A energia eólica cresceu exponencialmente na última década, aumentando 29,7% (em média) por ano, em linha com a projeção de 2008 do Departamento de Energia dos EUA de que os EUA poderiam obter 20% de sua energia a partir da energia eólica até 2030. No livro branco a seguir, discutimos os desafios atuais na indústria eólica, as soluções que um programa robusto de gerenciamento de manutenção ou uma solução de software CMMS pode oferecer, e os desenvolvimentos futuros na esfera, à medida que a indústria eólica continua a se mover em direção a uma participação maior no mercado total de energia.
O Estado Atual da Indústria Eólica
A American Wind Energy Association (AWEA) vê a indústria eólica dos EUA como um grande mercado para instalações de capacidade de energia eólica e um mercado crescente para a fabricação americana. Nos últimos cinco anos, a indústria eólica dos EUA adicionou mais de 35% de toda a nova capacidade de geração, perdendo apenas para o gás natural, e mais do que a energia nuclear e o carvão combinados. Uma confirmação adicional do crescimento do setor ficou evidente na instalação de aproximadamente 50.000 megawatts (MW) de capacidade de energia eólica, no final de 2012, e nos 8.300 MW de energia eólica em construção no início de 2013. Atualmente, a capacidade de energia eólica dos EUA representa sozinha mais de 20% da capacidade de energia eólica instalada no mundo.
Embora o desempenho passado e presente dos OEMs de turbinas eólicas tenha sido consistentemente robusto, especialistas como Andrew Longeteig da Vestas (um fabricante de turbinas eólicas) estão preocupados com uma recente desaceleração. “A indústria eólica dos EUA desacelerou, em grande parte devido à incerteza da extensão do Crédito de Imposto de Produção federal no final de 2012, o que levou a uma redução significativa nos pedidos de turbinas para 2013...” Felizmente para a indústria, o congresso estendeu o crédito fiscal, mas não indefinidamente. No entanto, apesar do declínio nos custos em nível de unidade, a IHS, uma empresa emergente de pesquisa de energia, previu que os gastos anuais com O&M dobrarão para quase US$ 6 bilhões até 2025.
A National Science Foundation, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA e a NASA financiaram um esforço de pesquisa conjunta entre a Universidade de Delaware e a Universidade de Stanford para estudar o potencial de turbinas eólicas para atender às demandas futuras de energia. Os resultados foram publicados nos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) e, nesse relatório, os cientistas participantes afirmam que as turbinas eólicas poderiam atender metade da demanda mundial de energia de 2030, com impacto ambiental mínimo, instalando quatro milhões de turbinas. A energia eólica cresceu 29,7% (em média) a cada ano na última década e, se essa taxa exponencial de crescimento continuar, os EUA poderão derivar 20% de sua energia eólica até 2020. O Departamento de Energia dos EUA (DOE), em conjunto com seis dos principais fabricantes de turbinas eólicas, empreendeu uma campanha para atingir esse objetivo.
Desafios na Indústria Eólica
As operações e a manutenção são o ponto central da manufatura enxuta, afetando tudo, desde a lucratividade, segurança, conformidade ambiental e vida útil dos ativos, até a confiança do consumidor. Três áreas de melhoria que estão afetando negativamente a ascensão da indústria eólica são: 1) custos de manutenção excessivos, 2) falta de dados históricos de manutenção e 3) subutilização dos sistemas de software de manutenção que podem corrigir tanto 1) quanto 2). Atualmente, instalações eólicas no valor de US$ 40 bilhões estão no (ou perto do) fim dos períodos de garantia do fabricante original do equipamento (OEM), com as demandas de energia atuais de tal forma que mais turbinas operacionais estavam fora da garantia do que cobertas, no ano anterior, de acordo com um extenso estudo encomendado pelos Sandia National Laboratories. Os produtores de energia eólica cujos OEMs expiraram estão avaliando os prós e os contras de gerenciar a manutenção de seus parques eólicos internamente ou terceirizá-la para OEMs ou ISPs.
