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Nome do programa ou texto auxiliareere.energy.gov Abordagens e recursos de avaliação nos EUA Michaela Martin, PE Gerente de Programa Save Energy Now Initiative.

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1 Nome do programa ou texto auxiliareere.energy.gov Abordagens e recursos de avaliação nos EUA Michaela Martin, PE Gerente de Programa Save Energy Now Initiative Oak Ridge National Laboratory Workshop de Eficiência Energética Industrial EUA - Brasil Rio de Janeiro, Brasil Agosto 8-11, 2011

2 2 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Visão geral da discussão Visando usos finais e potencial de economia de energia Avaliações do USDOE –Recursos de avaliação transversal –específicos do Sistema –Peritos –QuickPEP ou ePEP –Padrões de avaliação Resultados de avaliação de fábricas de grande porte Avaliações de ar comprimido (Dr. Kissock) Avaliações do processo de aquecimento (Dr. Muller)

3 3 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Emissões de energia para a indústria nos EUA Energia de fabricação nos EUA Pesquisa sobre consumo (MECS) Pesquisa com amostras de fábricas nos EUA a cada quatro anos Inventário do uso de combustível Mapas e utilizações finais de energia Visão geral das práticas atuais de gestão energética da indústria nos EUA Estatística por amostragem, representando 200.000 fábricas www.eia.doe.gov

4 4 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Emissões de uso final nas fábricas dos EUA Processo de Aquecimento Vapor Bombas Ventiladores Ar comprimido Consumo de energia máxima Sistemas de uso final

5 5 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Consumo baseado no sistema Sistemas de aquecimento sujeitos à ação de chama –Vapor –Aquecimento Sistemas elétricos –Bombas –Ar comprimido –Ventiladores Por que a eficiência energética do sistema é importante? 5

6 6 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Visando o potencial de economia pelo tipo de sistema Oportunidades potenciais de economia de energia Taxas normais de consumo de energia * Outros usos de energia complementar tais como iluminação representam menos de 2% do consumo de energia Sistemas a vapor/aquecimento 60 – 80% Sistemas de motor elétrico 8-15% Sistemas de bombeamento 7-15% Sistemas de ar comprimido 2-7% Outros * < 2% 10% a 30%5% a 10%10% a 20% 5% a 10 %

7 7 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Percentual do consumo total de energia em fábricas dos EUA Pequeno 5% Porte médio 37% Grande 58% Fábricas dos EUA: Por tamanho Fábricas de porte pequeno Fábricas de porte médio Fábricas grandes Número de fábricas nos EUA Todas as fábricas 84.298 112.398 4.014 200.710 O ITP usa duas abordagens de avaliação geral para atender às demandas das fábricas de todos os portes. Avaliações específicas do sistema >>0,5 TBTU/ano Avaliações transversais 0,026 – 0,49 TBTU/ano Avaliações de energia industrial

8 8 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Porte médio 37% Grande 58% Pequeno 5% Centros de avaliação industrial (IAC) Avaliações transversais de energia Abordagem baseada na energia utilizada na fábrica (porte) Quatro mil e catorze fábricas de grande porte utilizam 58% da energia Avaliações de economia de energia (focadas no sistema)

9 9 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Empresas visadas Entidades de implementação DuraçãoServiços Subsídios/ Financiamento Fábricas de grande porte com utilização intensiva de energia (≥500 bilhões de BTUs/ano de energia primária) Peritos em energia - Especialistas qualificados nas práticas recomendadas Avaliação do sistema de três dias Utilizar as ferramentas de software do Departamento de Energia dos EUA e a perícia técnica em uma área específica Gratuito ou com custo compartilhado para as empresas LÍDERES Fornecer o treinamento prático para o pessoal da fábrica e identificar oportunidades de economia de energia Empresas de pequeno e médioportes (> 26 bilhões de BTUs/ano, mas <500 bilhões de BTUs/ano em energia primária) Centros de avaliação industrial com base na universidade (IACs, muitos diretores de IAC são especialistas qualificados) Avaliação de 1 dia O corpo docente altamente treinado e os alunos do IAC empregam as ferramentas de software do Departamento de Energia dos EUA e a perícia técnica Sem custos para as PMEs (pequenas e médias empresas), se aplicável. Identificar oportunidades de economia deenergia, supérfluose na produtividade Recapitulação das avaliações de energia industrial do Departamento de Energia dos EUA

10 10 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov O Programa de Tecnologia Industrial do Departamento de Energia dos EUA executa o treinamento e a capacitação de peritos em energia, qualificados por área do sistema. Os workshops de qualificação incluem o treinamento em sala de aula e em atividades práticas ministradas por profissionais de energia muito experientes, além de exames escritos e certificados. Há especialistas em energia para áreas específicas do sistema (como ar comprimido, bombeamento, processo de aquecimento, sistemas a vapor e sistemas de ventilação, por exemplo). Peritos em energia qualificados pelo Departamento de Energia dos EUA

