metodologia de analise energetica_trane brasil

Trane Comprehensive Climate

Solutions

Metodologia de Analise Energetica

Exemplo de Analise São Paulo-SP .

Estas equaçãos são a forma mais simples de estimar

custo operacional de um chiller.

Porem são validos somente para situações

constantes, por exemplo quando carga, temperatura

externa, e tarifa de eletricidade são constantes.

Como estimar consumo de Energia

- Metodo Simples

𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐 𝑲𝑾𝒉 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐾𝑊

𝑇𝑜𝑛∗ 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑇𝑜𝑛𝑠 ∗ ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜

𝑪𝒖𝒔𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂çã𝒐 𝑹$ = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐾𝑊ℎ ∗ 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑅$/𝐾𝑊ℎ)

Como estimar consumo de Energia

- Metodo Preciso

Na maioria das plantas de agua

gelada os parametros que afetam

custo operacional sofrem

constantes variações

Chiller Eficiencia vs. % Carga

Carga Termica & Temperatura BU/BS vs. Tempo

Parametros que variam:

Carga termica

Eficiencia de chiller

Operação da Torre (agua

e eletricidade)

Tarifa de Energia

Consumo de Bombas

É preciso considerar 8.760

horas individualmente e

somar os resultados.

O “ASHRAE Handbook of Fundamentals” é a referencia para

metodologia de calculo.

Os analise da Trane são realizados com “TRACE 700” por

engenheiros certificado em simulação

http://www.trane.com/commercial/north-america/us/en/products-systems/design-and-analysis-tools.html

Ferramentas de Analise Energetica

É preciso usar um software desenvolvido especificamente para

analise energetica para conseguir resultados precisos.

Certificação LEED e EPACT (redução de impostos atraves de

eficiencia nos EUA) exigem softwares qualificados.

©2010 Trane. A business of Ingersoll-Rand. 5

Processo de Analise Energetica

1) Levantar dados do projeto original e

relatorios de serviço

2) Visita instalação e Levantar dados

3) Conversar com diversas niveis da

organização para entender as

necessidades e a forma de operação

4) Definir custos de utilidades & manutenção

5) Colocar dados no software

6) Calibrar o perfil de carga gerado pelo

software usando historico de contas e/ou

medições.

7) Implementar diversas possiveis melhorias

em equipamento, automação e operação,

e orçar as soluções.

8) Calculo Financeiro - Payback

Exemplo Calculo

1) Levantar dados do projeto original e relatorios de serviço

2) Visita instalação e Levantar dados

3) Conversar com diversas niveis da organização para entender as necessidades e

a forma de operação

4) Definir custos de utilidades & manutenção

Eficiencia do Chiller:

Nova 1,22 KW/ton

Atual (est) 1,60 KW/ton

Exemplo Calculo

4) Colocar dados no software

5) Calibrar o perfil de carga gerado pelo

software usando historico de contas

e/ou medições.

R$1.200k em 2013/14 de eletricidade

Aumento de 20% para 2015 –

R$1.440k

Perfil de Carga Termica do modelo

de planta atual calibrada para gerar

um consumo equivalente a 67% da

conta total 2015, R$960k/ano

Simulação

Historico

Perfil de Carga

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Cargas Horárias

Vazões Horárias

Energia Total

Demanda de Pico

Custo de Utilidades

Fluxo de Caixa

Perfil

Climático

Eco-

nomics

Equip-

ment

Demanda dos Equipamentos

Curvas de Descarregamento

Taxas de Utilidades

Outros Custos

8

Perfil de Carga Termica

Visita instalação e Levantar dados

Conversar com varios niveis da organização para entender as

necessidades e a forma de operação

Definir custos de utilidades, local

Colocar dados no software

Perfil de Carga Termica

• A carga termica é o input principal que gera todas as respostas da planta de agua

gelada, tanto no mundo real como na simulação

• Ela é a ‘personalidade’ da obra e influencia quais são as melhores soluções

• Na ausencia de historico de medição de carga termica, é necessario estimar a

perfil no software e calibrar-la para igualar os dados historicos

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Exemplo:

Eficiência do Equipamento a plena carga = 1 kW/ton

Carga Horária= 50 tons (50% da Carga plena)

