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Energia na Agricultura: Gestão de Energia e Irrigação

Nos últimos anos a gestão de energia na agricultura irrigada tem ganhado cada vez mais espaço nas lavouras brasileiras, a previsão é de que metade dos alimentos do mundo sejam produzidos com o uso de algum método de irrigação até 2030. Quem faz a gestão de fazendas e irriga hoje, sabe que o ganho de produtividade de um cultivo com irrigação não vem de graça, os custos com a energia do bombeamento costumam ocupar o topo da lista de despesas das fazendas. 

Além disso, a adoção da irrigação em si traz desafios de gestão agrícola que ninguém te conta antes de implementar um software para fazendas. Nesse conteúdo vamos mapear todos os desafios de gestão de energia na agricultura, especificamente na operação e manutenção de um sistema de irrigação, além de detalhar como você pode solucioná-los. Se você é gestor de energia na agricultura, ou gestora de uma fazenda irrigante, ou se está buscando um software para produtor rural, já salva este artigo na barra de favoritos porque ele vai ser sua referência.

Vamos direto ao ponto. Para você se tornar um profissional acima da média quando o assunto é gestão de energia na agricultura e fazendas irrigantes, você precisa saber responder apenas três perguntas. Ao conhecer a resposta dessas três questões ficará super claro quais são os desafios que temos pela frente.

  • Pergunta 1: Como as distribuidoras cobram energia na agricultura, e em fazendas irrigantes?
  • Pergunta 2: Como medir a saúde do meu sistema de bombeamento?
  • Pergunta 3: Como eu sei se a irrigação está valendo a pena?

Eaí, você sabe a resposta das três?

case moinho eficiência energética

Pergunta 1: Como as Distribuidoras cobram energia na agricultura e fazendas irrigadas?

Pouca gente faz essa pergunta por achar que é uma pergunta banal que gera uma resposta óbvia. Mas posso te dizer, de cada 10 gestores de energia na agricultura, que eu converso, apenas 1 responde certo. Para quem tem o objetivo de reduzir a conta de energia na agricultura, o primeiro passo é entender a forma com que a energia na agricultura é cobrada. De novo, parece óbvio, mas ninguém vai atrás dessa resposta.

Vamos lá, tirando as complexidades da frente, a energia de uma fazenda irrigante é cobrada com regras diferentes de uma unidade consumidora convencional. Em linhas gerais o que você deve ver de cobrança na sua fatura são as linhas abaixo:

  • Consumo;
  • Demanda;
  • Reativos.

Todo o resto de informações que vem na fatura precisam se relacionar diretamente com essas três linhas de cobrança. Vamos explorar um pouco mais delas abaixo.

Consumo:

Em fazendas irrigantes o consumo é cobrado com tarifas diferentes de acordo com o horário do dia em que você consome a energia. Veja abaixo:

  • Consumo em horário de ponta (dias úteis usualmente entre 17h00 – 19h00);
  • Consumo em horário fora de ponta (usualmente entre 19h00 – 21h30 e entre 06h00 – 17h00);
  • Consumo em horário reservado (usualmente entre 21h30 – 06h00).

O importante aqui é saber que a diferença na tarifa é enorme! A tarifa em horário reservado pode ter entre 60 e 90% de desconto em relação à tarifa de horário fora de ponta. No caso do horário de ponta, é comum ver tarifas que atingem o dobro da tarifa do horário fora de ponta.

Olha este exemplo real da imagem de uma fatura:

Fatura de Energia

Sei que essas regras podem parecer meio complexas, mas o que você precisa sair daqui sabendo é: se você é responsável por uma fazenda irrigante e ainda não tem controle sobre quais horários do dia você consome energia, isso é equivalente a rasgar dinheiro. Este é o primeiro desafio de uma fazenda irrigante. A gestão de carga dentro de horários específicos. Guarda esse desafio que vamos voltar a ele para especificar suas possíveis soluções!

Existem regras específicas da distribuidora que eu não vou detalhar aqui, se tiver interesse leia este outro artigo aqui da CUBi, onde entramos em detalhes sobre as regras específicas que regulamentam o estabelecimento desses horários. 

Demanda

A demanda de energia na agricultura e em fazendas irrigantes pode ser cobrada considerando ou não a sazonalidade. Em geral quem tem uma boa gestão consegue economizar muito com a sazonalidade, no entanto, quem não se organiza acaba pagando multas bem altas. Veja abaixo as linhas que podem ser cobradas de demanda:

  1. Demanda Ativa em horário de ponta (dias úteis, usualmente entre 17h00 – 19h00);
  2. Demanda Ativa em horário fora de ponta (usualmente entre 19h00 – 21h30 e entre 06h00 – 17h00);
  3. Demanda Ativa Única (qualquer horário);
  4. Demanda Complementar.

