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RESUMO:
Desde 1992, INMETRO e ELETROBRÁS atuam fortemente na área de eficiência energética em motores de indução trifásicos. Esta atuação possibilitou que este fosse o primeiro produto a ter rendimentos mínimos obrigatórios para comercialização no país. A regulamentação de motores, promulgada em 2002, notabiliza-se por assegurar toda evolução dos rendimentos alcançada, na qual o País evoluiu de um patamar tecnológico ineficiente para um nível de eficiência semelhante aos dos países desenvolvidos.
A regulamentação destaca-se por prever a publicação do programa de metas para melhoria contínua dos rendimentos. São apresentadas a implementação e a avaliação de mercado referentes ao programa de metas.
EVOLUÇÃO DOS ÍNDICES MÍNIMOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: O PROGRAMA DE METAS PARA MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Tema 3: Eficiência Energética
Autor/es: George Alves Soares – autor responsável; Michel Gonçalves Pinheiro Empresa ou Entidade: ELETROBRÁS/PROCEL
Autor/es: Reinaldo Shindo Empresa ou Entidade: CEPEL Autor/es: Leonardo Machado Rocha Empresa ou Entidade: INMETRO Autor/es: Alquindar Pedroso
Empresa ou Entidade: Consultor ELETROBRÁS/PROCEL (COPPE/UFRJ) Autor/es: Rodrigo Sarmento Garcia
Empresa ou Entidade: Ministério de Minas e Energia - MME
DADOS DO AUTOR RESPONSÁVEL Nome: George Alves Soares
Cargo: Chefe do Depto. de Desenv. de Projetos Especiais
Endereço: Avenida Rio Branco 53, 14o andar, CEP 20090-004.
Telefone: (21) 2514-5916 Fax: (21) 2514-5767
E-Mail: georgesoares@eletrobras.com PALAVRAS-CHAVE: Eficiência
energética, motores de indução trifásicos. rendimentos mínimos; regulamentação de motores, programa de metas.
COMISSÃO DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA REGIONAL COMITÊ NACIONAL BRASILEIRO
V CIERTEC - SEMINÁRIO INTERNACIONAL SOBRE GESTÃO DE PERDAS, EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA E PROTEÇÃO DA RECEITA NO SETOR ELÉTRICO Área de Distribuição e Comercialização
Identificação do Trabalho: BR-63 Maceió, Brasil, Agosto de 2005
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1. INTRODUÇÃO
Em 17 de outubro de 2001 foi sancionada a lei No 10.295, que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia e prevê o estabelecimento de índices mínimos de eficiência energética ou níveis máximos de consumo específico de energia para máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados e comercializados no país. Para regulamentar a lei, foi assinado em 19 de dezembro de 2001, o decreto No 4.059 que dispõe sobre os procedimentos e as responsabilidades para o estabelecimento dos níveis mínimos de eficiência energética e máximos de consumo.
O Decreto instituiu o Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética – CGIEE. Este comitê tem como atribuições, dentre outras, a elaboração das regulamentações específicas para cada tipo de equipamento consumidor de energia, o estabelecimento do Programa de Metas com indicação da evolução dos níveis a serem alcançados por cada equipamento regulamentado e a constituição de Comitês Técnicos para analisar matérias específicas. Para dar início à elaboração das regulamentações específicas para cada equipamento consumidor de energia, o Comitê Gestor selecionou os motores elétricos de indução trifásicos de 1 a 250 cv, 2,4,6 e 8 pólos, 60 Hz operação, tensão abaixo de 600 V, padrão e alto rendimento, sozinho ou parte de máquina de uso final, fabricados no país ou importados. A escolha deste equipamento se deve ao significativo potencial consumo de energia que representa na matriz energética de consumo – cerca de 30% do consumo total do país, conforme Figura 1; e cerca de 49% do consumo do setor industrial (Soares, 2002) e (Soares, 2003), apresentado na Figura 2, e dispõe de uma consistente base de dados advinda do processo de etiquetagem do rendimento e fator de potência.
