Controlador de demanda é um equipamento dedicado ao monitoramento e controle do nível de demanda de uma Unidade Consumidora (UC). Ele atua retirando e inserindo cargas, conforme o comportamento projetado da potência, a fim de que não ocorram ultrapassagens dos limites contratados, evitando assim multas.
O controlador de demanda realiza a medição das grandezas através da saída de usuário disponível no medidor da concessionária e prevista pela NBR 14522. Esta saída está disponível via acoplador óptico, que permite o envio de pulsos do medidor da concessionária para o controlador.
O Controlador, por sua vez, projeta os valores futuros em uma janela de tempo definida, e atua se necessário. Em alguns casos, também oferece controle de fator de potência global, e monitoramento das grandezas tarifáveis de forma on-line, permitindo ações anteriores ao faturamento.
O que é demanda elétrica?
Demanda é a potência necessária em uma instalação, dada em kW (quiloWatts), e medida, para fins de faturamento, em janelas de 15 minutos. O cliente pagará à concessionária o maior valor de demanda no mês, ou seja, o exato período de 15 minutos que obteve maior potência demandada. Sim, basta 15 minutos para termos uma multa ou um valor muito alto na fatura.
Demanda é diferente do consumo, que por sua vez, se trata de um valor utilizado ao longo do tempo, dado em kWh (quiloWatt-hora).
São definições importantes:
Demanda Contratada:
É o valor que a Concessionária é obrigada a fornecer continuamente para o período de vigência do contrato com o Consumidor. Valor acordado entre concessionária e cliente e explícito na fatura.
Demanda Ativa Medida:
É a média da Potência Elétrica Trifásica no intervalo de 15 minutos, expressa em kW. Valor divulgado na fatura do mês.
Demanda Reativa:
É a média da Potência Elétrica Reativa Trifásica no intervalo de 15 minutos expressa em kVArh. Valor divulgado na fatura do mês.
Para que serve um controlador de demanda?
Para entendermos “Como Funciona?” e “Para que serve?” um controlador de demanda, primeiramente é importante entendermos a Estrutura Tarifária que está em vigor no Brasil, relativa ao consumo de energia elétrica.
Estrutura Tarifária
Os consumidores são separados em 2 grande grupos:
Grupo A – Consumidores de grande capacidade e altos níveis de consumo. Tem a sua conexão em tensões iguais ou superiores a 2,3 kV, sendo subdivididos em 5 subgrupos:
- Subgrupo A1: 230kV ou mais;
- Subgrupo A2: 88kV a 138kV;
- Subgrupo A3: 69kV;
- Subgrupo A4: 2,3kV a 25kV;
- Subgrupo AS: Redes Elétricas Subterrâneas.
Grupo B – São todos os consumidores que tem a sua conexão elétrica em Baixa Tensão (Aqui estão os residenciais), que são subdivididos em 4 subgrupos:
- Subgrupo B1: Residencial e Residencial de Baixa Renda;
- Subgrupo B2: Rural, Cooperativa Rural e Serviço Público de Irrigação;
- Subgrupo B3: Demais Classes;
- Subgrupo B4: Iluminação Pública.
A partir disso é importante salientar que o “Controle de Demanda” será indicado para os consumidores do Grupo A.
Dentro da estrutura tarifária do Grupo A, são adotadas tarifas para cada subgrupo, e também há a divisão dos postos horários, que são períodos definidos ao longo das 24h do dia.
Estes períodos, ou melhor, postos horários, são importantes, pois em determinados momentos do dia temos diferentes níveis de consumo. E, em uma tentativa de melhor distribuir o consumo ao longo do dia, evitando assim grandes picos, e também, diminuindo a necessidade de grandes infraestruturas para pequenos momentos do dia, adota-se um tipo diferente de preço por kWh e kW para cada momento. Isto incentiva o uso em períodos mais ociosos, e desencoraja em períodos de alta demanda de uso. Abaixo as definições de cada posto.
Postos Horários
Horário de Ponta: É o intervalo de 3 horas diárias consecutivas, válido apenas de segunda-feira a sexta-feira, onde o valor do Consumo é mais elevado. Esse horário é definido por cada concessionária do país. Na maioria dos casos, inicia-se por volta das 18hs, variando em mais ou menos 1 hora, desconsiderando aqui os fusos. No horário de ponta, o preço do kWh é mais caro, assim como a demanda na ponta, se houver diferenciação prevista em contrato.
Horário Fora de Ponta: É o intervalo correspondente às horas que não fazem parte do horário de ponta. O horário Fora de Ponta sempre tem um valor mais reduzido do Consumo. Este horário está dividido entre o horário Indutivo e o horário Capacitivo (madrugada). Nesses horários o consumidor deverá respeitar o limite de fator de potência.
Quais as Tarifas?
