Cap. 14 Medição de Demanda

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1 Universidade Federal de Itajubá UNIFEI Cap. 14 Medição de Demanda Prof. Dr. Fernando Nunes Belchior

2 CONDIÇÕES GERAIS DE FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA

3 DEMANDA É a potência média durante um intervalo qualquer de tempo, medida por aparelho integrador (medidor de demanda). No Brasil este intervalo de tempo é adotado como sendo de 15 minutos. Em uma conta de energia elétrica, a demanda aparece com o seu valor expresso em quilowatt (kw). Ex.: Consideremos uma indústria na qual durante 15 minutos, ou parte dele, estiveram em funcionamento os seguintes equipamentos: um motor de 12 (kw) durante 10 minutos; um motor de 15 (kw) durante 6 minutos; um motor de 20 (kw) durante 15 minutos; um fomo de 30 (kw) durante 12 minutos; sistema de iluminação de 50 (kw) durante 15 minutos; sistema de ar condicionado de 10 (kw) durante 15 minutos. Nesses Prof. Fernando 15 minutos, Belchior qual será Junho/2014 o consumo de energia elétrica Cap. 14 da indústria Medição de? Demanda

4 Nesses 15 minutos a indústria teve um consumo de energia elétrica dado por: DEMANDA um motor de 12 (kw) durante 10 minutos; um motor de 15 (kw) durante 6 minutos; um motor de 20 (kw) durante 15 minutos; um fomo de 30 (kw) durante 12 minutos; sistema de iluminação de 50 (kw) durante 15 minutos; sistema de ar condicionado de 10 (kw) durante 15 minutos Consumo kwh = Consumo=29,5 kwh A demanda nestes 15 minutos será dada por: Consumo kwh 29,4 Demanda kw = Demanda= =118 Intervalo de tempo h kw 0,25

5 DEMANDA MÁXIMA e MÉDIA MÁXIMA é a demanda de maior valor verificada durante um certo período. Assim, se tivermos, por exemplo, os seguintes valores para a demanda (cada uma durante 15 minutos): 1 o valor - D 1 = 30 [kw]; 2 o valor - D 2 = 20 [kw]; 3º valor - D 3 = 35 [kw] 4º valor - D 4 = 20 [kw] Demanda máxima = 35 [kw] MÉDIA é a relação entre a quantidade de energia elétrica consumida durante um certo período de tempo, em kwh, e o número de horas do mesmo período. Assim, no exemplo dado no item anterior, temos para um período de 1 hora o seguinte valor para a demanda média: Demanda Média= 30.0, , , ,25 0,25 + 0,25 + 0,25 + 0,25 Demanda Média=26,25 kw

6 Durante o ano temos 7 meses de 31 dias, 4 meses de 30 dias e 1 mês de 28 dias. Calculando o número de horas destes meses e dividindo o resultado por 12, encontraremos o número de horas de um mês médio: Mês Médio = DEMANDA REGISTRADA e CONTRATADA 7 x 31 x x 30 x x 28 x = 730 horas Assim, em um mês de 730 horas temos 730 x 4, ou seja, intervalos de 15 minutos. Em cada um destes intervalos teremos um valor para a demanda. A máxima destas demandas, durante este período considerado para o faturamento pela concessionária de energia elétrica, será a demanda registrada. Demanda Contratada - é o valor de demanda pela qual a concessionária se compromete, por meio de um contrato, colocar a disposição do consumidor pelo tempo que vigorar o mesmo. Por outro lado, o consumidor tem que pagar esta demanda, mesmo que não a use em sua totalidade.

7 DEMANDA FATURADA Para fins de faturamento de consumidores do Grupo A (tensão igual ou superior a 2,3 kv, exceto rurais e sazonais), a componente de demanda cobrada pela concessionária será a maior dentre os seguintes valores: 1. Com a finalidade de estabelecer tarifas diferenciadas, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) divide os consumidores de acordo com o nível de tensão da seguinte forma: Grupo A - para consumidores ligados em tensão igual ou superior a 2,3kV; Grupo B - para consumidores ligados em tensão inferior a 2,3kV. Os consumidores do grupo A são ainda subdivididos em subgrupos: Subgrupo A 1 A 2 A 3 A 3a A 4 A S Nível de Tensão 230 kv 88 kv a 138 kv 69 kv 30 kv a 44 kv 2,3 kv a 25 kv < 2,3 kv subterrâneo

8 DEMANDA FATURADA 2. Além da parte relativa a demanda (em kw), os consumidores do Grupo A pagam também o valor consumido de energia elétrica (em kwh). Esta é a chamada Tarifa Binômia. Tarifa Binômia = Tarifa de Demanda + Tarifa de Consumo A fatura de energia de um consumidor do grupo A é composta, na sua totalidade, dos seguintes elementos: Demanda (kw); Consumo (kwh); O empréstimo compulsório ou imposto único; Ajuste, se houver, por baixo fator de potência.