11 11 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Descrição da fábrica Dados da prestação de serviços públicos Informações sobre o consumo de energia Visão geral da energia consumida na fábrica Distribuição dos custos de energia Avaliação preliminar Áreas de melhoria Potencial de redução do consumo de energia ENTRADAS http://www1.eere.energy.gov/industry/quickpep_ml SAÍDAS Gerador de perfis de energia da fábrica (PEP) A ferramenta PEP (Gerador de perfil energético de fábricas) pode ser usada para determinar a abordagem inicial

12 12 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Padrões de avaliação do sistema ASME Desenvolvidos por especialistas em energia de empresas de serviços públicos, da indústria, do Departamento de Energia dos EUA, dos IACs de universidades, de laboratórios nacionais e de organizações de consultoria dos Estados Unidos. Utiliza a abordagem baseada no sistema do Departamento de Energia dos EUA. Fornece uma abordagem abrangente para avaliações holísticas dos sistemas com utilização intensiva de energia: –Bombeamento –Ar comprimido –Vapor –Processo de Aquecimento Define os requisitos para a organização e a execução de avaliações a coleta e a análise de dados a emissão de relatórios de resultados Os padrões e documentos de orientação estão disponíveis no endereço: http://www.asme.org/kb/standards#des=EA http://www.asme.org/kb/standards#des=EA

13 13 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Save Energy Now (Economize Energia Agora) Avaliações de fábricas de grande porte baseadas no sistema Conduzir visita à fábrica Analisar e emitir relatórios de resultados Colher dados preliminares Acompanhamento da implementação Treinar Quadro de pessoal da fábrica As equipes são formadas por especialistas em energia e pelo pessoal da fábrica. As equipes focam em ventiladores, compressores de bombas, vapor ou nos sistemas de processo de aquecimento. O pessoal da fábrica é treinado nas ferramentas de software do Departamento de Energia dos EUA. Implementação do projeto bem-sucedida

14 14 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Tipo de sistemaNúmero de avaliações concluídas do Departamento de Energia dos EUA Economia de custo identificada Economia média de custo identificada por fábrica Processo de Aquecimento 235USD 341M (RUSD 536,7M) USD 1.5M ou 10,8% (RUSD 2,36M) Vapor342USD 686M (RUSD 1.079M) USD 2,0M ou 7% (RUSD 3,1M) Ar comprimido160USD 34M (RUSD 53,5M) USD 213.000 ou 2,4% (RUSD 335.000) Ventiladores49USD 48M (RUSD 75,5M) USD 687.000 ou 2,9% (RUSD 1,08M) Bombas91USD 19M (RUSD 29,9M) USD 214.000 ou 1,2% (RUSD 336.800) Programa Save Energy Now (Economize Energia Agora) do Departamento de Energia dos EUA. Resultados da avaliação do sistema

15 15 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA O PROCESSODE AQUECIMENTO AVALIAÇÕES DAS AUDITORIAS SAVE ENERGY NOW (ECONOMIZE ENERGIA AGORA) - 2006 a 2011 As dez principais oportunidades identificadas para o processode aquecimento (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Reduzir o conteúdo de oxigênio dos gases de combustão (exaustão) 18324.4151,2USD 177.4711,30,9 Uso do calor do gás de combustão ou exaustão para o pré-aquecimento do ar 12367.3253,6USD 407.0622,61,9 Isolamento e manutenção adequados da estrutura ou de peças da fornalha 12024.4761,0USD 166.4691,11,4 Reduzir ou eliminar aberturas e vazamentos de ar na fornalha 7620.3431,1USD 154.5291,31,0 Carregar o pré-aquecimento usando o calor do gás de combustão ou exaustão ou outra fonte de calor residual 7230.1731,5USD 245.6461,82,0 Cascata de calor - uso do calor do gás de combustão ou exaustão de processos de temperatura superior para fornecer calor aos processos de temperatura inferior 6153.6802,1USD 407.0202,31,5 Uso de métodos de aquecimento adequados - substituir métodos ineficientes ou não econômicos por sistemas econômicos ou eficientes 5483.0616,5USD 407.5233,63,0 Recuperação de calor de produtos quentes ou de outras fontes de calor como paredes de uma fornalha ou forno, por exemplo 4482.9632,8USD 558.6843,31,8 Programação, carga ou desligamento da fornalha de modo a evitar atrasos, esperas, resfriamento entre as operações, etc. 4036.0582,3USD 323.8572,80,4 Uso de oxigênio para combustão3785.9492,6USD 598.2683,21,9 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011.