A cobrança normal de demanda é feita baseada em um contrato com a distribuidora. Neste contrato a Fazenda se compromete que vai precisar, por exemplo, de 500 kW. Esses 500 kW serão cobrados independente se você registrou essa demanda ou não, porém, se você ultrapassar 105% do valor contratado, você paga uma tarifa três vezes maior na porção de demanda que você ultrapassou. Isso significa que ultrapassar demanda é péssimo, mas contratar uma demanda muito acima do que vai precisar também, porque você continua pagando mesmo sem utilizar.

Chegamos ao segundo desafio da gestão de energia na agricultura irrigada: o conhecimento da sua potência instalada. Você precisa conhecer o regime de funcionamento das moto-bombas para que consiga estimar e gerir a demanda contratada. Vamos voltar com soluções específicas para este caso mais adiante.

Assim como no consumo, aqui na demanda também existe um desconto possível, o enquadramento em sazonalidade. Este é um regime especial de faturamento na distribuidora que reconhece que a demanda de energia na agricultura é naturalmente sazonal, ou seja, o período de irrigação varia bastante ao longo do ano dependendo da cultura. Por isso, a regra normal de cobrança de demanda contratada, mesmo sem que o consumidor use toda a demanda contratada durante o ano todo, parece não ser tão justa nessa aplicação. Neste artigo detalhamos mais sobre a sazonalidade.

Para quem pede o enquadramento sazonal na distribuidora a regra que passa a valer é: você ainda precisa indicar uma demanda contratada, porém, só precisa pagar a demanda que registra. Só que isso tem uma condição: você precisa atingir essa demanda contratada pelo menos 3 vezes por ano.

Caso a Fazenda não cumpra essa condição, a demanda complementar será cobrada, e aí é uma cobrança pesada. De uma vez só, é cobrada a maior diferença entre as demandas registradas e a demanda contratada multiplicada pelo número de meses em que essa condição não foi satisfeita. Quando ocorre essa cobrança, a unidade também automaticamente é desenquadrada do tipo sazonal, é uma tristeza generalizada. E aqui chegamos no terceiro desafio de energia na agricultura e fazendas irrigantes: A gestão e manutenção do enquadramento em sazonalidade.

Guarda esse desafio que vamos dar dicas sobre soluções mais adiante.

Veja na fatura abaixo o racional para essa unidade consumidora ter economizado quase 6 mil reais por ser enquadrada em sazonalidade.

Energia na Agricultura

Reativos / Energia Reativa

Finalmente, chegamos nos reativos. Os reativos são cobrados tanto em cima da demanda quanto em cima do consumo. Não precisamos aqui entrar tecnicamente sobre o que gera os reativos, o que você precisa saber é que motores elétricos que movem suas bombas de água são os vilões. É uma característica inerente aos motores elétricos, então não tem muito o que se fazer sobre o tema. Onde tem motor elétrico, tem reativo. Se quiser saber mais sobre o tema, tem alguns artigos no nosso blog para você se aprofundar no assunto.

A solução para neutralizar os reativos é relativamente simples com a adoção de bancos de capacitores. Porém o desafio é manter a manutenção desses equipamentos em dia. Quando um banco de capacitor falha, abre-se um potencial enorme de geração de cobrança por reativos na fatura de energia. E aqui está o quarto desafio do gestor de energia na agricultura: a gestão da manutenção dos bancos de capacitor. Vamos guiá-lo sobre como solucionar isso já já!

Enquanto isso veja esse exemplo da fatura aqui em baixo.

Existe um pagamento de quase 55 mil reais em um mês por conta da falha de um banco de capacitor que não foi identificado e tratado imediatamente.

Energia na Agricultura

Bom, se você chegou até aqui eu espero que saiba responder agora exatamente como uma fazenda irrigante é cobrada pelo consumo de energia. Vimos também que a forma com que as fazendas são cobradas geram quatro desafios para a gestão. Vamos relembrá-los:

  1. A gestão de carga dentro de horários específicos;
  2. O conhecimento da sua potência instalada;
  3. A gestão e manutenção do enquadramento em sazonalidade;
  4. A gestão da manutenção dos bancos de capacitor.

Vamos agora partir para a parte prática que todo mundo quer saber.
Como lidar com esses desafios e resolvê-los de vez?

Pausa dramática: se você já cansou de ficar olhando para a sopa de letrinhas das faturas, caçar termos técnicos dentro de faturas de energia de diferentes distribuidoras ou mesmo ter que ficar abrindo um monte de arquivo PDF, dá uma olhada na imagem abaixo sobre como os clientes da CUBi resolvem esse problema e considere falar com um de nossos especialistas. Se você ainda não está cansado, pode seguir a leitura!