9 MEDIDOR DE DEMANDA TIPO MECÂNICO Existem aparelhos que combinam a medição da demanda e dos kw/h consumidos. O eixo do disco aciona mecanicamente e independentemente 2 dispositivos registradores: um dispositivo com engrenagens e respectivos ponteiros do mostrador, através dos quais são medidas e somadas as rotações do disco, em kw/h da energia consumida; um dispositivo de engrenagens e transmissões que, trabalhando em conjunto com um pequeno motor, soma as rotações do disco durante cada intervalo de 15 minutos em termos de kw de demanda.

10 MEDIDOR DE DEMANDA TIPO MECÂNICO (1) ponteiro de arrasto (preso ao disco 03); (2) ponteiro indicador de demanda máxima (preso ao mesmo eixo do disco D3); (3) parafuso sem fim; (4) disco; (5), (6) molas; (7) alavanca.

11 DEMANDA Antigamente, não havia estímulo, sob o ponto de vista custo/kwh, para um consumidor industrial fugir do horário de ponta do sistema elétrico das 17:00 as 22:00 horas. Podemos também definir período úmido (de dezembro de um ano até abril do ano seguinte) e período seco (de maio até novembro) onde ocorrem maiores e menores precipitações de água, respectivamente. O fornecimento de energia elétrica no período seco, por estar associado a um maior risco de déficit, tende a ser mais oneroso à concessionária do que o período úmido. Como consequência destes fatos, o governo estabeleceu a Tarifa horo-sazonal, que nada mais é do que a aplicação de preços diferenciados para a demanda e o consumo de energia de acordo com a hora do dia e o período do ano. Com estes preços diferenciados, o consumidor poderá reduzir suas despesas com energia elétrica utilizando pouca demanda no horário de ponta e otimizando seu consumo no período seco.

12 REGISTRADOR DIGITAL PARA TARIFAÇÃO DIFERENCIADA (RDTD) Pode-se estabelecer 4 segmentos horo-sazonais onde são atribuídos preços diferenciados para a demanda de potência e o consumo de energia: horário de ponta (P) em período seco; horário de ponta (P) em período úmido; horário fora de ponta (FP) em período seco; horário fora de ponta (FP) em período úmido.

13 REGISTRADOR DIGITAL PARA TARIFAÇÃO DIFERENCIADA (RDTD) Os registros dos valores das demandas e consumos nos horários de ponta e fora de ponta, bem como nos períodos seco e úmido, são feitos através do Registrador Digital para Tarifação Diferenciada (RDTD), ou similares, que é instalado pela concessionária. O RDTD é um equipamento eletrônico, com capacidade para captar, registrar, exibir e manter disponíveis as informações necessárias para o acompanhamento do consumo de energia elétrica e possibilitar desta forma a aplicação das tarifas diferenciadas. É um equipamento que possui um microprocessador para o seu controle: atualização do relógiocalendário, reconhecendo feriados, sábados e domingos, gerenciamento de sua memória de dados, etc. Os medidores de energia fornecem as grandezas necessárias que são registradas pelo RDTD. Através de um mostrador digital com vários dígitos e indicadores, o consumidor pode acompanhar as informações armazenadas em memória e informações sobre o período da tarifação vigente:

14 REGISTRADOR DIGITAL PARA TARIFAÇÃO DIFERENCIADA (RDTD) Os dois primeiros dígitos são utilizados para identificação da função (energia ativa, demanda, energia reativa, tensão, etc.) e os outros representam as leituras dos valores destas funções. Para obtermos as grandezas elétricas, os valores mostrados devem ser multiplicados por constantes específicas. Assim, se tivermos, por exemplo, uma leitura de energia ativa total (código 03) no mostrador com os dígitos devemos multiplicar o valor pela constante (por exemplo 30) onde encontraremos: ENERGlA ATlVA TOTAL = x 30 = KWh Se no período anterior a leitura foi: , então: ENERGlA ATlVA TOTAL = x 30 = KWh A diferença entre estes dois valores representa o consumo de energia no período considerado.

