A 26ª Conferência sobre Mudanças Climáticas da ONU das Partes (COP26) trará os líderes mundiais apresentando seus planos para reduzir as emissões de carbono até 2030 e atingir as emissões líquidas zero (Net Zero) até 2050. Naturalmente, isso exige a entrega de sistemas industriais sustentáveis e a promoção de energia renovável limpa. No entanto, a adoção mais ampla de tecnologia de eficiência energética também irá desempenhar um papel vital. Tão importante, de fato, que a International Energy Authority (IEA) considera isso o “primeiro combustível” no confronto às mudanças climáticas.
Os números são convincentes, pois de acordo com a IEA, a adoção de medidas de eficiência energética permitirá que a economia mundial cresça 4% até 2030, usando 7% menos energia do que hoje. Uma área em que essa tecnologia pode realmente fazer a diferença é nos motores elétricos. Eles são amplamente utilizados na indústria, operando em plantas de tratamento de água, realizando a refrigeração de alimentos, ventilando edifícios, operando sistemas de manuseio de materiais, e assim por diante. Contudo, a questão é que estima-se que muitos dos cerca de 300 milhões de sistemas industriais acionados por motores elétricos em uso no mundo atualmente são ineficientes e desperdiçam muita energia.
A grande maioria dos motores industriais aciona bombas, ventiladores e compressores, uma categoria de máquinas altamente adaptável a grandes melhorias de eficiência. Uma tecnologia chave é o uso de VSDs que normalmente podem reduzir o consumo de energia em um quarto.
Embora os VSDs já estejam contribuindo de maneira significativa, eles poderiam fazer muito mais. O motivo é que as estimativas indicam que apenas 23% dos motores industriais do mundo são acionados por um VSD. Espera-se que esse número aumente para 26% nos próximos 5 anos, mas, economias extras substanciais podem ser alcançadas com uma adoção mais rápida. Na verdade, especialistas do setor sugerem que cerca de metade de todos os motores industriais se beneficiariam de serem emparelhados com um inversor.
Como os VSDs melhoram a eficiência energética?
Um VSD controla um motor elétrico para otimizar sua operação. Ele faz isso ajustando a velocidade e o torque do motor para corresponder aos requisitos do processo. Com o drive certo, um motor elétrico funcionará apenas na velocidade realmente necessária, levando a uma economia considerável de energia.
Os inversores controlam a velocidade de um motor CA (corrente-alternada) alternando a frequência e a tensão da energia que está sendo alimentada a ele. Devido aos avanços significativos em eletrônica de potência feitos nas últimas décadas, os drives tornaram-se consideravelmente mais sofisticados em suas capacidades e mais baratos.
Mesmo com esses desenvolvimentos recentes, os VSDs até agora só foram implantados em um ritmo modesto. Isso significa que a indústria ainda pode obter grandes benefícios de eficiência energética usando inversores de forma mais ampla, uma vez que quando um motor não é controlado por um drive, geralmente ele funciona em velocidade máxima mesmo quando os requisitos de carga são mínimos.
Por exemplo: para controlar o fluxo de água ou outros líquidos em aplicações de bombeamento, a válvula é frequentemente utilizada. Isso é o mesmo que tentar reduzir a velocidade de um carro pisando no freio sem tirar o pé do acelerador. É simplesmente um desperdício de energia. Além disso, como a relação entre a velocidade do motor e o consumo de energia não é linear, apenas uma pequena redução incremental na velocidade já poderá proporcionar uma grande economia de energia. Um exemplo: desacelerar um ventilador ou motor de bomba em 20% pode economizar até 50% no uso de energia.
A tecnologia VSD torna os motores SynRM possíveis
Os VSDs oferecem economia significativa de energia para qualquer processo, como bombas e ventiladores, que exigem uma alteração na velocidade de operação em velocidade total. No entanto, quando um inversor é associado à nova geração de motores de relutância síncrona (SynRM) (consulte a Figura 2), o pacote resultante tem o potencial de atingir níveis excepcionais de eficiência.
Apesar de os primeiros motores SynRM terem surgido em 1923, eles precisam ser combinados com um VSD para funcionar de forma correta. Foi apenas na última década que a tecnologia VSD avançada foi capaz de permitir o acesso a todas as suas vantagens.
Agora, a ABB está fornecendo pacotes de drive e motor SynRM em conformidade com a classificação IE5 ultra-premium. Isso vai muito além do novo padrão mínimo, IE3, para classes de eficiência internacional (IE) para motores de baixa tensão, estabelecido e aplicado pelo Regulamento Ecodesign da União Europeia em julho de 2021. No Brasil, o IE3 corresponde ao IR3, já o IE5 ainda não tem correspondência nas normas locais.
A economia exata foi possível devido a esse salto na eficiência energética depender da aplicação e das condições. No entanto, quando um motor de indução IE3 é integrado a um VSD, as contas de eletricidade são reduzidas em até 25%. Além disso, uma economia adicional na região de 3-4% é possível quando uma combinação IE3 e VSD é substituída por um pacote IE5 SynRM-Drive.
Além da eficiência energética, um pacote SynRM e VSD oferece desempenho confiável, baixos custos de manutenção e muito mais. Também é extremamente fácil de adaptar em instalações existentes ou incorporar em novos projetos e designs de OEM, e oferece simplicidade no plug-and-play.
A maioria dos motores industriais na base instalada atual possuem pelo menos 10 anos, de uma época em que os projetos eram muito menos eficientes. Se fossem substituídos por equipamentos otimizados e de alta eficiência, o consumo global de eletricidade poderia ser reduzido em até 10%. A consequente redução das emissões de CO2 certamente faria diferença para a saúde do nosso planeta.
Troca fácil e retorno rápido
Com sua inteligência integrada, os VSDs estão prontos para entrar em operação. Basta conectar, ligar e reduzir sua pegada de carbono instantaneamente. Ao mesmo tempo, os motores SynRM se encaixam facilmente em estruturas padrão da indústria projetadas para seus motores de indução de modelos anteriores, sem necessidade de modificações mecânicas uma vez que são intercambiáveis.
O investimento na atualização para um pacote de motor VSD e SynRM IE5 é fácil de justificar apenas em termos de economia de energia. Tenha em mente que o preço de compra de um motor é apenas uma pequena fração de seu custo vitalício. O principal gasto está na energia usada para operá-lo. Optar por um motor SynRM IE5 inicialmente irá custar um pouco mais do que um motor IE3 e um pacote VSD n, mas a economia de energia irá reembolsar rapidamente essa diferença - normalmente dentro de um período de até um ano. Depois disso, o pacote continuará gerando economia anual nos próximos 10 anos ou mais.
Por exemplo, um pacote ABB SynRM e VSD resultou em uma queda considerável nos custos de energia na Campbell's Australia. Ao longo de um período de 12 meses, os números mostraram claramente uma redução de 14% nos custos de energia. A economia anual de mais de £8.000 em contas de energia também resultou em uma redução anual de aproximadamente 131 toneladas de emissões de CO2.
Uma oportunidade tremenda
Incentivar a implementação mais ampla de inversores e a mais recente tecnologia de motores elétricos representa uma tremenda oportunidade, pois o mundo busca alcançar maior eficiência energética. Isso não apenas irá colocar a indústria de forma mais firme no caminho para atingir as emissões líquidas zero, como também trará enormes benefícios para os negócios em termos de custos reduzidos de eletricidade e maior produtividade.
