Eficiência energética em sistemas motrizes e as novas tecnologias no contexto da transição energética
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[1] Universidade de São Paulo
Universidade de São Paulo
Brasil
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[2] Massachusetts Institute of Technology
Massachusetts Institute of Technology
City of Cambridge, Estados Unidos
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[3] Universidade Estadual de Campinas
Universidade Estadual de Campinas
Brasil
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- Localización: Revista Caribeña de Ciencias Sociales (RCCS), ISSN-e 2254-7630, Vol. 14, Nº. 3, 2025
- Idioma: portugués
- Títulos paralelos:
- Eficiencia energética en sistemas de accionamiento y nuevas tecnologías en el contexto de la transición energética
- Energy efficiency in drive systems and new technologies in the context of the energy transition
- Enlaces
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Resumen
- español
El sector energético tiene un impacto significativo en el medio ambiente y aproximadamente el 70% del uso final de energía eléctrica en el sector industrial es en motores eléctricos. En la industria brasileña, el consumo de electricidad en motores representa el 68%. La Industria 4.0 (I4.0) está directamente relacionada con la electrónica y los recursos informáticos. En este artículo se analizan, en el contexto de la transición energética, las políticas y estándares mínimos conocidos como Estándar Mínimo de Desempeño Energético (MEPS) y las etiquetas, una de las principales formas de apoyar la eficiencia energética directamente a nivel de producto, analizando la cronología de los estándares globales de desempeño mínimo de eficiencia para motores eléctricos. Se evalúa la norma IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) que define las clases de eficiencia IE1 a IE4. Estas clases de eficiencia se denominan Estándar, Alta Eficiencia, Eficiencia Premium y Eficiencia Súper Premium, según la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos. La nueva clase de eficiencia Ultra Premium de IE5 aún no se ha definido en detalle, pero está prevista para productos potenciales en una futura edición del estándar. Se examinan las principales tecnologías que se pueden aplicar a los sistemas de accionamiento dentro del alcance de I4.0, como los variadores de velocidad electrónicos (VEV), los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) y los motores síncronos de reluctancia (RELM) que permiten que los motores superen los límites de eficiencia IE4 e IE5. Se concluye que estas dos tecnologías de motores tienden a ser fundamentales para aumentar la eficiencia y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, reduciendo el impacto de los sistemas de propulsión, hacia la transición energética y una matriz baja en carbono.
- English
The energy sector significantly impacts the environment, and approximately 70% of electricity in the industrial sector is consumed by electric motors. In the Brazilian industry, electricity consumption in motors represents 68%. Industry 4.0 (I4.0) is directly related to electronics and computing resources. This paper discusses, in the context of the energy transition, the policies and minimum standards known as Minimum Energy Performance Standard (MEPS) and labels -one of the main ways to support energy efficiency directly at the product level, analyzing the timeline of global minimum efficiency performance standards for electric motors. The IEC (International Electrotechnical Commission) standard that defines efficiency classes IE1 to IE4 is evaluated. TheNational Electrical Manufacturers Association designates these efficiency classes as Standard, High Efficiency, Premium Efficiency, and Super-Premium Efficiency. The new IE5 Ultra-Premium Efficiency class has not yet been defined in detail but is expectedfor potential products in a future standard edition. The main technologies that can be applied to drive systems under I4.0 are examined, such as electronic variable speed drives (EVS), Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), and Reluctance SynchronousMotors (RELMs) that allow motors to exceed the IE4 and IE5 efficiency limits. It is concluded that these two motors technologies are likely to be key to increasing efficiency and reducing greenhouse gas emissions, reducing the impact of drive systems, towards the energy transition and toward a low-carbon supply-demand.
- português
O setor energético impacta significativamente o meio ambiente e aproximadamente 70% do uso final de energia elétrica no setor industrial estão em motores elétricos. Na indústria brasileira o consumo de eletricidade em motores representa 68%. A indústria 4.0 (I4.0) tem relação direta com a eletrônica e recursos computacionais. Este trabalho discute, no contexto da transição energética, as políticas e os padrões mínimos conhecidos como Minimum Energy Performance Standard (MEPS) e as etiquetas - uma das principais formas de apoiar a eficiência energética diretamente no nível do produto, fazendo-se uma análise da linha do tempo dos padrões globais de desempenho de eficiência mínima para motores elétricos. Avalia-se a norma IEC (International Electrotechnical Commission) que define classes de eficiência IE1 a IE4. Estas classes são denominadas por Standard, High Efficiency, Premium Efficiency e Super-Premium Efficiency, conforme a National Electrical Manufacturers Association. A nova classe IE5 Ultra-Premium Efficiency ainda não foi definida em detalhes, mas está prevista para produtos potenciais em uma edição futura da norma. São examinadas as principais tecnologias que podem ser aplicadas aos sistemas motrizes no âmbito da I4.0 como os variadores eletrônicos de velocidade (VEV), os Motores Síncronos de Imã Permanente (MSIP) e os Motores Síncronos de Relutância (MSREL) que permitem aos motores excederem os limites de eficiência IE4 e IE5. Conclui-se que estas duas tecnologias de motores tendem a ser fundamentais para o aumento da eficiência e para a redução das emissões de gases de efeito estufa, reduzindo o impacto de sistemas motrizes, em direção à transição energética e para uma matriz de baixo carbono.
- español