15 Curva de Carga do Sistema (dia útil) Conceituação e Objetivos

16 Comportamento do Consumo/Demanda de Energia ao Longo do Ano Curva A representa a disponibilidade média de água nos mananciais a ser represado nos reservatórios das UHE s (Usinas Hidrelétricas); Curva B - representa o comportamento médio do mercado de energia elétrica a nível nacional.

17 A finalidade da atribuição de preços diferenciados se justifica principalmente por motivos originados no sistema elétrico, tendo em vista a necessidade de: Estimular o deslocamento de parte da carga para horários em que o sistema elétrico estiver menos carregado; Orientar o consumo de energia para períodos do ano em que houver maior disponibilidade de água nos reservatórios das usinas.

18 A médio e longo prazo, a entrada no sistema elétrico de novos consumidores acarretará menores investimentos unitários, já que a consequente liberação da capacidade de atendimento, oriunda do deslocamento da carga e consumo, poderá ser usada no suprimento do novo mercado.

19 DEFINIÇÕES: 1 Horário de Ponta (P); 2 Horário Fora de Ponta (FP); 3 Período Seco; 4 Período Úmido; 5 Segmentos Horo-Sazonais; 6 Tarifa de Ultrapassagem.

20 Consumidor do Grupo A Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI São aqueles atendidos em tensão de fornecimento igual ou superior a 2,3 kv ou ligados em baixa tensão em sistemas de distribuição subterrâneos mas considerados, para efeito de faturamento, como de alta tensão. ESTRUTURAS TARIFÁRIAS 1 Tarifa Convencional Demanda de Potência (kw) (contratada menor que 300kW) a) um preço único Consumo de Energia (kwh) a) um preço único

21 2 Tarifa Azul Demanda de Potência (kw) a) um preço para a ponta (P); b) um preço para fora de ponta (FP). Consumo de Energia (kwh) a) um preço para a ponta (P) em período úmido; b) um preço para fora de ponta (FP) em período úmido; c) um preço para a ponta (P) em período seco; d) um preço para fora de ponta (FP) em período seco.

22 3 Tarifa Verde Demanda de Potência (kw) a) um preço único. Consumo de Energia (kwh) a) um preço para a ponta (P) em período úmido; b) um preço para fora de ponta (FP) em período úmido; c) um preço para a ponta (P) em período seco; d) um preço para fora de ponta (FP) em período seco.

23 CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO DAS TARIFAS 1 Tarifa Convencional 2 Tarifa Azul 3 Tarifa Verde CONTRATAÇÃO 1 Condições para Definição dos Valores de Demandas Contratadas na Tarifa Azul Devem ser observadas as seguintes condições, na fixação das demandas dos vários segmentos horosazonais:

24 A demanda contratada para o segmento fora de ponta do período úmido não poderá ser inferior aos valores fixados de 50 kw; As demandas contratadas para o horário de ponta (P) do período seco ou úmido não poderão ser superiores às demandas contratadas para o horário fora de ponta (FP) dos respectivos períodos; As demandas contratadas para o horário de ponta (P) e fora de ponta (FP) de um período seco não poderão ser superiores às respectivas demandas contratadas no período úmido. Contratação da Tarifa Azul

25 Contratação da Tarifa Azul

26 3 Ultrapassagem de Demanda Contratada

27 MEDIÇÃO DEMAIS CONDIÇÕES DE FORNECIMENTO FATURAMENTO 1 Faturamento da Demanda Critérios e Expressões de Cálculo Tarifa Convencional Onde: FD é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda; D fat é a demanda faturável; TD é a tarifa de demanda. FD D TD fat

28 Tarifa Azul Contratação da Tarifa Azul FD D TD D TD fat p fat fp p Onde: FD é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda; D fatp é a demanda faturável no horário de ponta; TD p é a tarifa de demanda de ponta; D fatfp é a demanda faturável no horário fora de ponta; TD fp é a tarifa de demanda fora de ponta. fp

29 Contratação da Tarifa Verde Tarifa Verde FD D TD fat Onde: FD é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda; D fat é a demanda faturável; TD é a tarifa de demanda

30 2 Aplicação de Tarifa de Ultrapassagem (é cobrada apenas quando a demanda medida ultrapassa em mais de 10% a Demanda Contratada). O valor cobrado se refere a 2 (duas) vezes o valor da tarifa originalmente cobrada. Tarifa Convencional Tarifa Azul FD F F d p d fp

31 a) Ponta F DC TD DM DC TU d p p p p p p Onde: F dp é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda no segmento de ponta; DC p é a demanda contratada no horário de ponta; TD p é a tarifa de demanda de ponta; DM p é a demanda medida no horário de ponta; TU p é a tarifa de ultrapassagem para o segmento de ponta.