Sabemos os grupos e os postos horários, falta entendermos as tarifas. São duas as possíveis para o Grupo A:
Tarifa Verde – Subgrupos A3, A4 e AS.
Tarifa onde a unidade consumidora possui um valor único de Demanda Contratada, independente do Posto Horário (Ponta ou Fora Ponta). Para este caso, o valor que será cobrado é o maior valor entre a Demanda Contratada e a Demanda Medida.
| Exemplo A | Exemplo B | |
| Demanda Contratada | 1500 kW | 1500 kW |
| Demanda Medida | 1200 kW | 1700 kW |
| Demanda Cobrada | 1500kW | 1700 kW |
Para o exemplo B, há um excedente no contrato de 200 kW e isso gerará uma pesada multa ao consumidor, sendo este o maior motivador ao uso de controladores de demanda.
Tarifa Azul – Subgrupos A1 e A2
Tarifa onde a unidade consumidora possui 2 valores de Demanda Contratada, um para cada Posto Horário (Ponta e Fora Ponta). Neste caso, o valor que será cobrado na Ponta é em torno de 3 vezes o valor do Fora Ponta.
O valor que será cobrado é o maior valor entre a Demanda Contratada e a Demanda Medida, mas nos dois Postos Horários.
| Exemplo A Fora ponta | Exemplo A Ponta | Exemplo B Fora Ponta | Exemplo B Ponta | |
| Demanda Contratada | 1500 kW | 500 kW | 1500 kW | 500 kW |
| Demanda Medida | 1200 kW | 400 kW | 1700 kW | 657 kW |
| Demanda Cobrada | 1500kW | 500 kW | 1700 kW | 657 kW |
No exemplo, não há multa para o consumidor do exemplo A. Por outro lado, o consumidor de exemplo B terá multa por ultrapassagem nos dois postos.
Como funciona um controlador de demanda?
A partir do conhecimento da estrutura tarifária, fica claro que manter a Demanda Ativa Medida dentro da Demanda Contratada nem sempre é fácil, e nesse caso, muitas empresas escolhem por determinadas cargas prioritárias a se manterem ativas, enquanto outras, menos prioritárias, podem ser desligadas para que a Demanda continue dentro do patamar contratado. Sabendo que qualquer janela de 15 minutos pode acarretar em uma multa. Como fazer o controle automaticamente?
Utilizando um Controlador de Demanda!
O controlador de demanda recebe os dados diretamente do medidor de energia da concessionária, através de um cabo óptico que é ligado diretamente no medidor. Ele recebe as informações com um sincronismo de segundo em segundo através do Protocolo ABNT-CODI.
O protocolo ABNT-CODI possui 3 variações: o normal, o estendido e o misto.
O tipo normal envia somente os dados de Energia Ativa e Reativa nos quadrantes de energia consumida.
O tipo estendido envia os dados de Energia Ativa e Reativa nos quatro quadrantes, ou seja, tanto para energia gerada quanto consumida.
Já o protocolo misto, além de enviar todas essas informações ainda envia as 3 tensões e 3 correntes do sistema.
Após o Controlador de Demanda receber esses dados, ele irá iniciar o controle das cargas que podem ser inseridas ou retiradas do sistema automaticamente, para que a demanda fique sempre dentro do valor contratado.
Existem basicamente 3 métodos de controle que são utilizados atualmente: reta de carga, janela móvel e o método preditivo adaptativo. Um dos mais utilizados hoje em dia é o método da Reta de Carga, conforme mostrado abaixo:
O algoritmo utilizado para o controle é um algoritmo de projeção de demanda. O período de 15 minutos é dividido em janelas de tempo configurável, onde o controlador analisa a carga atual da instalação. Ao final da janela, o controlador faz uma projeção da potência atual para o final do intervalo, verificando o consumo ainda disponível até o final do período de 15 minutos e calcula o quanto de carga deve ser removida ou liberada para operação.
O tamanho da janela deve ser selecionada de acordo com as características da instalação. Janelas menores levam a uma atuação mais rápida do controle, mas podem gerar atuações desnecessárias sobre as cargas, janelas maiores tornam o controle mais espaçado. É importante conversar com um consultor especialista, e sempre realizar uma análise de energia para correto dimensionamento conforme as características da unidade consumidora. Para cada sistema, pode ser mais adequado uma ou outra estratégia de controle. Para alguns casos, por exemplo, pode ser recomendado o uso da partida de um gerador, e não o desligamento de uma carga. Para saber a melhor estratégia, recomendamos uma análise da carga, através de um serviço de análise de energia, e da fatura para avaliar a viabilidade e otimização de custos, visando o menor payback possível.
Abaixo, um controlador de controle de demanda, junto a sistema de gestão de energia, (GDE4000 integrado ao POWER5000) que permite avaliar em tempo real, os níveis de demanda:
Link de um Controlador de Demanda
Link de sistema de gestão em tempo real integrado a controle de demanda