Consumo Total de Energia Elétrica Total: 262,52 TWh
30% 70%
motores elétricos outros
Figura 1 - Participação dos motores elétricos no consumo nacional de energia elétrica.
Consumo de energia elétrica no setor industrial 32% 10% 2% 49% 7% Força motriz Fornos Caldeiras Eletroquímica Iluminação
Figura 2 - Consumo de energia elétrica no setor industrial (Soares, 1998), com destaque
para força motriz.
O Programa Brasileiro de Etiquetagem - PBE, coordenado pelo INMETRO; e o Programa Nacional de Conservação de Energia – PROCEL, coordenado pela ELETROBRÁS, com o suporte técnico e laboratorial do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL, atuam fortemente na área de eficiência energética de motores elétricos desde 1992, podendo assim afirmar que o processo de estabelecimento de rendimentos nominais mínimos para os motores elétricos trifásicos vem sendo realizado ao longo dos últimos doze anos.
2. REGULAMENTAÇÃO TÉCNICA DE
MOTORES 2.1. Histórico
As primeiras tabelas de rendimentos mínimos foram discutidas e acordadas em 1998 dentro de um acordo voluntário desenvolvido no âmbito do grupo de trabalho de motores – GT-MOT dentro do PBE, e serviram de base para o Selo PROCEL de economia de energia dos anos posteriores.
3 Diante da crise no abastecimento de energia
elétrica, na qual a perspectiva de cortes no fornecimento mobilizou toda a sociedade no sentido de racionalizar o uso da eletricidade, o Presidente da República criou e instalou, em maio de 2001, a Câmara de Gestão da Crise de Energia Elétrica - GCE, presidida pelo Chefe da Casa Civil da Presidência da República. Uma de suas atribuições foi a elaboração do Plano Estratégico Emergencial de Energia Elétrica.
Um dos eixos deste Plano foi a agilização dentro do Congresso Nacional da lei No 10.295. Durante este processo, o GT-MOT deu início aos trabalhos de discussão dos rendimentos mínimos de motores das linhas padrão e alto rendimento.
Em fevereiro de 2002, a parte técnica foi finalizada restando as definições governamentais sobre prazos, penalidades e fiscalização.
Em junho de 2002, o CGIEE instituiu o Comitê Técnico de Motores responsável pelo desenvolvimento dos trabalhos técnicos visando subsidiar suas decisões. O Comitê Técnico de Motores foi constituído com representantes das seguintes instituições:
• CEPEL;
• ELETROBRÁS/PROCEL – coordenador; • INMETRO;
• MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA.
Este Comitê, formado em sua grande maioria pelas entidades governamentais representadas no GT-MOT, ratificou os trabalhos já desenvolvidos e elaborou as primeiras versões oficiais da regulamentação específica. Os resultados foram, então, levados ao Comitê Gestor que aprovou a regulamentação e encaminhou para análise das Consultorias Jurídicas do MME, do MCT e do MDIC. Após análise das Consultorias Jurídicas dos Ministérios envolvidos, o CGIEE deliberou sobre a realização de uma chamada da Consulta Pública, amplamente divulgada na imprensa nacional. Esta etapa dos trabalhos foi realizada no período de 02 de setembro a 02 de outubro de 2002 através do endereço eletrônico do MME. Neste período foram recebidas diversas contribuições relativas à regulamentação específica de motores, que foram devidamente analisadas pelo Comitê
Técnico de Motores e incorporadas quando aprovadas pelo CGIEE.
A etapa seguinte, prevista na Lei 10.295, correspondeu à realização da audiência pública presencial ocorrida no dia 10 de outubro de 2002. As fases de consulta e de audiência pública são fundamentais para tornar o processo transparente garantindo a participação de todos os interessados. Na audiência pública, os presentes inscritos apresentaram sugestões que foram posteriormente analisadas pelo Comitê Técnico de Motores. Encerrada esta etapa, o Comitê Técnico de Motores elaborou um relatório, disponibilizado no endereço eletrônico do MME, contendo as respostas a todas as contribuições recebidas durante as etapas de consulta e de audiência pública. Por fim, teve início a etapa final dos trabalhos que foi a elaboração do Decreto Presidencial que aprova a regulamentação específica e a Exposição de Motivos. Durante esta fase, as Consultorias Jurídicas do MME, MDIC e MCT analisaram novamente a última versão da Regulamentação Específica de Motores. Após esta análise, o Decreto Presidencial foi assinado no dia 11 de Dezembro de 2002 – Decreto Nº 4.508.