32 b) Fora de Ponta F DC TD DM DC TU d fp fp fp fp fp fp Onde: F dfp fora de ponta; DC fp TD fp DM fp TU fp é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda no segmento é a demanda contratada no horário fora de ponta; é a tarifa de demanda fora de ponta; é a demanda medida no horário fora de ponta; é a tarifa de ultrapassagem para o segmento fora de ponta.

33 Tarifa Verde FD DC TD DM DC TU Onde: FD é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda; DC é a demanda contratada; TD é a tarifa de demanda; DM é a demanda medida; TU é a tarifa de ultrapassagem.

34 3 Faturamento de Consumo Tarifa Convencional FC C TC Onde: FC C TC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo; é o consumo medido durante o ciclo de faturamento; é a tarifa de consumo.

35 Tarifa Azul Onde: FC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo total; C p faturamento; TC p C fp faturamento; TC fp FC C TC C TC p p fp fp é o consumo medido no horário de ponta, durante o ciclo de é a tarifa de consumo no horário de ponta; é o consumo medido no horário fora de ponta, durante o ciclo de é a tarifa de consumo no horário fora de ponta.

36 Tarifa Verde Onde: FC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo total; C p faturamento; TC p C fp faturamento; TC fp FC C TC C TC p p fp fp é o consumo medido no horário de ponta, durante o ciclo de é a tarifa de consumo no horário de ponta; é o consumo medido no horário fora de ponta, durante o ciclo de é a tarifa de consumo no horário fora de ponta.

37 4 Total de Importe de Fornecimento I FD FC 5 Fator de Potência

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39 EXEMPLO DE CÁLCULO 1 Sem Reprogramação de Carga 1.1 Situação Original do Consumidor Componentes Valores Típicos Demanda (kw) 490 Consumo (kwh)

40 1.2 Planilha de Levantamento de Cargas e Horários de Funcionamento

41 1.3 Levantamento das Demandas e Consumos na Ponta e Fora de Ponta

42 Quadro Para Levantamento de Consumo Diário

43 Total da Demanda e do Consumo Diário Considerando 22 dias úteis no mês Componentes Valores Ponta 440 Demanda (kw) Fora de Ponta 490 Consumo (kwh) Ponta 22*900 = Fora de Ponta 22*6.100 =

44 1.4 Cálculo dos Faturamentos (Contas) Tarifa Convencional TD = 4,47/kW; TC = 0,06547/kWh. DEMANDA CONSUMO Calculando-se: FT C = 490*4, *0,06547 FT C = R$ ,68

45 Tarifa Azul TD p = 11,81/kW; TD fp = 3,94/kW; TC p = 0,075086/kWh; TC fp = 0,03506/kWh. DEMANDA Calculando-se: FT A = 440*11, *3, *0, *0,03506 FT A = R$ ,75 CONSUMO

46 Tarifa Verde TD = 3,94/kW; TC p = 0,34827/kWh; TC fp = 0,03506/kWh. DEMANDA Calculando-se: FT V = 490*3, *0, *0,03506 FT V = R$ ,40 CONSUMO

47 Quadro Resumo dos Resultados Tarifa Faturamento Convencional R$ ,68 Azul R$ ,75 Verde R$ ,40 Pode-se observar, mantida a situação original, a melhor opção recai sobre a Tarifa Convencional que proporcionará economia de 7,9% de gastos em relação à Tarifa Azul e 9,3% em relação à Verde.

48 2 Com Reprogramação de Carga 2.1 Premissas Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI 2.2 Planilha de Levantamento de Cargas e Horários de Funcionamento

49 2.3 Levantamento das Demandas e Consumos na Ponta e Fora de Ponta

50 1ª Reprogramação de Carga

51 Total da Demanda e do Consumo Diário Componentes Valores Demanda (kw) Ponta 200 Fora de Ponta 490 Consumo (kwh) Ponta Fora de Ponta Valores de Conta com Nova Situação Tarifa Faturamento Convencional R$ ,68 Azul R$ ,10 Verde R$ ,62

52 3 Com Nova Programação de Carga 3.1 Premissas 3.2 Planilha de Levantamento de Cargas e Horários de Funcionamento

