Economia de energia em sistemas de distribuição elétrica

Objetivos de aprendizado:

Engenheiros e proprietários de edifícios geralmente se concentram em períodos de retorno e retorno sobre o investimento como limites de tomada de decisão econômica para investimentos em eficiência energética. Essas melhorias de eficiência energética geralmente giram em torno de iluminação energeticamente eficiente (ou seja, LEDs), usando inversores de frequência variável (VFDs) ou usando motores Premium da Associação Nacional de Fabricantes Elétricos (NEMA), por exemplo. No entanto, existem outros parâmetros mais precisos e eficazes na tomada de decisões de investimento em sistemas prediais, especificamente sistemas de distribuição elétrica.

Os códigos e normas associados à eficiência energética estabelecem os requisitos mínimos de eficiência energética necessários para o projeto de novos edifícios e reformas de edifícios existentes. Os códigos, no entanto, são voltados para a eficiência dos sistemas mecânicos e de iluminação. Não são fornecidas muitas informações nesses códigos para estabelecer medidas de eficiência energética para o projeto dos sistemas de distribuição de energia, apenas os sistemas que os sistemas de distribuição de energia atendem. Esses códigos e padrões incluem o seguinte:

A adoção de códigos de energia e o código de energia usado em cada estado varia muito.

ASHRAE 90.1 inclui um capítulo sobre energia (Capítulo 8). Embora a norma inclua a exigência de que os transformadores atendam à Lei de Política Energética (EPAct) de 2005, ela não discute outros aspectos do sistema de distribuição de energia.

A norma também estabelece que a queda de tensão não deve ultrapassar 2% para alimentadores e 3% para circuitos derivados (Capítulo 8.4.1). Embora o ASHRAE 90.1 não seja mais rigoroso do que o NFPA 70: recomendações de queda de tensão do Código Elétrico Nacional (NEC) descritas na seção notas de ponto fino (FPNs) incluídas no artigo 210.19, o ASHRAE 90.1 estabelece a queda de tensão como um requisito para atender ao padrão. Um NEC FPN recomenda uma queda de tensão máxima de 5%, com os alimentadores não excedendo 3%; porque este é um FPN, não é um requisito de código. No entanto, levar em consideração a queda de tensão é importante no projeto de um sistema de distribuição de energia com eficiência energética. A queda de tensão pode causar superaquecimento e redução da vida útil do equipamento devido a condições de subtensão para cargas indutivas. O excesso de calor exigirá requisitos adicionais de HVAC para espaços de resfriamento. Além disso, a queda de tensão causa ineficiência nas cargas de iluminação, causando perdas nos cabos, em vez de a energia ser totalmente aplicada às luzes. O aumento no tamanho do cabo permitirá maior saída de luzes sem aplicação de energia adicional da fonte.

O restante do Capítulo 8 discute apresentações (desenhos de fabricação) e controles para receptáculos. O restante do padrão refere-se principalmente a equipamentos mecânicos e medidas de construção para alcançar a eficiência energética. No entanto, aborda alguns aspectos do projeto elétrico, incluindo iluminação (Capítulo 9) e motores (Capítulo 10). Este artigo não discute iluminação ou motores, exceto no que diz respeito a VFDs.

O controle automático de receptáculos foi incluído na ASHRAE 90.1-2010 e tem sido um ponto de discórdia na norma. Embora o controle automático de receptáculos forneça eficiência energética adicional para plugar cargas, o que tem sido um item difícil de reduzir o consumo de energia em aplicações comerciais e residenciais, também requer educar os proprietários sobre a aplicação adequada e os benefícios.

Semelhante ao ASHRAE 90.1, as medidas de eficiência energética descritas no IECC referem-se principalmente a medidas de construção e equipamentos mecânicos. O código discute os requisitos de iluminação para densidade de energia e controles (Capítulo 4), mas diferentemente da ASHRAE, eles não estabelecem mínimos de projeto de eficiência energética do sistema de distribuição elétrica. O Massachusetts Stretch Energy Code, por exemplo, é baseado no IECC 2009, no entanto, para atender aos requisitos, o projetista deve exceder os padrões básicos do IECC em 20% para edifícios comerciais (médios ou grandes) ou fornecer melhorias incrementais de os padrões básicos do IECC para edifícios (médios), escolhendo duas das três opções disponíveis no código, que incluem melhorar a eficiência do HVAC, geração de energia no local ou redução adicional da densidade de energia da iluminação.