Title: MODELO PARA OTIMIZAÇÃO DA DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA CONTRATADA PELO SISTEMA HORO-SAZONAL AZUL – ESTUDO DE CASO
Author: Angela
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MODELO SIMPLIFICADO PARA OTIMIZAÇÃO DA DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA CONTRATADA PELO SISTEMA HORO-SAZONAL AZUL
Foletto, A. E.^1*; Ansuj, S. ^1; Ansuj, A. P.^2 ; Foletto, G.^2; Forster, M. G.^1
^1Centro de Tecnologia – DESP/PPGEP/UFSM
^2Centro de Ciências Naturais e Exatas – DE/CEEM/UFSM
Campus Universitário  – CEP 97105-900  
*afoletto@adm.ufsm.br

1.	INTRODUÇÃO

É evidente que a principal forma de energia utilizada industrialmente é a energia elétrica, principalmente devido à facilidade de obtenção uma vez que, nos centros industriais, a energia elétrica é fornecida pelas concessionárias mediante contrato, dispensando grandes investimentos com a implantação de sistemas de geração própria.
Este trabalho tem a finalidade de estimar a demanda ótima de energia elétrica  para o campus da Universidade Federal de Santa Maria, no período de novembro de 2002  a outubro de 2003.  O contrato entre a universidade e a  concessionária  está celebrado sob nº. 53/2000, sendo do tipo “Horo-sazonal Tarifa Azul”. O mesmo se compõe do chamado período seco (maio a novembro) e úmido (dezembro a abril), os quais afetam o valor das tarifas, sendo que no período seco são mais altas. Durante os dias úteis, temos os chamados: horário de ponta (3 horas consecutivas entre 17:00 e 22:00 – 18:00 e 21:00 neste caso) e fora de ponta (horas complementares). Nos sábados, domingos e feriado todo o período é fora de ponta. No período de ponta, a tarifação é 3 vezes maior do que fora de ponta. 
A conta de energia elétrica se divide em duas partes: uma de consumo e outra de demanda. A parte de consumo engloba a energia consumida durante o mês em horário de ponta e fora de ponta, sendo tarifadas separadamente. A parte da demanda engloba a máxima potência média integralizada em intervalos de 15 em 15 minutos, ponta e fora de ponta, separadamente ou a demanda contratada (objeto deste estudo), sendo a que for maior. Se houver ultrapassagem da demanda contratada (ponta e fora de ponta) é aplicada uma “multa” sobre o valor excedente, tendo-se uma tolerância de 10%. Sobre estas partes da conta também incidem acréscimos referentes a fator de potência que não foi considerado neste trabalho.
As medições para fins de faturamento são efetuadas através de medidores eletrônicos, necessários à aplicação das tarifas horo-sazonais. O cliente pode requerer a revisão do contrato de demandas com as seguintes condições: redução no máximo uma vez a cada 12 meses; aumento, caso haja disponibilidade no sistema elétrico da concessionária (havendo necessidade de ampliação, o contrato deve se estender no mínimo por mais 5 anos).
Atualmente o campus possui os seguintes valores de demanda contratada: 2.200kW para ponta e 3.600kW para fora da ponta (seco e úmido).

2.	MATERIAL E MÉTODOS

Coletaram-se as demandas máximas no período de novembro de 2002 a outubro de 2003 para horário de ponta e fora de ponta junto à concessionária local. Com esses dados foram feitas simulações variando-se a demanda contratada para cada período a fim de obter a demanda ótima que minimiza o custo do contrato.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A demanda ótima muda a cada mês, por isso é dinâmica e geralmente crescente, visto o aumento da carga elétrica com ampliação predial e aquisição de novos equipamentos.
Salienta-se que, uma vez modificados os valores de demanda contratada, se necessária uma redução dos mesmos, o próximo pedido de alteração só poderá ser efetuado após 12 meses. Isso implica a não superestimar os valores da demanda contratada, por ser um custo fixo.
O quadro 1 mostra a demanda contratada, a demanda máxima e a demanda ultrapassada no período de novembro de 2002 a outubro de 2003, para os horários de ponta e fora de ponta.

