Maximizando a eficiência energética com motores elétricos

Os motores elétricos são a força motriz do mundo industrial, convertendo eficientemente energia elétrica em energia mecânica. Muitos setores críticos utilizam motores elétricos, incluindo industriais, comerciais, residenciais, agrícolas e de transporte.

Portanto, não é surpreendente que os sistemas eléctricos movidos por motores consumam actualmente 50% da energia eléctrica total a nível mundial e 70% da energia eléctrica utilizada nas indústrias (6000 biliões de watts por hora).1

O aumento das actividades industriais em economias em desenvolvimento como a Índia, a China e muitas outras impulsionará ainda mais a utilização de motores. Prevê-se que o crescimento mundial de sistemas movidos por motores elétricos duplique até 2040.

O aumento da quota de mercado dos veículos eléctricos nos países desenvolvidos e a elevada procura de aquecimento e arrefecimento na crescente população dos países em desenvolvimento estão a impulsionar este crescimento.

Um sistema acionado por motor elétrico (EMDS) normalmente consiste em um motor elétrico e um dispositivo do usuário final: ventilador, bomba, compressor, etc. Cada vez mais, a potência de entrada e os dispositivos de controle de velocidade/torque conhecidos como acionamentos de velocidade variável (VSDs) também são tornando-se partes essenciais do EMDS.

A potência de saída varia de uma fração de quilowatt (kW) a milhares de kWs. As indústrias química, de papel, de processamento de alimentos, metalúrgica e têxtil utilizam extensivamente motores elétricos para bombear, comprimir, girar ventiladores, manusear, transportar e processar materiais. Além disso, vários aparelhos utilizam motores eléctricos nos sectores comercial e residencial, desde escovas de dentes eléctricas domésticas até grandes sistemas de ar condicionado de edifícios comerciais.

No setor residencial, os motores elétricos utilizados em geladeiras, máquinas de lavar, aparelhos de ar condicionado e diversos tipos de exaustores (incluindo o pequeno ventilador do disco rígido do computador) consomem a maior parte da energia elétrica doméstica. A bomba de irrigação, os veículos agrícolas eletrificados e os eletrodomésticos também utilizam motores elétricos. No setor dos transportes, comboios elétricos, veículos elétricos, drones, navios/barcos elétricos emergentes e aeronaves utilizam motores elétricos.

A maioria dos motores elétricos são dispositivos rotativos; a potência mecânica convertida está disponível como torque (força de giro) no eixo do motor para realizar as valiosas tarefas de bombear, girar um ventilador ou acionar as rodas de um carro. A interação entre o campo magnético e a corrente elétrica produz torque em um motor elétrico.

Uma fonte DC (corrente contínua) ou AC (corrente alternada) alimenta um motor elétrico. Se um motor elétrico converte energia mecânica em energia elétrica, ele se torna um gerador e, portanto, no nível básico do projeto, um motor e um gerador são a mesma coisa.

Os motores elétricos podem ser classificados com base na construção, fonte de alimentação e tipo de movimento de saída. No entanto, a eficiência de todos os motores é calculada dividindo a potência mecânica de saída pela potência elétrica de entrada, e a potência de entrada menos as perdas dá a potência de saída.

As perdas do motor são classificadas como perda de cobre (perda de calor dos enrolamentos que transportam corrente), perda de ferro (perda de calor do núcleo de ferro), perda mecânica (atrito nas partes móveis) e perda parasita ou excessiva (perdas não contabilizadas que ocorrem em um motor carregado). Os materiais superiores, a otimização do projeto e as abordagens de projeto orientadas para a aplicação podem levar a uma eficiência de até 99%.

A eficiência energética é uma das formas mais económicas de reduzir as emissões de CO2 relacionadas com a energia e compensar o crescimento da procura de energia através de poupanças resultantes de ganhos de eficiência. Um relatório de 2022 da AIE (Agência Internacional de Energia) sobre eficiência energética concluiu que as medidas acumuladas de poupança de energia através da eficiência mantiveram estável a procura de energia de muitos países desenvolvidos, apesar das fortes atividades económicas nas últimas décadas.2

Uma vez que o setor elétrico emite um terço do CO2 global relacionado com a energia, a eficiência energética desempenhará um papel significativo na consecução do nível zero líquido.3

Os benefícios dos padrões mínimos de desempenho energético (MEPS) em motores elétricos foram concretizados em 2008, o que levou à aprovação da norma IEC 60034-30 (Comitê Eletrotécnico Internacional) para harmonizar as classes de eficiência dos motores elétricos globalmente.