Conduzindo energia inteligente

O gerenciamento de energia tem sido um aspecto importante da produção de veículos há décadas, mas soluções inovadoras que podem ser associadas entre si estão se mostrando extremamente eficazes

Image may be NSFW.
Clik here to view.Estima-se que o transporte rodoviário represente cerca de 17% das emissões globais de gases de efeito estufa (GEE). Dados da Comissão Europeia sugerem que as emissões de veículos de passageiros e veículos pesados são responsáveis por 21% de todas as emissões de GEE no continente. Como resultado, os fabricantes de automóveis são continuamente pressionados pelos governos a tornar seus veículos mais ecológicos.

Mas não é apenas o ato de dirigir carros que causa danos ao meio ambiente. Produzi-los também tem um impacto significativo e, portanto, inúmeras maneiras de minimizar esse impacto estão sendo implementadas atualmente em instalações de fabricação em todo o mundo. O uso de técnicas de gerenciamento de energia é um exemplo, e produziu alguns resultados impressionantes nos últimos anos.

Diretor de elenco

A digitalização está se tornando cada vez mais essencial para as instalações de produção em todo o mundo. Embora muitos ainda dependam fortemente de processos manuais, os funcionários estão se tornando mais eficientes com a ajuda de ferramentas digitais, assim como os robôs. Dados dessas ferramentas podem ser úteis para o gerenciamento de energia.

A Siemens instalou recentemente seu sistema de gerenciamento de energia Simatic B.Data em uma fábrica da GF Casting Solutions em St. Gallen, Suíça, onde fabrica peças fundidas de alumínio e ligas de magnésio para o setor automotivo. O sistema permitia que a GF rastreasse a quantidade de eletricidade, água, gás ou ar comprimido que estava sendo usado em cada máquina individual e quando ela estava sendo usada.

Por exemplo, descobriu-se que duas máquinas de fundição estavam consumindo 4.500m3 de ar comprimido durante o final de semana, apesar de não estarem em uso. “Tal quantidade é dificilmente perceptível”, explica Bernhard Thaler, gerente de energia da GF. No entanto, logo se somou ao longo de um ano, e a empresa pôde, portanto, fazer uma economia de energia significativa, destacando e eliminando os resíduos das duas máquinas.

Image may be NSFW.
Clik here to view.

A planta inteligente da Mercedes-Benz em Hambach opera com CO2 neutro

A equipe também foi capaz de identificar a energia que foi economizada ao converter seus oito fornos de queima de óleo em gás propano. Em um único forno de fusão de alumínio, o consumo de energia foi reduzido em 630 kWh por tonelada, enquanto as emissões de CO2 foram reduzidas em 16% e o NOx em 40%.

Depois de alcançar economias de energia notáveis, bem como reduções de emissões, a GF disse que estava interessada em examinar a possível introdução do sistema em suas outras instalações. “Entre outros, um benefício interessante está no fato de que esta solução de gerenciamento de energia não é apenas escalável, mas também suporta a utilização entre plantas”, enfatiza Thaler. Em suma, a GF poderia conectar cada um dos sistemas em várias fábricas, permitindo que a empresa identificasse quais eles estão funcionando bem e em quais poderiam ser melhorados.

De acordo com Michael Nebauer, gerente de projetos da EDP e tecnologia de comunicação da GF, o processo de instalação na fábrica de St. Gallen foi direto e deve ser aplicado com facilidade em outras instalações. Caixas de controle e interfaces foram anexadas a cada máquina de fundição sob pressão e forno. Eles coletam dados sobre os processos e a energia usada, que são então enviados para um servidor e acessados por um navegador de Web padrão. “Graças à instalação em um servidor virtual e à configuração da transferência de dados de energia por meio de um ambiente de rede virtual, conseguimos realizar uma infraestrutura favorável ao custo para o sistema de gerenciamento de energia”, acrescenta.

“Graças à instalação em um servidor virtual e à configuração da transferência de dados de energia por meio de um ambiente de rede virtual, conseguimos realizar uma infraestrutura favorável ao custo para o sistema de gerenciamento de energia” – Michael Nebauer, GF

Pintando um quadro

De todas as diferentes áreas das fábricas de produção de veículos, a oficina de pintura consome mais energia. Isso de acordo com Bill Sarver, consultor sênior de automóveis globais da Rockwell Automation.

Ele acredita que quase todas as montadoras estão examinando maneiras de tornar suas oficinas mais eficientes: “As empresas estão se afastando da operação de vários fornos e curando camadas individuais de tinta antes de aplicar a próxima camada. A maioria das montadoras estão migrando para o modelo da Ford, onde você aplica várias camadas de tinta antes de serem curadas.”

