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 Associação Americana de Energia Eólica (AWEA) vê a indústria eólica dos EUA como um grande mercado para instalações de capacidade eólica e um mercado em crescimento para a fabricação americana. Nos últimos cinco anos, a indústria eólica americana acrescentou mais de 35% de toda a nova capacidade de geração, atrás apenas do gás natural, e mais do que o nuclear e o carvão juntos. Outra confirmação do crescimento do setor ficou evidente na instalação de aproximadamente 50.000 megawatts (MW) de capacidade eólica, no fechamento de 2012, e de 8.300 MW de energia eólica em construção, no início de 2013. Atualmente, a capacidade eólica dos EUA representa, por si só, mais de 20% da energia eólica instalada no mundo.
Embora o desempenho passado e presente dos OEMs de turbinas eólicas tenha sido consistentemente robusto, os iniciados como Andrew Longeteig da Vestas (um fabricante de turbinas eólicas) estão preocupados com uma desaceleração recente. "A indústria eólica americana abrandou, em grande parte devido à incerteza da extensão do Crédito Fiscal de Produção federal no final de 2012, o que levou a uma redução significativa nas encomendas de turbinas para 2013...". Felizmente para a indústria, o congresso prorrogou o crédito fiscal, mas não indefinidamente. No entanto, apesar das quedas nos custos unitários, a IHS, uma empresa emergente de pesquisa de energia, previu que os gastos anuais em O&M dobrarão para quase US$ 6 bilhões até 2025.
A National Science Foundation, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos e a computação de ponta da NASA financiaram um esforço conjunto de pesquisa entre a Universidade de Delaware e a Universidade de Stanford para estudar o potencial das 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 à 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 de crescimento exponencial continuar, os EUA poderão obter 20% de sua energia eólica até 2020. O Departamento de Energia dos EUA (DOE), em conjunto com seis importantes fabricantes de turbinas eólicas, empreendeu uma campanha para alcançar essa meta.
Desafios na Indústria Eólica
Operações e manutenção é o nexo da manufatura enxuta, afetando tudo, desde rentabilidade, segurança, conformidade ambiental e vida útil dos ativos, até a confiança do consumidor. Três áreas de melhoria que estão afetando negativamente a ascendência da indústria eólica são 1) custos de manutenção indisciplinados, 2) falta de dados históricos de manutenção, e 3) utilização dos sistemas de software de manutenção que podem corrigir tanto 1) como 2). Atualmente, o valor de $40 bilhões de instalações eólicas está no (ou próximo do) fim dos períodos de garantia do fabricante do equipamento original (OEM), com demandas atuais de energia tais que mais turbinas operacionais estavam fora da garantia do que cobertas, no ano anterior, de acordo com um extenso estudo encomendado pelos Laboratórios Nacionais Sandia. Os produtores eólicos cujos OEM's expiraram estão pesando os prós e os contras da gestão interna da manutenção de seus parques eólicos ou terceirizando-a para OEM's ou ISP's.
Custos de Manutenção de Turbinas Eólicas
O efeito da O&M na eficiência operacional geral (OOE) é amplamente expresso na sua parte do custo total de uma turbina eólica, 20 - 30%, quase um terço das despesas. De forma consistente, os dois maiores fatores que influenciam os custos de O&M são: 1) as despesas associadas à manutenção programada e, 2) os custos de manutenção não programada.
De acordo com uma apresentação desenvolvida pela Lucintel em 2011, caixa de engrenagens, gerador e pás de turbina representam os três componentes primários em um local de geração de turbinas eólicas que requerem 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 do parque eólico estão severamente sobrecarregadas de recursos e, consequentemente, a manutenção preventiva (PM) crítica programada e não programada está atrasada, devido à escassez sistêmica de técnicos qualificados. De acordo com estimativas do Comitê Nacional de Coordenação Eólica (NWCC), os custos totais de manutenção da indústria eólica são discriminados da seguinte forma:
- 75% - manutenção não programada
- 20% - manutenção preventiva
- 5% - grandes revisões planejadas.
Estas estimativas apoiam o consenso de toda a indústria de que existe uma oportunidade fantástica para melhorar a EOE na indústria através da implementação de práticas sólidas de manutenção preditiva (PdM), que têm sido consistentemente ligadas 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 sucesso na implementação de sistemas de software de manutenção estão entre 20 e 60%, apesar das conclusões do Estudo de Melhores Práticas do CMMS realizado pela Reliabilityweb.com (e uma infinidade de evidências de suporte) que demonstraram que as funções principais do CMMS (ou seja, gerenciamento de ordens de trabalho, relatórios e funções de inventário) são "muito importantes para os usuários".
