Hipótese 1: Carregamento de bateria

Descrição da solução técnica:

Por forma a evitar que a energia que seja eventualmente recuperada num ascensor seja dissipada na resistência de frenagem, sugere-se a instalação de um sistema que a partir do barramento DC do conversor electrónico de frequência permita carregar uma bateria. Pretende-se que a bateria alimente todos os circuitos do ascensor quando este estiver em modo stand-by. Com esta solução poder-se-á eventualmente melhorar o desempenho do ascensor e obter uma classificação energética superior.

Que cargas têm de ser alimentadas quando o ascensor está em stand-by? O próprio comando do ascensor e o conversor electrónico de frequência, pressupondo que as restantes medidas de optimização energética propostas por Franco e Ferreira (2009) já tenham sido implementadas. Tipicamente a potência necessária para um ascensor em modo stand-by será de 45 W54.

Que dificuldades técnicas podem surgir na implementação desta solução?

52 _{Taxa de juro sobre saldos de instituições financeiras monetárias referente a empréstimos a sociedades não financeiras, mês} de Fevereiro, 2013 (Banco de Portugal, 2013).

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Tarifa de baixa tensão normal até 20,7 kVA. Fonte EDP Serviço Universal consultado em www.edpsu.pt em 28.04.2013. 54

Medições realizadas pelo autor nos ascensores da Schmitt+Sohn que integram a amostra. Almeida et. al. estimam que o consumo em stand-by utilizando as melhores tecnologias disponíveis represente 50 W.

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a. Pulsação da corrente DC que circula no barramento DC55 do conversor electrónico de frequência.

b. Elevada tensão no barramento DC, face à baixa tensão necessária nos circuitos que têm de ser alimentados quando o ascensor está em modo stand-by. Tipicamente, em modo gerador, o barramento DC do conversor apresenta tensões entre 580 V e 700 V, enquanto a tensão necessária para alimentar os circuitos do comando do ascensor é de 24 V DC.

c. O tempo elevado que leva a carregar por completo uma bateria.

d. Devido ao baixo número de manobras, ao baixo curso e à baixa energia potencial em jogo, poderá resultar numa baixa energia recuperada ao longo de cada dia, pelo que a bateria poderá nunca ser completamente carregada, ou seja poderão existir vários pequenos carregamentos ao longo de um dia. Os vários ciclos de carga e descarga podem danificar a bateria.

e. Necessidade de um sistema que faça a gestão da carga e da descarga da bateria. A bateria apenas deve descarregar quando o ascensor se encontrar em stand-by. Por outro lado, a bateria não deve ser carregada para além da sua capacidade.

Desenvolveu-se um sistema que ultrapassou estes constrangimentos, conforme se pode ver no esquema seguinte:

Figura 18 – Carregamento de bateria e alimentação do comando do ascensor em stand-by Fonte: Autor

O sistema é composto por um conversor DC-DC que é interligado com o barramento DC do conversor electrónico de frequência e que através de um carregador apropriado carrega um

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Corrente contínua é a corrente que passa por um condutor ou por um circuito num só sentido (Gussow, 2004). Uma fonte de tensão contínua não muda a polaridade da tensão de saída. Por outro lado, uma tensão de corrente alternada inverte ou alterna periodicamente a polaridade da tensão. A corrente contínua pode ser classificada em corrente contínua constante ou em corrente contínua pulsante.

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conjunto de duas baterias de chumbo-ácido seladas, montadas em série, com uma tensão de 24 V e uma capacidade de 17 Ah.

Optou-se por um conjunto de baterias desta natureza, dado que este tipo de bateria é já hoje utilizado no ascensor para alimentar a iluminação de emergência, bem como o sistema de resgate automático do mesmo. Por outro lado o baixo custo de aquisição foi também um factor determinante na selecção desta bateria para a implementação desta solução.