2.2. Diretrizes da regulamentação
A regulamentação baseou-se em alguns pilares que são descritos a seguir:
• Grande abrangência: sob esta ótica,
incluiu-se motores componentes de outras máquinas, todos graus de proteção, excetuando-se os à prova de explosão, construções vertical, horizontal, com pés e flanges, qualquer regime de trabalho desde que contínua e faixa de tensão de 600 V.
• Legislação norte-americana: Esta
legislação foi valiosa fonte de aprendizado já que a lei norte-americana, que deveria ter entrado em vigor em 1997, levou dois anos para ser regulamentada. Este processo de regulamentação, que se encontra bem documentado, permitiu que pudéssemos evitar algumas dificuldades que certamente surgiriam também no Brasil.
• Garantir os ganhos obtidos: os ganhos de rendimentos advindos do aperfeiçoamento tecnológico dos últimos
4 12 anos foram alcançados em bases
voluntárias, portanto a lei garantiu que não houvesse retrocesso.
2.3. Apresentação da Regulamentação de Motores
A regulamentação específica abrange os motores de indução trifásicos com rotor gaiola de esquilo para potências de 1 até 250 CV, tensão de alimentação até 600V, número de pólos de 2, 4, 6 e 8. Na regulamentação foram definidas duas categorias de rendimento: a linha padrão e a linha alto rendimento (Soares 2003). A regulamentação abrange também máquinas motrizes contendo motores de indução trifásicos.
Torna-se importante citar algumas diferenças entre os produtos brasileiros, norte-americanos e europeus. Os motores do Brasil e da Europa têm dimensões iguais pois seguem a norma de dimensões da IEC – International Electrical Committee, enquanto os motores norte-americanos são geralmente maiores pois seguem a normalização NEMA – National Electrical Manufacturer Association, principalmente nas menores potências. Os motores brasileiros e norte-americanos são produzidos para freqüência de 60 Hz e os europeus para 50 Hz. As normas de ensaio de determinação dos rendimentos são mais rigorosos no Brasil e Estados Unidos, sendo ainda semelhantes o que possibilita a comparação direta dos valores.
Duas tabelas foram negociadas com os fabricantes, uma para motores da linha padrão e outra para motores da linha alto rendimento. A regulamentação brasileira se mostra inovadora quando prevê na lei um mecanismo de evolução dos rendimentos através do programa de metas e é a mais abrangente cobrindo cerca de 80 % do mercado (Soares 2003). Nenhuma regulamentação internacional dispõe sobre a evolução dos rendimentos mínimos.
3. ELABORAÇÃO DO PROGRAMA DE
METAS
Visando ao cumprimento da regulamentação específica de motores, o Comitê Técnico de Motores retomou os trabalhos para a elaboração do Programa de Metas em Julho de 2003, conforme previsto no decreto da regulamentação de motores, após um ano da publicação de regulamentação específica. O Programa de Metas está centrado nos níveis mínimos vigentes para motores de alto rendimento. Os níveis propostos vêm constituir uma tabela única de valores mínimos de eficiência para os motores de indução trifásicos fabricados e comercializados no País nos próximos anos, e iguais aos valores vigentes para a atual linha de motores de alto rendimento. O programa de metas, assim estruturado, vem abolir a fabricação e a comercialização dos atuais motores da linha padrão.
O Comitê Técnico realizou um programa de consultas aos fabricantes nacionais, na qual verificou-se a experiência na fabricação de motores da linha alto rendimento e exame de viabilidade técnica da proposta (avaliação das barreiras tecnológicas/dificuldades de execução/atendimento às especificações, reflexos nos custos de fabricação).