Na edição de novembro a dezembro da AMS, vários especialistas delinearam formas inovadoras de aprimorar as oficinas de pintura, como o diretor técnico da PPG, William Brunat, e Luigi Lazzari, diretor executivo da Geico Taikisha. Entre as soluções estão a tinta que cura a uma temperatura mais baixa e a nova tecnologia de bomba de calor.

A Rockwell trabalhou com fabricantes de veículos para desenvolver um retificador de tinta modular que reduz o uso de tinta e ao mesmo tempo minimiza o consumo de energia. “Ele funciona criando um perfil para cada veículo, então, em vez de ter um algoritmo estático com a mesma quantidade de tinta aplicada em cada veículo, ele permite o ajuste da aplicação de tinta para cada veículo individualmente”, explica Sarver. “Quando nenhum veículo está sendo pintado, o sistema pode desligar os retificadores para que não consumam energia. Você pode então pegar esse conceito e aplicá-lo ao longo de todo o processo. Isso funciona detectando a localização de um veículo e desligando os sistemas de energia, ou colocando-os em um estado controlado onde eles consomem menos energia, quando o sistema diz que eles não serão usados, dada a localização do veículo.”

A empresa também possui uma ferramenta de software que pode ser usada para melhorar o fluxo de ar, temperatura e umidade. Foi usado anteriormente na indústria de alimentos e bebidas, mas Sarver diz que agora é comprovado que reduz a quantidade de energia usada na oficina de pintura. Tanto o retificador de tinta quanto o software de controle podem ser conectados ao sistema FactoryTalk VantagePoint da Rockwell – um sistema baseado na web que permite uma análise profunda dos dados.

Tempo é tudo

Na esperança de reduzir o consumo de energia na produção, vários OEMs publicaram relatórios que resumem seus objetivos e também descrevem alguns dos desafios recentes que vêm enfrentando. Por exemplo, em abril de 2018, o Groupe PSA publicou seu relatório de Responsabilidade Social Corporativa (CSR) 2017, que inclui uma seção detalhada sobre a pegada de carbono de suas operações de manufatura. A empresa constatou que o consumo de energia em seus sites na Europa aumentou 1,5% entre 2015 e 2017, em linha com um aumento na produção de veículos em 6,6%.

Uma preocupação primordial, diz o relatório, foi um aumento acentuado no uso de coque – um combustível com alto teor de carbono produzido pelo aquecimento do carvão na ausência de ar. Ele é usado nas instalações de fundição da PSA em Sept Fons, no centro da França, para desenvolver o ferro.

Apesar do aumento na energia utilizada, o OEM conseguiu economizar cerca de € 2m ($ 2,27m) em 2017, implementando medidas de controle de consumo de energia.“As principais ações”, afirmou, “foram implementadas em Vigo”.

Localizada na Galiza, a noroeste de Espanha, a fábrica de Vigo abriga a produção do parceiro Peugeot, do Citroën Berlingo Van, do Opel Combo, do Citroën C4 Spacetourer, do Citroën C Elysees e do Peugeot 301. Será também o local onde a PSA construirá um C-Van para a Toyota Motor Europe (TME) a partir do final de 2019.

O foco principal da economia de energia na fábrica de Vigo era recuperar o calor dos fornos de pintura, pré-aquecer o ar durante os processos de pintura e agilizar o aquecimento da água. Essas três etapas sozinhas permitiram que a OEM economizasse cerca de 20.000MWh de gás. No entanto, medidas adicionais também permitiram que a PSA economizasse dinheiro e, ao mesmo tempo, aliviasse a pressão sobre a rede.

Estes incluíram sistemas de controle de luz baseados na presença de pessoas. Quando os trabalhadores baixam as ferramentas para almoçar, os sensores não detectam movimento no prédio e o sistema desliga automaticamente as luzes. Outro método de gerenciamento de energia foi reduzir os ajustes nas unidades de ar comprimido durante o final de semana.

Outros OEMs descobriram que medidas similares foram eficazes para melhorar o consumo de energia em suas instalações. Em 2015, a Ford encomendou à ENGIE – um fornecedor de energia com sede no Reino Unido – para analisar o consumo de energia na fábrica de motores Bridgend da montadora no País de Gales. Além de ajudar a tornar a usina mais eficiente em termos de energia, a análise constatou que vários equipamentos poderiam ser operados em diferentes horários do dia para evitar o pico de preços de energia, como carregadores de bateria, exaustores e resfriadores.