Soluções
Um estudo realizado pelo Electric Power Research Institute (EPRI) dentro da indústria elétrica constatou que o custo anual de manutenção do reparo de máquinas após a quebra (manutenção corretiva) é de $17 a $18 por cavalo-vapor, enquanto o custo anual por cavalo-vapor usando PM está entre $11 e $13, e usando PdM está entre $7 e $9 - uma economia substancial, a curto e longo prazo. O estudo do EPRI revelou uma potencial economia de custos de manutenção de 47%, utilizando técnicas de PdM. O CMMS permite aos especialistas em manutenção e confiabilidade (M&R) visualizar com mais precisão a "Curva P a F", também conhecida como diagrama de Potencial de Falha, que ilustra o período entre quando o equipamento começa a falhar e quando o faz completamente. Ao fornecer alertas e ordens de trabalho apropriadas mais cedo na curva, os especialistas em O&M podem detectar e corrigir anomalias no equipamento antes da falha completa e reduzir o dispendioso tempo de inatividade associado a ela.
Um relatório da empresa de inteligência empresarial 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 sendo modernizadas. Da mesma forma, à medida que os trabalhadores mais velhos se reformam e trabalhadores mais orientados para a tecnologia entram na força de trabalho, essas actualizações permitirão ao sector envolvê-los melhor.
David Berger, um reconhecido especialista em sistemas CMMS/EAM, resume assim: "Muitas equipes de alta gerência chegaram à conclusão de que, dado o envelhecimento da força de trabalho sendo substituída em toda a América do Norte por recursos técnicos mais jovens e menos experientes, as modernas ferramentas de gestão do conhecimento, como um CMMS/EAM, são fundamentais para ajudar a facilitar a transição.
Estas ferramentas retêm muito do conhecimento perdido quando técnicos e outro pessoal de manutenção se aposentam ou deixam, por exemplo, os procedimentos operacionais padrão e planos de trabalho, dados de análise de falhas, técnicas de diagnóstico e um histórico completo do ativo. Além disso, os recursos técnicos mais jovens passaram a esperar estas ferramentas e são confortáveis e proficientes no 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 pode certamente buscar algumas das melhores práticas de PM e PdM que seus pares no setor industrial e de fabricação em geral estão utilizando. Ao adotar o monitoramento contínuo ou o monitoramento freqüente das condições de saúde das máquinas, os técnicos eólicos são capazes de programar as atividades de manutenção necessárias nos intervalos apropriados.
Além disso, ao utilizar uma série de tecnologias PdM pertinentes, tais como CMMS, o pessoal da indústria eólica responsável por cuidar desses ativos críticos está em melhor posição para identificar quando uma falha iminente pode estar se aproximando, fornecendo tempo valioso para planejar, programar 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 cumprir os cronogramas de produção, garantindo que os padrões de qualidade, segurança e meio ambiente estejam em conformidade, 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 em uma plataforma comum, muito provavelmente através de um sistema de gestão de ativos empresariais (EAM).
Os usuários internos esperam ver trocas de dados mais fluidas (e mais robustas) entre os OEMs e os usuários finais, o que permitirá aos usuários finais (muitos dos quais planejam manter suas turbinas internamente pela primeira vez) cuidar melhor de seus ativos. O rastreamento da garantia, os algoritmos de reparo/substituição de equipamentos e a Análise de Falhas de Causa Raiz (RCFA) também devem ser melhorados no software de manutenção da indústria eólica nos próximos anos.
O investimento em avanços tecnológicos terá sempre um papel decisivo na evolução e expansão da indústria eólica, mas há também um entendimento aguçado da necessidade de se fazer um paralelo contínuo que, investindo no desenvolvimento da cultura das equipas de O&M. "As empresas podem rever, seleccionar, adquirir, implementar e treinar a utilização dos sistemas mais bem concebidos do mercado, mas se não conseguirem educar os técnicos sobre o valor da utilização do sistema e implementar medidas de responsabilização para assegurar que o sistema está a ser utilizado de acordo com os processos de trabalho acordados, falharam". (reliabilityweb.com)
Da mesma forma que a lei de causa e efeito funciona, as empresas que lidam ativamente com o lado "suave" da manutenção hoje (causa), serão líderes na indústria eólica de amanhã (efeito).