Durante a consulta aos fabricantes foram identificadas as necessidades de ações governamentais para viabilizar o programa de metas, tais como: estabilização dos preços e características da chapa de aço- silício de fabricação nacional, incentivos para a modernização dos laboratórios de ensaio e desenvolvimento, e investimentos na área de recursos humanos, atualização do corpo técnico na aplicação de métodos modernos de projeto e ensaio de máquinas elétricas e modernização de pacotes de programas computacionais (ferramentas CAD e elementos finitos).
A minuta do Programa de Metas foi consolidada no Comitê Técnico de Motores, na qual as atuais linhas padrão e alto rendimento são substituídas por uma linha única, equivalente à atual linha de alto rendimento, como mostra a tabela 1.
5 Tabela 1 - Rendimentos mínimos para os motores após
a publicação do programa de metas.
Pólos cv kW 2 4 6 8 1,0 0,75 80,0 80,5 80,0 70,0 1,5 1,1 82,5 81,5 77,0 77,0 2,0 1,5 83,5 84,0 83,0 82,5 3,0 2,2 85,0 85,0 83,0 84,0 4,0 3,0 85,0 86,0 85,0 84,5 5,0 3,7 87,5 87,5 87,5 85,5 6,0 4,5 88,0 88,5 87,5 85,5 7,5 5,5 88,5 89,5 88,0 85,5 10 7,5 89,5 89,5 88,5 88,5 12,5 9,2 89,5 90,0 88,5 88,5 15 11 90,2 91,0 90,2 88,5 20 15 90,2 91,0 90,2 89,5 25 18,5 91,0 92,4 91,7 89,5 30 22 91,0 92,4 91,7 91,0 40 30 91,7 93,0 93,0 91,0 50 37 92,4 93,0 93,0 91,7 60 45 93,0 93,6 93,6 91,7 75 55 93,0 94,1 93,6 93,0 100 75 93,6 94,5 94,1 93,0 125 90 94,5 94,5 94,1 93,6 150 110 94,5 95,0 95,0 93,6 175 132 94,7 95,0 95,0 200 150 95,0 95,0 95,0 250 185 95,4 95,0
O prazo de fabricação de motores e máquinas motrizes está previsto para 4 anos a partir da publicação do programa; enquanto os prazos para comercialização de motores e máquinas motrizes está previsto para 4 anos e 6 meses. Antes da entrada em vigor destes prazos, valem os índices estabelecidos na regulamentação específica de motores.
O programa de metas reafirma a estrutura de laboratórios e normas de ensaio definidos pela Regulamentação.
Para garantir o suporte à implementação do Programa de Metas, sua minuta contém um artigo, o Art. 8º, prevendo avaliação e acompanhamento das ações governamentais: “O CGIEE será o responsável pelo acompanhamento e avaliação das ações governamentais de suporte à implantação do Programa de Metas através do CT-Motores, e deverá elaborar relatórios semestrais que subsidiem a verificação da viabilidade de atendimento a esta Portaria e que proponham ações complementares no sentido de compatibilizar o prazo de atendimento ao andamento das ações governamentais”.
3.1. Potencial de economia de energia
Em (Garcia, 2003), foi realizado um levantamento do potencial de economia de energia elétrica para as seguintes situações: substituição do parque de motores atual por motores da linha padrão objeto da regulamentação e ainda, substituição do parque atual por motores da linha alto rendimento objeto da regulamentação.
Considerou-se em (Garcia, 2003) as seguintes premissas na estimativa de economia com a implementação da regulamentação específica de motores: O motor médio nacional tem potência de 7,5 cv e opera com 75% da carga nominal (25% da potência de saída não é utilizada); se não houver regulamentação para garantir os ganhos de rendimento obtidos, a competição internacional dentro do país implicará uma perda de rendimento de cerca de 1 ponto percentual, equivalente à perda de potência de 1,3%, considerando o tempo de funcionamento médio de 2.000 horas/ano e a vida útil média de 12 anos.
A partir destas condições, a economia anual de energia proporcionada pela substituição de 1 motor foi de 107,64 kWh/ano. Sabendo-se que regulamentação abrange 80% do mercado de 1 milhão de motores, tem-se uma economia de 86,11 GWh/ano.