Quadro 1. Demanda do Contrato Vigente
Mês | Horário de Ponta | Horário Fora de Ponta
| Demanda Contratada | Demanda Máxima do Mês | Demanda Ultrapassada | Demanda Contratada | Demanda Máxima do Mês | Demanda Ultrapassada
| R$26,77/kWh | | R$80,31/kWh | R$8,83/kWh | | R$26,49/kWh
| kW | R$ | kW | kW | R$ | kW | R$ | kW | kW | R$
11 | 2200 | 58894 | 2410 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3927 | 0 | 0
12 | 2200 | 58894 | 1989 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3777 | 0 | 0
01 | 2200 | 58894 | 1893 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 4292 | 692 | 18331
02 | 2200 | 58894 | 1924 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 4411 | 811 | 21483
03 | 2200 | 58894 | 1812 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3972 | 372 | 9854
04 | 2200 | 58894 | 2141 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3306 | 0 | 0
05 | 2200 | 58894 | 2213 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3465 | 0 | 0
06 | 2200 | 58894 | 2135 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 2872 | 0 | 0
07 | 2200 | 58894 | 2079 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3161 | 0 | 0
08 | 2200 | 58894 | 2088 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3161 | 0 | 0
09 | 2200 | 58894 | 1736 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 2896 | 0 | 0
10 | 2200 | 58894 | 2097 | 0 | 0 | 3600 | 31788 | 3102 | 0 | 0
Subtotal | 706728 | | | 0 | | 381456 | | | 49668
Total | 706.728,00 | | 431.124,00

Observa-se que, para o horário de ponta, não houve ultrapassagem da demanda contratada. Enquanto que, para o horário fora de ponta houve três ultrapassagens da demanda contratada, ocasionando uma multa de R$49.668,00.
Na figura 1 apresentam-se as simulações para a demanda contratada para o horário de ponta versus custo. Observa-se que a demanda ótima é de 1950 kW, que implica em um custo de R$684.475,00, mostrado no quadro 2.
Na figura 2 apresentam-se as simulações para a demanda contratada para o horário fora de ponta versus custo. Observa-se que a demanda ótima é de 3650 kW, que implica em um custo de R$423.912,00, mostrado no quadro 2.

Figura 1. Custo da Demanda do Horário de Ponta de nov./02 a out./03

Figura 2. Custo da Demanda do Horário Fora de Ponta de nov./02 a out./03

No quadro 2 estão apresentados os valores ótimos de demanda para o horário de ponta e fora de ponta obtidos pelas simulações realizadas e o impacto sobre o custo no período analisado.

Quadro 2. Demanda – Situação Ótima
Mês | Horário de Ponta | Horário Fora de Ponta
| Demanda Contratada | Demanda Máxima do Mês | Demanda Ultrapassada | Demanda Contratada | Demanda Máxima do Mês | Demanda Ultrapassada
| R$26,77/kWh | | R$80,31/kWh | R$8,83/kWh | | R$26,49/kWh
| kW | R$ | kW | kW | R$ | kW | R$ | kW | kW | R$
11 | 1950 | 52201 | 2410 | 460 | 36942 | 3650 | 32229 | 3927 | 0 | 0
12 | 1950 | 52201 | 1989 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3777 | 0 | 0
01 | 1950 | 52201 | 1893 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 4292 | 642 | 17006
02 | 1950 | 52201 | 1924 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 4411 | 761 | 20158
03 | 1950 | 52201 | 1812 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3972 | 0 | 0
04 | 1950 | 52201 | 2141 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3306 | 0 | 0
05 | 1950 | 52201 | 2213 | 263 | 21121 | 3650 | 32229 | 3465 | 0 | 0
06 | 1950 | 52201 | 2135 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 2872 | 0 | 0
07 | 1950 | 52201 | 2079 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3161 | 0 | 0
08 | 1950 | 52201 | 2088 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3161 | 0 | 0
09 | 1950 | 52201 | 1736 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 2896 | 0 | 0
10 | 1950 | 52201 | 2097 | 0 | 0 | 3650 | 32229 | 3102 | 0 | 0
Subtotal | 626412 | | | 58063 | | 386748 | | | 37164
Total | 684.475,00 | | 423.912,00

Observa-se que, para o horário de ponta, houve ultrapassagem da demanda contratada. Para o horário fora de ponta ainda houve duas ultrapassagens da demanda contratada. Mesmo havendo ultrapassagens e sofrendo multas por ultrapassagem de demanda, estes valores simulados minimizam o custo do contrato.

4. CONCLUSÕES

Para o período considerado, chegou-se a conclusão de que os valores ótimos migram para o horário de ponta para 1950 kW e fora de ponta para 3650 kW. Isto mostra uma redução de 250 kW para horário de ponta e aumento de 50 kW para horário fora de ponta. Com esses valores pode-se ter uma economia de R$ 22.253,00 para horário de ponta e de R$ 7.212,00 para fora de ponta. Recomenda-se fazer uma revisão no atual contrato.

5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais. 4. ed. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos Editora, 1995.

BRASIL. Estrutura Tarifária de Referência para Energia Elétrica:  Caracterização da Demanda.  Ministério das Minas e Energia. Eletrobrás, 1981.