O consumo de energia no Estado apresenta um aumento de 32,7% na série história. O setor industrial aumentou a utilização do insumo em 20,2%, o residencial em 29,3% e o comercial em 58,2%.

Sobre o Balanço Energético

O Balanço Energético do Estado de São Paulo 2015 é uma publicação anual da Secretaria Estadual de Energia. O relatório é uma ferramenta essencial para os setores público e privado realizarem estudos de planejamento energético, viabilização de tecnologias inovadoras, busca de eficiência energética e preservação do meio ambiente.

A edição é baseada em informações energéticas e socioeconômicas de 2014, apresenta as séries históricas do período de 2005 a 2014 discriminadas por insumos energéticos e por setores da economia, incluindo balanços energéticos anuais consolidados, tabelas e gráficos que detalham a evolução da oferta e da demanda dos energéticos utilizados pela economia paulista, com a correspondente participação dos setores envolvidos.

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Sebrae promove seminário de eficiência energética em Petrolina

Publicado em 21 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte: Boa Informação

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Pernambuco – O Sebrae Pernambuco realiza nos dias 22 e 23 de setembro o 1º Seminário de Eficiência Energética. Realizado no Quality Hotel, em Petrolina (Sertão), o evento vai discutir racionalização, conservação e investimentos em energia.

A abertura do evento será realizada pela diretora técnica do Sebrae-PE Ana Dias, que vai apresentar o Programa Sebrae de Eficiência Energética. Após o lançamento do programa, o engenheiro eletricista e empresário Érico Brilhante ministra a palestra O Uso eficiente e a conservação de energia como grandes aliados da sociedade e do empreendedor.

No segundo dia do encontro, os trabalhos começam às 8h, com o painel Benefícios da racionalização de energia e uso de energias alternativas – Potencial fotovoltaico no Vale do São Francisco, que será apresentado pelo professor da Universidade Federal do Vale do São Francisco – Univasf Luiz Mariano Pereira. Depois, o público vai conferir uma série de experiências no setor, demonstradas por empresas, a exemplo da Ecowatts, Cooperativa de Fruticultores – Coopexvale e Engesol.

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Complying with NFPA 110 in mission critical facilities

Publicado em 21 de setembro de 2015 por Alexandre Lara

Fonte (Source): Consulting – Specifying Engineer

Por (By): Brian Martin, PE, and Jeremy Taylor, PE, CH2M

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Design engineers must consider the implications of combining emergency, legally required, and optional standby systems to ensure code compliance, maintainability, and economics.

Learning objectives

  • Interpret the requirements of NFPA 110 and NFPA 70.
  • Describe how to design mission critical facilities to meet these NFPA requirements.
  • Identify potential alternative designs to meet the intent of NFPA 110.

Design engineers have many factors to consider when designing a backup system for a facility. Safety, maintainability, code compliance, and economics play crucial roles in determining the topology of a backup system for a critical facility. In large facilities where electrical system downtime results in significant economic loss, a backup power system usually is employed. Owners frequently desire to use their backup systems to support their emergency and legally required standby loads. Due to the requirements of NFPA 110-2013: Standard for Emergency and Standby Power Systems, and NFPA 70-2014: National Electrical Code (NEC), the design engineer must carefully consider the implications of combining emergency, legally required, and optional standby systems to ensure code compliance with maintainability and economics in mind.

NFPA 110 provides requirements, but is not meant to be a design guide. The annexes provide example topologies that meet the intent of the standard, but these examples do not address the complexities of designing a system for a large facility with multiple system types.

NFPA 110 defines terms used throughout this article. NFPA 110-3.3.3 defines the electrical power source for the emergency power system as the emergency power supply (EPS). This includes the actual generator, turbine, or other source producing the power used by the system. NFPA 110-3.3.4 defines the emergency power supply system (EPSS) as the distribution system from the EPS to the load terminals of the transfer equipment. NFPA 110-4.4 defines two levels of EPSSs. Level 1 is defined as “where failure of the equipment to perform could result in loss of human life or serious injuries.” Level 2 is defined as “where failure of the EPSS to perform is less critical to human life and safety.” There are numerous articles that further discuss the code requirements and implications of NFPA 110and its relationship with other codes. As such, this article does not focus on the details of NFPA 110 definitions. Instead, it concentrates on ways to meet NFPA 110 and 70 while providing the owner with a system that meets expectations.

Major challenges to meeting NFPA 110

The first major challenge to meeting the requirements of NFPA 110 is properly defining system levels. This requires careful evaluation of the loads you are serving and coordination with your authority having jurisdiction (AHJ). According to Annex A.4.4.1, “Level 1 systems are intended to automatically supply illumination or power, or both, to critical areas and equipment … Essential electrical systems can provide power for the following essential functions: life safety illumination, fire detection and alarm systems, elevators, fire pumps, public safety communications systems, industrial processes where current interruption would produce serious life safety or health hazards, and essential ventilating and smoke removal systems.” Some jurisdictions have interpreted the text of this annex to mean that any electrical system that includes these types of loads is a Level 1 system.

The next significant challenge to meeting NFPA 110 is fuel storage requirements. According to Annex A.4.2, 96 hr of fuel may be required in certain seismic zones. In summary, “Where the seismic design category is C, D, E, or F, as determined in accordance with ASCE/SEI 7: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, the EPS supplying a Level 1 EPSS should be capable of a minimum 96 hr of operation without refueling if it is determined that EPS operation is necessary for this period.” This is a change from the 2010 standard where the 96-hr fuel requirement was called out explicitly in the body of NFPA 110. Some jurisdictions have interpreted this as a requirement to provide 96 hr of fuel any time you have a Level 1 system in a high seismic zone.

In addition, Section 5.5.3 requires that the main fuel tank carry 133% of the fuel required to meet the class requirements of the EPSS. In other words, if you require 20,000 gal of fuel to run a large generator for 96 hr, you must actually store 26,600 gal of fuel. In a large facility with large generator sets, these two requirements can result in hundreds of thousands of gallons of fuel storage. In addition to the obvious cost and real estate issues with this requirement, fuel recirculation and stabilization quickly becomes an issue.

Another challenge to NFPA 110 compliance is serving the relatively small code-required loads in a mission critical facility such as a data center. A data center is certainly a major example of mission critical facilities that have spawned publications and organizations to support them, but there are other types of mission critical facilities. Other examples of mission critical systems are those that support research where the failure can result in millions of dollars of loss, or response centers where power failure could hinder the response of a company to a crisis. Based on NFPA definitions, mission critical loads are generally classified as optional standby loads. Despite the fact that these types of loads are not life safety loads, in the owner’s perception, they are no less critical to maintain. As such, the electrical distribution that supports them can be as robust, and many times are more robust than the Level 1 EPSS that supports life safety loads.

Critical Mission

Finally, it can be challenging to economically scale NFPA 110 on a large system for a large system load. The examples given in Annex B of NFPA 110 are well-suited for applications lower than 600 Vac (see Figure 1). Large power systems are typically designed at system voltages of 12 kV and higher. Large loads will lead you toward system designs that include medium-voltage transfers. This may not meet the requirements of section 6.1.6, which states that only “medium-voltage transfer of central plant or mechanical equipment not including life safety, emergency, or critical branch loads shall be permitted.”

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