Redução de temperatura em relação à de projeto = 16oF

Curva de Alívio Ambiental Curva de Potencia Consumida

1 kW/ton * 100 tons = 100 kW

100 kW * 50% = 50 kW

50kW * 80% = 40 kW

40 kW Energia consumida para aquela hora

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Curvas de Equipamento

Cargas Parciais - Chillers

A eficiencia de chillers, bombas e torres varia conforme carga termica

e temperaturas de operação

As verdadeiras curvas para cada configurações especificas de cada

equipamento são consideradas na simulação de energia

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Exemplo:

Potencia do Equipamento a plena carga = 30 kW

Carga Horária= 50% da Carga plena

30 kW * 42% = 12.6 kW

Sem VFD Com VFD

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Curvas de Equipamento

Exemplo - Bombas

Bomba de agua sem e com variador de frequencia

Potencia do Equipamento a plena carga = 30 kW

Carga Horária= 50% da Carga plena

30 kW * 80% = 24 kW

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Resultado – Abril, dia Util

Exemplo Calculo

7) Implementar diversas possiveis melhorias em equipamento, automação

e operação, e orçar as soluções.

Melhorias tipicas: Aumentos de eficiencia, automação, adequação de

capacidades, otimização de operação

Exemplo Calculo

8) Calculo Financeiro – Payback

- O custo de consumo de utilidade é efetivamente um multiplicação dos

resultados de consumo.

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Payback do Ciclo de Vida Lição 5: Economia

Ano Inflação (5%) Diferença

do Fluxo

de caixa

Custo do

Capital (10%)

Valor Presente

Fluxo de Caixa

Cumulativo

0 -200,000 -200,000

1 50,000 -154,545

2 50,000 * 1.05 = 52,500 -111,157

3 52,500 * 1.05 = 55,125 -69,741

4 55,125 * 1.05 = 57,881 -30,207

5 57,881 * 1.05 = 60,775 7,517

Year

COC

DFC

...1

...

45455

1.1

000,501

43388

1.1

500,522

41416

1.1

125,553

39534

1.1

881,574

37724

1.1

755,605

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Comparações de Diversos Estudos

Possiveis motivos para variações de

resultados entre estudos:

Trocar eficiencia IPLV para eficiencia

de carga plena

Curvas de equipamento diferentes

Perfil de carga diferente

Dados climaticos diferentes

Componentes das plantas diferentes

Tarifa de utilidades diferentes

Exemplo -Termoacumulação com Gelo

Simulação energetica mostra que

termoacumulação com gelo economiza R$120k

por ano de eletricidade.

Comparação entre chillers identicos (BRTAC

1.16 KW/Ton) utilizando os tanques

existentes

R$/KWh quatro vezes mais caro na ponta

(das 17 as 20 horas, dias uteis) do que fora

da ponta.

Com Gelo Sem Gelo

(Ponta – R$1,13/KWh) (Fora de Ponta – R$0,27/KWh)

(Anual, R$)

1° Coluna

Com Gelo

Exemplo - Termoacumulação com Gelo

Ton

s

Hora do dia

2° Coluna

Sem Gelo

Criar Gelo quando há

pouca carga no predio e

temperaturas externas são

baixas (melhor eficiencia)

0,27 R$/KWh 1,13 R$/KWh

Desligar Chillers & derreter gelo

quando eletricidade é

cara (na Ponta)

12% R$ Fora de Ponta 47% R$ na Ponta 18% R$ Total no ano

Resultado Economico

R$ 0

R$ 1,000,000

R$ 2,000,000

R$ 3,000,000

R$ 4,000,000

R$ 5,000,000

R$ 6,000,000

R$ 7,000,000

R$ 8,000,000

Fazer Nada Opção 1

Custo Ciclo de Vida Investimento + Operação, 20 anos (VPL Descontado)

R$ 3.7 Milhões economia

R$ 3.3 Milhões Investimento + energia + agua

+

Lifecycle Savings - Opção 1 Investment 1st Year Savings Simple Payback (yrs)

R$ 1,561,000 R$ 494,000 3.2

R$ 3,666,000

Lifecycle Payback (yrs) IRR NPV

4.7 29.70% R$ 3,666,000

Utility Inflation: 5,0% / Study life: 20 yrs / Cost of Capital: 15%

1st Year Savings Eletricidade Agua

R$151.000 R$343.000

Perfil de Carga e Clima – Dia util & Domingo, mes Janeiro

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