Quando a tensão no barramento DC ultrapassa os 600 V DC (ou seja, o motor encontra-se em modo gerador) e enquanto se mantiver acima desse valor, o controlador permitirá que a bateria seja carregada através do conversor DC-DC a uma tensão de aproximadamente 30 V.

Sempre que o ascensor se encontre em modo stand-by, o comando do ascensor passará a ser alimentado preferencialmente pela bateria, até que a carga da bateria desça abaixo de um determinado nível programado (será realizada uma verificação contínua da carga desta) ou até que o ascensor seja reactivado, isto é, abandone o modo stand-by.

Vantagens e desvantagens da solução:

Vantagens:

+ Sistema fácil de instalar: ligação ao barramento DC e ao circuito de alimentação do comando

+ Sistema de baixo custo

+ Não existe reinjecção na rede do edifício, e logo não existe potencial de perturbação na rede eléctrica do edifício.

Desvantagens:

+ A bateria poderá não ser carregada com carga suficiente para poder alimentar as cargas em modo stand-by

+ Durabilidade da bateria, perante os ciclos de carga e de descarga da bateria

Custos / investimento:

Por cada módulo a instalar num ascensor o investimento a realizar será de 385 Euros. Este valor foi calculado a partir dos componentes utilizados (Fonte: Schmitt-Elevadores, Lda.)

Avaliação do investimento:

Com base nas medições realizadas, calculou-se para cada um dos ascensores medidos, e aplicando a metodologia definida, a energia recuperada previsional ao longo de um ano. Calculou-se em seguida o consumo energético em stand-by que cada um dos ascensores

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irá previsionalmente necessitar ao longo de um ano. A energia fornecida pela bateria será energia que não será necessário comprar à rede pública, pelo que será esse o benefício que se obterá com esta solução. O cash-flow anual será então dado pela energia não comprada à rede multiplicada pelo preço de compra de cada kWh à rede pública.

Com base nos cash-flows de exploração calculados e no cash-flow de investimento, é calculado o VAL, a TIR e o PRA. Apresentam-se na tabela 8 os resultados obtidos para cada um dos ascensores sujeitos à medição.

Conclusões:

A partir dos dados obtidos com as medições realizadas em todos os ascensores da amostra é possível apresentar as seguintes conclusões:

1. Apesar de ser tecnicamente execuível, esta solução não é viável para nenhum dos ascensores estudados, atendendo ao estudo económico-financeiro realizado. Na análise realizada não se teve em conta a baixa durabilidade das baterias e a sua consequente substituição, o que ainda tornaria a avaliação económico-financeira mais desfavorável.

2. Quanto mais elevada a categoria de utilização a que pertence o ascensor, e logo maior o número de viagens realizadas ao longo de um ano, menos desvantajosa se torna a instalação desta solução. Assim, se para um ascensor da categoria de utilização I (muito baixa intensidade de utilização) o período de recuperação actualizado poderá ser de 117 anos, já para um ascensor da categoria V (intensidade de utilização muito elevada) este período de recuperação do investimento será apenas de 18 anos.

3. Esta solução poderá ser aplicada se se pretender melhorar a classe de eficiência energética em stand-by do ascensor em causa. Contudo, e ainda assim, será mais relevante introduzir soluções que permitam reduzir o consumo em stand-by do ascensor (conforme sugerido por Franco e Ferreira, 2009).

4. Tecnicamente fará sentido aplicar este sistema em situações em que exista apenas um único ascensor no edifício, o que ocorre normalmente e frequentemente em edifícios habitacionais. Para edifícios com dois ou mais ascensores existirão outras soluções em que seja possível recuperar a energia, conforme se irá ver nas hipóteses de trabalho seguintes.

5. Devido às características das baterias (baixa densidade de potência) não fará sentido utilizá-las para alimentar o barramento DC do conversor de frequência com o ascensor em movimento.

Melhoria da eficiência energética nos ascensores: a recuperação de energia

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