53 3.3 Levantamento das Demandas e Consumos na Ponta e Fora de Ponta

54 2ª Reprogramação de Carga

55 Total da Demanda e do Consumo Diário Demanda (kw) Consumo (kwh) Componentes Valores Ponta 300 Fora de Ponta 490 Valores de Conta com Nova Situação Tarifa Ponta Fora de Ponta Faturamento Convencional R$ ,68 Azul R$ ,01 Verde R$ 9.397,03

56 Consumidor do Grupo B Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI São aqueles atendidos em tensão de fornecimento inferior a 2,3 kv. ESTRUTURAS TARIFÁRIAS 1 Tarifa Branca (exceto para baixa renda B1 e B4) Consumo de Energia (kwh) SISTEMA QUE SERÁ OPÇÃO a) Tarifa em Horário de ponta; DO CONSUMIDOR EM 3 ANOS. b) Tarifa em Horário intermediário; c) Tarifa em Horário fora de ponta. 2 Tarifa Convencional Sistema Atual Consumo de Energia (kwh) a) Única Tarifa

57 CURVAS DE CARGA TÍPICAS

58 CURVAS DE CARGA TÍPICAS

59 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade Convencional) Clientes Residenciais e Rurais DEMANDA ENERGIA (R$/kW) (R$/kWh) A3a (30 kv a 44 kv) R$ 47,41 R$ 0,16531 A4 (2,3 kv a 25 kv) R$ 47,55 R$ 0,16531 AS (Subterrâneo) R$ 84,60 R$ 0,16531

60 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Verde) TARIFA HORO-SAZONAL VERDE ENERGIA (R$/kWh) PONTA PONTA F. PONTA F.PONTA SUBGRUPO SECA UMIDA SECA UMIDA A3a (30 a 44 kv) R$ 1,32047 R$ 1,29547 R$ 0,16290 R$ 0,14839 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 1,32445 R$ 1,29945 R$ 0,16290 R$ 0,14839 AS (Subterrâneo) R$ 1,36464 R$ 1,33964 R$ 0,16290 R$ 0,14839

61 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Verde) TARIFA DE ULTRAPASSAGEM - HORO-SAZONAL VERDE DEMANDA SUBGRUPO (R$/kW) A3a (30 a 44 kv) R$ 29,14 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 29,18 AS (Subterrâneo) R$ 30,62 TARIFA HORO-SAZONAL VERDE DEMANDA SUBGRUPO (R$/kW) A3a (30 a 44 kv) R$ 14,57 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 14,59 Prof. Fernando AS Belchior (Subterrâneo) Junho/2014 R$ Cap. 15,31 14 Medição de Demanda

62 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Azul) TARIFA HORO-SAZONAL AZUL DEMANDA (R$/kW) DEMANDA (R$/kW) SUBGRUPO PONTA F. PONTA A2 (88 a 138 kv) R$ 28,12 R$ 6,54 A3 (69 kv) R$ 39,92 R$ 10,70 A3a (30 a 44 kv) R$ 45,61 R$ 14,57 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 45,78 R$ 14,59 AS (Subterrâneo) R$ 47,97 R$ 15,31

63 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Azul) TARIFA HORO-SAZONAL AZUL ENERGIA (R$/kWh) SUBGRUPO PONTA F. PONTA SECA UMIDA SECA UMIDA A1 (230 kv ou mais) R$ 0,00000 R$ 0,00000 R$ 0,00000 R$ 0,00000 A2 (88 a 138 kv) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839 A3 (69 kv) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839 A3a (30 a 44 kv) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839 AS (Subterrâneo) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839

64 Valores CEMIG Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Azul) TARIFA DE ULTRAPASSAGEM - HORO-SAZONAL AZUL DEMANDA (R$/kW) SUBGRUPO PONTA F. PONTA A2 (88 a 138 kv) R$ 56,24 R$ 13,08 A3 (69 kv) R$ 79,84 R$ 21,40 A3a (30 a 44 kv) R$ 91,22 R$ 29,14 A4 (2,3 a 25 kv) R$ 91,56 R$ 29,18 AS (Subterrâneo) R$ 95,94 R$ 30,62

65 Consumidor do sub-grupo A4, ao período seco, encontre a melhor opção para tarifação convencional, verde ou azul. É válido destacar que a parcela de ultrapassagem é cobrada apenas quando a demanda medida ultrapassa a Demanda Contratada acima dos limites de tolerância (10%). DC p = 500 kw; DC fp = kw; DM p = 570 kw; DM fp = kw; CM p = kwh; CM fp = kwh. CONSIDERAR AS TARIFAS DA CEMIG.

66 Obrigado pela atenção!! FIM