A ENGIE também trabalhou com a Ford no design sistema de geração de vapor em sua fábrica em Dagenham. A antiga caldeira operada manualmente foi substituída por um sistema automatizado mais eficiente, com um custo de cerca de £5 milhões (US$ 6,36 milhões).

Em seu relatório de sustentabilidade de 2017/2018, a Ford revelou planos para reduzir o gás de efeito estufa que é emitido de suas fábricas. Destacou três áreas-chave de foco: avaliar e melhorar a forma como as instalações operam, coletar e gerenciar dados e análises, e garantir um fornecimento confiável de energia. O OEM também está planejando atingir uma redução de 30% no uso de água por veículo produzido até 2020, quando comparado aos níveis de 2015; eliminar resíduos de aterro; e ajudar a diminuir o impacto ambiental de sua cadeia de suprimentos.

Fonte ecológica

Embora vários sistemas de gerenciamento de energia possam ser vitais para reduzir as emissões na produção de veículos, vários OEMs estão se concentrando nas características fundamentais da energia que usam na produção para manter as emissões baixas. Como resultado, eles estão procurando deixar o uso de combustíveis fósseis para abastecer instalações de produção e, em vez disso, dependem mais de energia renovável. A Volkswagen, por exemplo, revelou sua estratégia de produção “TRANSFORM.TOGETHER” em setembro de 2018, em um evento realizado em Berlim, que contou com 500 gerentes das 17 fábricas de veículos da empresa. O principal objetivo da estratégia é alcançar um aumento de 30% na produtividade até 2025.

Comentando sobre a meta, Andreas Tostmann, membro da diretoria da VW para produção, sugeriu que a padronização e a simplificação das operações de produção seriam fundamentais. Ele acrescentou: “Nossas fábricas devem tornar-se mais rápidas, mais enxutas e mais eficientes: em termos de custos de fábrica por veículo, investimentos em novos recursos e produtos, bem como horas por unidade, ou seja, o número de horas gastas por produção e quando não há produção nas unidades relacionadas na construção de um veículo. Nós estaremos fazendo reduções maciças nos custos de fábrica e investimentos, por exemplo, reutilizando recursos existentes e estruturas de fábricas, bem como através de padronização sistemática. É assim que estaremos reduzindo o investimento em € 1,5 bilhão (US $ 1,7 bilhão) em comparação ao nível atual. ”

No entanto, alguns investimentos sérios estão sendo feitos pela empresa. Por exemplo, está instalando novas turbinas a gás e a vapor em sua usina de Wolfsburg, a fim de substituir as antigas caldeiras a carvão a um custo de € 400 milhões. Isso poderia reduzir as emissões de CO2 para geração de calor e energia na instalação em 1,5 milhão de toneladas por ano.

Image may be NSFW.
Clik here to view.

A Ford contratou a ENGIE, empresa sediada no Reino Unido, para ajudar a minimizar o consumo de energia em sua fábrica de motores em Bridgend, no País de Gales.

No Efficiency Summit do Instituto para a Eficiência Energética na Produção de 2018, que foi sediado na fábrica da Mercedes-Benz Sindelfingen, o OEM alemã prometeu que todas as suas instalações de produção operariam com CO2 neutro a partir de 2022. A Mercedes disse que usaria fontes renováveis, como eólica e hidrelétrica, em vez de gerar eletricidade a partir de usinas de carvão.

Este já é o caso na fábrica de Hambach, na França, onde a empresa fabrica atualmente o smart fortwo. Também abrigará em breve a produção de um novo carro elétrico compacto sob a marca EQ. A fábrica da Mercedes full-flex em Kecskemét, Hungria, também tem fornecimento de energia neutra em CO2, assim como sua fábrica de motores em Jawor, na Polônia.

A produção ecológica de carros é também um dos principais temas da Fábrica 56 – uma nova extensão para a fábrica de Sindelfingen que está sendo construída atualmente. Ela inclui um sistema fotovoltaico no telhado que produz eletricidade ecológica, bem como várias outras tecnologias de economia de energia, como LEDs altamente eficientes e turbocompressores para geração de ar comprimido central. Segundo a OEM, as emissões de CO2 da fábrica serão cerca de 75% menores quando comparadas à planta de Sindelfingen.

É claro que, embora os sistemas de gerenciamento de energia possam ter um impacto significativo na eficiência e nas emissões das operações de fabricação, os OEMs perceberam que também precisam buscar formas de energia mais limpas. E como algumas fontes de energia renovável são temperamentais, os sistemas de gerenciamento inteligentes podem desempenhar um papel cada vez mais importante para garantir que as fábricas de automóveis não fiquem sem energia.

The post Conduzindo energia inteligente appeared first on Automotive Manufacturing Solutions.