Custos de Manutenção de Turbinas Eólicas
O efeito que a O&M tem na eficiência operacional geral (OOE) é amplamente expresso em sua parcela do custo total de uma turbina eólica, 20 – 30%, quase um terço da despesa. Consistentemente, os dois maiores fatores que influenciam os custos de O&M são: 1) despesas associadas à manutenção programada e 2) os custos de manutenção não programada.
De acordo com uma apresentação desenvolvida pela Lucintel em 2011, a caixa de engrenagens, o gerador e as pás da turbina representam os três principais componentes em um local de geração de turbina eólica que exigem manutenção regular. Eles estimam que esses componentes representam 80% do custo total de manutenção da turbina, o que é uma parte substancial do custo total de uma turbina eólica. Na pesquisa da Lucintel, eles descobriram que as equipes de O&M de parques eólicos têm recursos severamente limitados e, consequentemente, a manutenção preventiva (PM) programada e não programada crítica fica atrasada, devido à escassez sistêmica de técnicos qualificados. De acordo com as estimativas do National Wind Coordinating Committee (NWCC), os custos totais de manutenção da indústria eólica são divididos da seguinte forma:
- 75% – manutenção não programada
- 20% – manutenção preventiva
- 5% – grandes revisões planejadas.
Essas estimativas corroboram o consenso geral da indústria de que existe uma excelente oportunidade para melhorar a EOE no setor, implementando práticas sólidas de manutenção preditiva (PdM), que têm sido consistentemente associadas à redução da manutenção não programada.
Dados Históricos de Manutenção e Subutilização do CMMS
A produção em massa de turbinas eólicas (em escala industrial) é uma indústria relativamente jovem (com menos de uma década) e, como tal, é difícil obter dados operacionais robustos. Não é raro os especialistas confiarem em dados anedóticos para gerenciar MP ou PdM (por exemplo, que componente pode falhar, em que turbina, ou como evitá-lo). Documentação inadequada, por exemplo, a falta de comentários de manutenção registrados em MPs e ordens de trabalho concluídas, e a revisão inconsistente dos comentários fornecidos, é um problema sistêmico.
Capturar dados do histórico do equipamento é extremamente importante nesta fase inicial do ciclo de vida destes bens críticos. O aproveitamento dos dados históricos e atuais do desempenho dos ativos e o fornecimento de um repositório eletrônico das condições das máquinas, peças sobressalentes e dados de falhas dos equipamentos podem reduzir muito os custos de manutenção das turbinas eólicas, mas a subutilização dos sistemas que suportam a captura de dados consistentes, precisos e em toda a empresa, ou seja, o Software de Gestão de Manutenção (CMMS), continua sendo uma tendência consistente em toda a indústria.
As estimativas atuais de implementação bem-sucedida de sistemas de software de manutenção variam entre 20 e 60 por cento, apesar das conclusões do Estudo de Melhores Práticas de CMMS conduzido pela Reliabilityweb.com (e uma infinidade de evidências de apoio) que demonstraram que as funções principais do CMMS (ou seja, gerenciamento de ordens de serviço, relatórios e funções de inventário) são “muito importantes para os usuários.”
Soluções
Um estudo conduzido pelo Electric Power Research Institute (EPRI) dentro da indústria de energia constatou que o custo anual de manutenção para reparar máquinas após a quebra (manutenção corretiva) é de US$ 17 a US$ 18 por cavalo-vapor, enquanto o custo anual por cavalo-vapor usando PM está entre US$ 11 e US$ 13, e usando PdM está entre US$ 7 e US$ 9 – uma economia substancial, a curto e longo prazo. O estudo do EPRI revelou uma economia potencial de custos de manutenção de 47% usando técnicas de PdM. O CMMS permite que os especialistas em manutenção e confiabilidade (M&R) visualizem com mais precisão a "Curva P para F", também conhecida como diagrama de Potencial para Falha, que ilustra o período entre quando o equipamento começa a falhar e quando ele está completamente falho. Ao fornecer alertas e ordens de serviço apropriadas no início da curva, os especialistas em O&M podem detectar e corrigir anomalias de equipamentos antes da falha completa e reduzir o tempo de inatividade dispendioso associado a ela.