Também foi considerada a hipótese da substituição dos motores da linha padrão por motores da linha alto rendimento, a qual provocaria uma economia 2 vezes maior e uma relação custo benefício igual a 2, comparadas à utilização dos motores linha padrão. A economia anual estimada para o país ficaria na ordem de 1.58 TWh. Esta energia é equivalente à uma usina hidrelétrica de 365 MW operando com fator de carga de 0,52 e rendimento 95% ou uma usina termelétrica de 867 MW operando com fator de carga 0,40 e rendimento 52%. Considerando US$30,00 o preço do MWh, a economia anual será equivalente a US$47,4 milhões.
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3.2. Implicações no Mercado Interno
As principais implicações estão a seguir relacionadas:
• A existência de uma linha única de
motores provocará restrições no poder de decisão/escolha do comprador, proporcionando a expansão do mercado da linha única, a atual linha alto rendimento.
• Necessidade de investimentos dos
fabricantes para a migração da linha principal de fabricação (motores da linha padrão) para a linha de alto rendimento (linha única), implicando numa revisão da logística das matérias primas, uma adaptação de processos e produtos, na busca de maior competitividade, sem prejuízo de metas e índices de produtividade estabelecidos.
• Um dos impactos imediatos à implantação
do programa de metas está associado à elevação dos custos de fabricação. Atualmente, o custo de fabricação do motor alto rendimento é cerca de 25% superior ao custo “X” da linha padrão, apresentado na figura 1. O desaparecimento gradual dos motores da linha padrão, associado ao ganho de escala de produção e de escopo da linha única, levará a um aumento nas vendas dos motores de alto rendimento, reduzindo no tempo, o impacto inicial de “1,25.X” para um valor intermediário “Y”.
• Pressão no sentido de adequação do motor
à carga (ganhos na redução) do consumo através de melhor dimensionamento das instalações elétricas.
X
1,25.X
Y
Figura 3 - Estimativa da evolução no tempo dos custos de fabriação dos motores com o
programa de metas.
3.3. Mercado Externo
Os níveis são, em essência os níveis praticados pelos fabricantes norte-americanos, o que faz acreditar em maiores facilidades de comercialização do produto no mercado externo (aspecto estratégico).
4. CONCLUSÕES
A regulamentação de motores se notabiliza por assegurar toda evolução dos rendimentos alcançada, nos últimos 12 anos, na qual o Brasil evoluiu de um patamar tecnológico ineficiente para um nível de eficiência semelhante aos dos países desenvolvidos. Nesta regulamentação destacam-se o alto grau de abrangência desta, sendo superior à norte-americana, e o seu aspecto inovador de regulamentar um dispositivo que prevê o contínuo aperfeiçoamento dos rendimentos, através do programa de metas.
O programa de metas mantém os motores fabricados e comercializados no Brasil em níveis de rendimento equiparados e, em alguns casos superiores aos índices norte-americanos e europeus. Destaca-se o fato do Brasil ser o primeiro país na América do Sul a ter regulamentação específica para motores com publicação do programa de metas. A entrada em vigor do programa de metas induzirá a elevação do número de motores da linha alto rendimento no mercado nacional, possibilitando uma redução significativa no consumo de energia elétrica.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao grupo técnico de motores do PBE que contribuíram na realização deste trabalho; aos ex-membros do CT-Motores pelo profissionalismo e competência que nominalmente são: Gustavo José Kuster, Marina G. Assumpção e Martiniano Muniz.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Soares, George A. et alli; Relatório Final da Regulamentação de motores – Comitê Técnico de Motores, Brasília, dezembro,2002; Soares, George A.; Obrigatoriedade de Rendimentos Nominais Mínimos de Motores de Indução: Agora uma Realidade; XVII SNPTEE; Outubro 2003.
7 Soares, George A. et alli; Motor de Alto
Rendimento, Guia Técnico, Publicação Eletrobrás/CEPEL, 1998.
Garcia, A.; Impacto da Lei de Eficiência Energética para Motores Elétricos no Potencial de Conservação de Energia na Indústria; Tese de Mestrado; COPPE/UFRJ; Dezembro 2003.