Energia e Irrigação

1. A gestão de Carga dentro de horários específicos

As soluções para a gestão da carga em horários específicos precisam considerar variáveis que ultrapassam o limite técnico apenas de gestão de energia. Existem condições de operação e manejo que precisam ser equacionadas para tomar decisões e adotar soluções. O que ajuda é o exercício de pensar em todas as variáveis que podem demandar ou restringir carga no sistema de irrigação durante o tempo e mapeá-las. Cada Fazenda vai ter uma realidade e por isso eu não consigo te dar um mapa pronto, mas os pontos abaixo podem ser um bom começo e servir de inspiração:

  • Demanda e Restrição de Manejo;

    A equipe de Cultivares ou de Manejo da Fazenda sempre vai ser responsável por dar o comando de quanto e quando irrigar. Em geral esse comando precisa ser antecipado. Um comando de última hora pode fazer com que a equipe de gestão de energia na agricultura, perca completamente o controle sobre o uso dos horários de irrigação com tarifas mais atraentes.
  • Restrições de infraestrutura;
    • Fazendas podem ser propriedades enormes e não é raro que o acionamento e desligamento de motobombas seja feito de forma manual. Seja por ausência de um sistema de automação ou pela impossibilidade de conexão remota que viabilize a automação. É comum que funcionários tenham que “viajar” uma a duas horas de carro dentro da fazenda para ligar ou desligar um conjunto de motores. Esse tempo é um tempo potencialmente perdido do horário reservado, por exemplo.
    • Cada tecnologia de irrigação vai ter uma velocidade diferente de entrega de lâmina d’água para a planta. Por exemplo, é comum que um pivô central não consiga dar uma volta completa dentro das 8 horas e 30 minutos do horário reservado. Isso precisa entrar na conta também;
  • Restrições operacionais;

    Para quem irriga, a gestão do nível dos reservatórios é um tema sensível. A correta gestão do nível do reservatório pode separar uma safra completamente quebrada de uma safra saudável e competitiva. Muitas vezes é necessário combinar o conhecimento do regime hidrológico da sua micro-bacia, com as restrições de sua outorga e sua demanda operacional para chegar a uma decisão sobre o acionamento ou não das bombas de recalque. Muita gente esquece que a água evapora, por exemplo (principalmente em açudes rasos e climas mais quentes) e que existe um risco grande a ser gerido aqui sobre o reservatório transbordar.

Cada operação de cada Fazenda pode ter seus próprios detalhes sobre cada um dos pontos listados acima. O mais importante aqui é que você, gestor ou gestora de energia/irrigação da fazenda domine todas essas restrições. As melhores operações que eu já vi adotam uma rotina específica de gestão que resolve todas essas variáveis e colocam a operação na mão dos gestores e não os gestores à deriva da operação. Essa rotina não depende necessariamente da adoção de tecnologia ou softwares de gestão específicos. É claro que essas tecnologias e softwares facilitam muito, mas com uma boa gestão também é possível entregar resultados bem competentes.

Adote um indicador, faça a gestão e meça resultados através dele

Do ponto de vista de gestão de energia você vai conseguir medir seu resultado através de um único indicador, o percentual de energia consumida em horário reservado. As melhores fazendas têm esse percentual acima de 70%, as operações boas tem esse indicador entre 50% e 70% e as Fazendas com alto potencial de melhoria estão abaixo de 50%. Esse indicador pode ser gerado através da leitura ou processamento automático de faturas de energia. Aqui na CUBi temos um sistema que atende muito bem agricultores com muitas Fazendas.

No exemplo da fatura abaixo, a Fazenda está registrando 41% em horário reservado. Se subisse para 61% economizaria quase 3 mil reais só nessa fatura. Quem usa a plataforma da CUBi tem esses cálculos todos automaticamente.

Fatura de Energia Irrigação

Implemente telemetria de energia na agricultura, em tempo real

A telemetria de energia da Fazenda vai permitir que você configure alertas em tempo real. Esses alertas vão te avisar quando houver uma carga muito grande fora do período do horário reservado, por exemplo. Isso faz com que você não tenha que esperar um mês pra fatura chegar e você notar que teve um problema na rotina da equipe responsável pelo acionamento dos motores.

Aqui na CUBi também temossoluções de telemetria focada em irrigação localizada, locais remotos e de difícil conexão. Caso você não esteja pronto para fazer esse investimento, é possível fazer uma leitura manual do seu próprio medidor da distribuidora ou mesmo solicitar a memória de massa do medidor para a distribuidora. Essas duas práticas custam muito pouco e já conseguirão te mostrar os benefícios que o acesso aos dados podem te trazer.