Um relatório da empresa de inteligência de negócios GBI Research indica que os avanços tecnológicos nos mecanismos de energia eólica permitirão que os parques eólicos funcionem com muito mais eficiência e obtenham mais lucros à medida que as turbinas eólicas mais antigas forem atualizadas. Da mesma forma, à medida que os trabalhadores mais velhos se aposentam e mais trabalhadores orientados para a tecnologia entram na força de trabalho, essas atualizações permitirão que a indústria os envolva melhor.
David Berger, um especialista reconhecido em sistemas CMMS/EAM, resume da seguinte forma: “Muitas equipes de gerenciamento sênior perceberam que, dada a força de trabalho envelhecida sendo substituída na América do Norte por recursos técnicos mais jovens e menos experientes, ferramentas modernas de gerenciamento de conhecimento, como um CMMS/EAM, são essenciais para ajudar a suavizar a transição.
Essas ferramentas retêm grande parte do conhecimento perdido quando os técnicos e outros funcionários de manutenção se aposentam ou saem, por exemplo, procedimentos operacionais padrão e planos de trabalho, dados de análise de falhas, técnicas de diagnóstico e um histórico completo dos ativos. Além disso, os recursos técnicos mais jovens esperam essas ferramentas e se sentem confortáveis e proficientes em seu uso.
Conclusão
Estratégias de Manutenção da Indústria Eólica
Embora a manutenção de equipamentos em um parque eólico tenha alguns desafios únicos, a indústria eólica certamente pode seguir algumas das melhores práticas de abordagens de MP e PdM que seus pares no setor industrial e de fabricação geral estão utilizando. Ao adotar o monitoramento contínuo ou o monitoramento frequente das condições de saúde das máquinas, os técnicos eólicos podem agendar as atividades de manutenção necessárias nos intervalos adequados.
Além disso, ao utilizar uma série de tecnologias de manutenção preditiva (PdM) pertinentes, como o CMMS, os profissionais da indústria eólica responsáveis por cuidar desses ativos críticos estão em melhor posição para identificar quando uma falha iminente pode estar se aproximando, proporcionando tempo valioso para planejar, agendar e executar as tarefas corretivas necessárias antes que a condição se torne uma emergência.
O Futuro da Energia Eólica
As organizações que procuram tomar decisões rápidas e informadas que contribuam para o cumprimento dos cronogramas de produção, garantindo a conformidade com os padrões de qualidade, segurança e ambientais, satisfazendo as demandas dos clientes, prolongando a vida útil dos equipamentos, otimizando a produtividade dos trabalhadores e reduzindo os custos, reconhecem que devem adaptar as práticas de gestão de manutenção que lhes permitam aproveitar dados operacionais, de manutenção e financeiros abrangentes e precisos numa plataforma comum, muito provavelmente através de sistemas de gestão de ativos empresariais (EAM).
Especialistas esperam ver trocas de dados mais fluidas (e mais robustas) entre OEMs e usuários finais, o que permitirá que os usuários finais (muitos dos quais planejam manter suas turbinas internamente pela primeira vez) cuidem melhor de seus ativos. Rastreamento de garantia, algoritmos de reparo/substituição de equipamentos e Análise de Causa Raiz de Falhas (RCFA) também devem ser aprimorados no software de manutenção da indústria eólica nos próximos anos.
Investir em avanços tecnológicos sempre desempenhará um papel decisivo na evolução e expansão da indústria eólica, mas também há uma compreensão clara da necessidade de paralelizar continuamente isso investindo no desenvolvimento da cultura das equipes de O&M. “As empresas podem revisar, selecionar, comprar, implementar e treinar no uso dos sistemas mais bem projetados do mercado, mas se não educarem os técnicos sobre o valor de usar o sistema e implementarem medidas de responsabilidade para garantir que o sistema esteja sendo usado de acordo com os processos de trabalho acordados, elas falharam.” (reliabilityweb.com)
Da mesma forma que a lei de causa e efeito opera, as empresas que abordam ativamente o lado “soft” da manutenção hoje (causa) serão líderes na indústria eólica de amanhã (efeito).