16 16 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Dez principais oportunidades de economia de vapor frequentemente identificadas (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Mudar eficiência da caldeira37629.1360,9USD 206.3261,31,7 Reduzir demanda de vapor mudando os requisitos do processo a vapor 30181.4552,0USD 482.6802,71,9 Melhorar isolamento23313.0160,5USD 97.6110,61,1 Implementar programa de manutenção de purgadores de vapor 15322.3270,6USD 167.0570,7 Mudar taxas de recuperação condensada13627.5870,7USD 250.2880,91,4 Adicionar ou modificar a operação da turbina a vapor devido à contrapressão 12368.9921,1USD 479.1872,12,6 Modificar trocador de recuperação de calor de água de alimentação por meio de purga de caldeira 11315.4860,4USD 108.8060,51,2 Implementar programa de manutenção de vazamentos de vapor 11314.6170,3USD 73.9910,40,8 Mudar taxa de purga de caldeira9815.7290,3USD 135.3790,52,1 Reduzir ou recuperar vapor ventilado6820.1430,8USD 137.8220,90,8 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA VAPOR AVALIAÇÕES DAS AUDITORIAS (ECONOMIZE ENERGIA AGORA) - 2006 a 2011

17 17 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov As dez melhores principais identificadas para ar comprimido (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Aperfeiçoar a eficiência do uso final1325.0200,4USD 27.3050,31,6 Reduzir vazamentos de ar1237.7110,6USD 41.1980,50,8 Reduzir a pressão de ar do sistema814.5030,3USD 26.0320,30,7 Controle de vários compressores (instalar / aperfeiçoar) 809.0570,7USD 50.9110,70,9 Abrir o soprador329.9420,5USD 58.2260,51,4 Aperfeiçoar a eficiência de carga da peça de ajuste do compressor 286.5531,0USD 37.6651,00,8 Reduzir o tempo de operação286.1650,5USD 33.2510,51,2 Aperfeiçoar a condição de entrada do compressor 172.2730,1USD 11.0820,11,1 Adequar os pontos de ajuste de cascata124.9960,4USD 32.8730,40,5 Reduzir a pressão lateral de fornecimento103.5890,2USD 18.1000,21,1 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA ARCOMPRIMIDO AVALIAÇÕES DAS AUDITORIAS ECONOMIZE ENERGIA AGORA - 2006 a 2011

18 18 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov As dez melhores oportunidades identificadas para o sistema de bombeamento (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Perda de fricção excessiva da válvula durante todo o tempo 8311.6290,2USD 55.8780,31,6 Equipamento aquém do ideal para a aplicação587.6110,2USD 42.1070,23,3 Fluxo superior ao necessário para atender aos requisitos do sistema 506.1610,3USD 35.0120,21,4 Perda de fricção excessiva da válvula durante parte do tempo 3110.1140,3USD 56.8640,33,3 Recirculação excessiva267.0120,3USD 40.8930,31,5 Desempenho reduzido do equipamento156.2420,6USD 44.3210,63,3 Percurso do fluxo desnecessário93.0880,1USD 20.3730,12,0 Modificar tempo de uso77.3140,2USD 52.6500,20,8 Perda de fricção excessiva devido ao desenho do sistema 48.5890,3USD 51.7940,21,0 As especificações do sistema superam os requisitos do sistema 47.8430,2USD 51.7230,10,3 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA O SISTEMA DE BOMBEAMENTO AVALIAÇÕES das auditorias ECONOMIZE ENERGIA AGORA - 2006 a 2011

19 19 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov As dez principais oportunidades identificadas para o sistema de ventilação (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Usar um acionamento de velocidade variável8012.8920,2USD 72.0040,22,7 Instalar um ventilador novo de tamanho adequado 3420.8910,7USD 131.8660,73,5 Desligar os ventiladores desnecessários1818.9751,2USD 125.2460,91,5 Modificar a frequência de acionamento da correia 182.8510,3USD 15.6580,30,6 Instalar um impulsor novo de tamanho adequado1624.4300,5USD 117.6800,42,9 Aperfeiçoar a disposição da entrada de ar58.2370,1USD 48.2400,11,1 Reconfigurar o equipamento de controle da poluição 517.3931,1USD 112.0051,18,6 Recuperar o calor da exaustão de ar495.3842,6USD 588.2103,53,6 Reorganizar os dutos na entrada ou descarga do ventilador 382.3870,7USD 300.6330,61,3 Retirar a extremidade das lâminas do ventilador22.0930,1USD 10.3000,13,9 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA O SISTEMA DE VENTILAÇÃO AVALIAÇÕES DAS AUDITORIAS SAVE ENERGY NOW (ECONOMIZE ENERGIA AGORA) - 2006 a 2011