Instale de um sistema de automação de energia na agricultura

Um dos maiores desafios que vemos os gestores e gestoras enfrentando é a conciliação da rotina da equipe de manutenção com a rotina de acionamento e desligamento manual das bombas. Muitos locais são remotos, ou mesmo perigosos de visitar durante a noite.

Não é raro também que os quadros elétricos estejam em cima de postes por conta da proximidade de um rio que sobe na temporada de chuvas. Por isso, apesar do custo, vale a pena colocar na ponta do lápis a viabilidade econômica de um sistema de automação. Por aqui na CUBi fazemos sistemas de automação simples (liga e desliga remotamente) e temos parcerias com empresas especializadas em sistemas mais complexos também.

2. O conhecimento da sua potência instalada

A potência instalada é uma informação simples e importante de ter. Em geral você precisará de um inventário de máquinas elétricas da Fazenda, com informações de marca, modelo, ano de fabricação, corrente e tensão de trabalho. Com isso será possível calcular sua potência instalada e compará-la à sua potência medida para calibrar a demanda contratada.

O grande desafio é manter isso atualizado sempre. A solução é realmente ter uma rotina trimestral de atualização dessa lista de equipamentos, que naturalmente vai se alterando ao longo do tempo. Na plataforma da CUBi temos uma funcionalidade exatamente para que você mantenha um inventário de máquinas atualizado e transparente para todos que precisam dessa informação. Alternativamente, isso pode ser uma planilha Excel em que você compartilha com as pessoas necessárias. É menos prático mas funciona!

3. A gestão e manutenção do enquadramento em sazonalidade

O inventário de máquinas do item anterior também vai ajudar aqui. Você precisa manter esse inventário atualizado para saber quais motores deve acionar caso precise atingir a demanda contratada em algum mês em específico para manter o benefício. Na plataforma da CUBi temos um painel específico para a gestão da sazonalidade em que, de acordo com os dados das faturas de energia históricas, nós já indicamos quantas vezes você atingiu a demanda contratada e quantas vezes ainda tem que atingir para não perder o benefício. 

Veja na imagem abaixo um exemplo de unidade consumidora sendo cobrada pela demanda complementar, decorrente de uma gestão falha. São 90 mil reais em uma fatura de 105 mil reais, como eu antecipei, tome cuidado com essa gestão em específico.

Exemplo de unidade consumidora sendo cobrada pela demanda complementar, decorrente de uma gestão falha.

O que nós sempre recomendamos é que, quando o enquadramento em sazonalidade ocorrer, deixar um lembrete no calendário da equipe ou agendado no sistema de automação um acionamento do conjunto de motores na época de irrigação que seja suficiente para atingir a demanda contratada por 15 minutos seguidos. Isso vai fazer com que você não tenha que se preocupar mais com isso. (Combine isso antes com a equipe de manejo se isso significar entregar água para planta, claro. Alternativamente use essa carga para transferir água entre reservatórios, por exemplo).

4. A gestão da manutenção dos bancos de capacitor de energia na agricultura

Finalmente os reativos. Aqui a solução também é telemetria. Os bancos de capacitor são equipamentos hiper sensíveis à variações de carga, por isso é comum eles “queimem” com frequência, principalmente quando a rede elétrica é “suja” e tem variações de tensão frequentemente.

Com um software para agronegócio de telemetria será possível configurar alertas e você saberá exatamente quando um banco de capacitor falhar. Isso evita que aquelas multas se arrastem até que você receba a fatura de energia. Ter um fornecedor de confiança para manutenção e troca dos bancos de capacitor também é importante para ter esse atendimento rápido. Aqui literalmente tempo é dinheiro.

Essa fatura é um exemplo de boa gestão e de que o banco de capacitor está funcionando de acordo com o previsto. A cobrança de reativo é muito baixa ou zero.

Essa fatura é um exemplo de boa gestão e de que o banco de capacitor está funcionando de acordo com o previsto. A cobrança de reativo é muito baixa ou zero.

Eai, se sente mais preparado(a) para os desafios que a forma de cobrança de energia traz para sua Fazenda? Se você quiser mais conteúdo como esse e a resposta para as duas outras perguntas pra você se tornar aquele(a) profissional que se destaca no setor, comenta aqui pedindo a continuação que liberamos os detalhes sobre as duas últimas perguntas!

Conheça a nossa plataforma de Gestão de Energia.

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Ricardo Dias

Engenheiro ambiental e urbano pela UFABC e mestre em Sistemas Sustentáveis com ênfase em Energia pelo Rochester Institute of Technology. É co-fundador da CUBi e atualmente CEO.

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