20 20 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov A maioria das avaliações foi conduzida em seis grandes indústrias

21 21 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA A INDÚSTRIA DE FERRO E AÇO 2006 a 2011 As dez principais oportunidades identificadas para a indústria de ferro e aço (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Reduzir o conteúdo de oxigênio dos gases de combustão (exaustão) 5433.7441,5USD 274.0781,61,4 Uso do calor do gás de combustão ou exaustão para o pré-aquecimento do ar 43134.7806,5USD 798.7743,41,4 Isolamento e manutenção adequados da estrutura ou de peças da fornalha 3541.1530,6USD 317.6270,81,3 Reduzir ou eliminar aberturas e vazamentos de ar na fornalha 2822.4881,2USD 174.1281,40,9 Carregar o pré-aquecimento usando o calor do gás de combustão ou exaustão ou outra fonte de calor residual. 2338.5221,8USD 316.4482,01,6 Programação, carga ou desligamento da fornalha de modo a evitar atrasos, esperas, resfriamento entre as operações, etc. 2354.7822,5USD 489.1213,20,5 Aperfeiçoar a eficiência do uso final 203.1690,2USD 14.4570,22,0 Uso de métodos de aquecimento adequados - substituir métodos ineficientes ou não econômicos por sistemas econômicos ou eficientes. 19165.90012,5USD 549.8493,73,3 Melhorar isolamento 1625.1380,2USD 209.8880,41,0 Reduzir demanda de vapor mudando os requisitos do processo a vapor 14101.8070,7USD 479.2500,81,2 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011.

22 22 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov As dez principais oportunidades identificadas para a indústria química (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Reduzir demanda de vapor mudando os requisitos do processo a vapor 73143.7512,2USD 716.4123,61,3 Mudar eficiência da caldeira7121.1301,0USD 230.9241,22,1 Melhorar isolamento5425.3020,6USD 173.7740,81,1 Implementar programa de manutenção de purgadores de vapor 4734.0000,7USD 264.1680,90,6 Implementar programa de manutenção de vazamentos de vapor 4010.3410,3USD 53.7780,60,9 Adicionar ou modificar a operação da turbina a vapor devido à contrapressão 39122.7781,7USD 719.3332,52,1 Mudar taxas de recuperação condensada3853.5790,9USD 335.5821,11,5 Reduzir o conteúdo de oxigênio dos gases de combustão (exaustão) 3112.9010,7USD 105.7820,80,9 Modificar trocador de recuperação de calor de água de alimentação por meio de purga de caldeira 2726.3530,4USD 191.2100,61,3 Uso do calor do gás de combustão ou exaustão para o pré-aquecimento do ar 1936.2541,3USD 226.9171,62,0 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES I DENTIFICADAS PARA A INDÚSTRIA QUÍMICA 2006 a 2011

23 23 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov As dez principais oportunidades identificadas para a indústria de papel e celulose (ESAs - 2006 a 2011) Número de vezes identificadas Economia média de energia identificada em MMBTU (Primária) Percentual médio de economia de energia primária identificado (%) Economia média de custo de energia identificada ($) Percentual médio de economia de custo de energia identificado (%) Média real de período de retorno (ano) Reduzir demanda de vapor mudando os requisitos do processo a vapor 8197.2522,0USD 646.5782,23,1 Mudar eficiência da caldeira7456.8511,2USD 385.8831,41,1 Modificar os parâmetros operacionais5750.4940,5USD 343.7190,90,1 Melhorar isolamento488.1250,4USD 60.8120,40,8 Perda de fricção excessiva da válvula durante todo o tempo 454.5940,2USD 23.2690,22,0 Adicionar ou modificar a operação da turbina a vapor devido à contrapressão 3446.5850,6USD 570.6412,52,7 Mudar taxas de recuperação condensada2924.7220,5USD 207.5910,71,2 Implementar programa de manutenção de purgadores de vapor 2612.3550,2USD 78.8070,30,8 Reduzir ou recuperar vapor ventilado2515.2550,3USD 135.,2560,60,4 Instalar equipamentos com maior eficiência energética 2513.2490,2USD 89.6840,30,8 * Com base nas avaliações das auditorias Save Energy Now (Economize Energia Agora) conduzidas entre 2006 e 2011. Números até 1 de julho de 2011. AS DEZ PRINCIPAIS OPORTUNIDADES IDENTIFICADAS PARA A INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE 2006 a 2011

24 24 | Eficiência Energética Industrialeere.energy.gov Ar comprimido (Dr. Kissock) Processo de aquecimento (Dr. Muller) Exemplos de avaliação do sistema


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