O funcionamento do sistema de energia nos EUA

O apagão no Brasil ganhou grande destaque na imprensa internacional.
Fonte: Jornal da Globo – 11.11.2009 – Giuliana Morrone Nova York, EUA

Desde que o Rio levou a candidatura para as Olimpíadas de 2016, as notícias relacionadas ao Brasil ganharam muito mais destaque por aqui e na imprensa européia.

A agência de notícias Reuters disse que o blecaute levantava dúvidas sobre a capacidade da infraestrutura brasileira. A mesma questão foi discutida na matéria do britânico ‘Financial Times’.

A BBC escreveu que o corte de energia era um mistério e o New York Times disse que o Brasil procurava por respostas para o imenso blecaute. O repórter do New York Times disse que o apagão brasileiro o fez lembrar do apagão que aconteceu também nos Estados Unidos seis anos atrás.

Nesta quarta-feira (10) Ministro de Minas e Energia, Edison Lobão, disse que “os Estados Unidos estão desejosos de fazer uma interligação como nós temos aqui no Brasil”.

Os americanos se preocupam, sim, em ligar todo o sistema da costa leste à costa oeste, mas têm uma prioridade: criar o que o presidente Barack Obama está chamando de rede inteligente.

Obama quer investir em computadores super modernos que consigam identificar algum problema, alguma pane, e avisar a tempo, diminuindo os riscos de apagão.

Com o sistema, do jeito que está hoje, ocorrem – em média três apagões – a cada dez anos, nos Estados Unidos. Com esse sistema, o número cairia para apenas um.

Eles são os maiores consumidores de energia do mundo. Os Estados Unidos não têm grandes rios, como o Brasil, para construir hidrelétricas. A luz que chega a casa dos americanos vem de várias fontes. A maior parte da energia vem do carvão e do gás natural e menos de 6% de hidrelétricas.

Tudo vai bem, quando não surge algum problema. Em 2003, surgiu um, uma árvore. Os galhos não tinham sido podados e encostaram nos fios da rede elétrica. Foi o caos.

As distribuidoras nos estados não se comunicaram e o apagão foi deixando os Estados Unidos às escuras, num efeito cascata. A falta de luz afetou 45 milhões de pessoas nos Estados Unidos e dez milhões no Canadá e durou quase quatro dias.

O especialista em sistemas elétricos, Roger Anderson, explica que quando há uma pane, o sistema a carvão demora até dois dias para voltar a funcionar. O sistema de transmissão de energia americano não é interconectado, mas dividido em grandes blocos, na costa oeste e na costa leste.

O professor Anderson disse que o Ministro das Minas e Energia Edison Lobão tem razão, ao afirmar hoje que os Estados Unidos querem a interligação do sistema, mas ele lembra um pequeno e importante detalhe: o sistema não tem, apenas, que ser interligado mas inteligente. A eletricidade se move quase na velocidade da luz. Homens não podem controlá-la, computadores podem, diz ele.

O governo Obama quer gastar até US$ 6 bilhões para deixar o sistema, não só interligado, mas inteligente com modernos e rápidos computadores.

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Rede Inteligente: por que, como, quem, quando, onde?

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Como meus estudos nesse tema ainda estão começando mas tenho um bom conhecimento dos “antigos” sistemas de distribuição de energia (os atualmente em uso) e agora como escritor do Blog Smart Grid eu vejo dezenas de notícias e fóruns circulando pela internet todos os dias sobre o tema, sendo assim eu vou tentar aqui separar o joio do trigo e deixar mais claro sobre o que é esse tópico. Sinta-se livre, quando ler este artigo, para postar seu comentário ou me enviar um e-mail me corrigindo (a menos que você me chame de nomes feios não irei censurar).
Sei que a wikipedia não é a melhor fonte mas vamos começar com a sua definição para smart grid. O verbete não existe em português mas em inglês sua definição ocupa um bom espaço. Vamos a uma tradução de pratileira:
Uma rede inteligente distribui eletricidade dos fornecedores aos consumidores usando tecnologia digital para economizar energia, reduzir custos e melhorar a confiabilidade e a transparência. Uma rede de energia tão modernizada estã sendo promovida por muitos governos como uma forma de lidar com a independência energética, aquecimento global e questões emergentes de elasticidade. Como qualquer iniciativa extramamente promovida, muitas propostas semelhantes têm nomes semelhantes, incluindo rede elétrica inteligente (smart electric grid), rede de potência inteligente, rede inteligente (ou intelligrid), Rede do Futuro (FutureGrid), e a mais moderna interrede e intrarede (intergrid e intragrid).
Bem impressionante… mas permanece um pouco vago sobre o que a idéia é atualmente e o que ela faz. Que tal se eu aplicar a metodologia de engenharia e quebrar a idéia em um formulário.
A “rede” como ela é hoje.
Por que ela precisa ficar “inteligente”
Como fazer para que ela fique “inteligente”
Quem irá torná-la “inteligente”
Quando ela se tornará “inteligente”
Que outras coisas pode fazer uma Rede Inteligente?
A “rede” como ela é hoje
Abaixo segue imagem simplificada de como é o atual sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil.
http://oncor.com/tech_reliable/smarttexas/smartgrid.aspx
http://www.q1productions.com/eventPages/event_PECONF-100.php
Este é o diagrama básico simplificado da rede elétrica existente antes das fontes de energia alternativa serem adicionadas recentemente. Realmente muito simples de se entender. Grandes usinas de geração injetam eletricidade num sistema de fios que a transporta para casas e empresas. Precisando-se de mais energia… basta apenas aumentar a geração. O sistema é tão grande que pequenas flutuações na demanda local são meras pedras lançadas no oceano, assim não causam grandes mudanças no todo. Como você pode imaginar, aumentar ou diminuir a geração de grandes usinas é provavelmente consideravelmente ineficiente e muito inedaquado para a atual demanda. Mas quando o óleo, carvão etc. eram baratos… e nós não nos importávamos em lançar carbono na atmosfera… o sistema era muito bom… contudo ineficiente e poluente.
Por que precisa ficar “Inteligente”
Nos dias de hoje nós temos vários desafios a enfrentar que são do interesse da humanidade em geral e mundo ocidental em particular. Não penso que eu preciso repeti-los aqui mas basicamente eles são em sua natureza ambientais e geopolíticos. Assim, a antiga geração térmica baseada em óleo e carvão precisa ser repensada de forma que nós fiquemos muito mais eficientes na geração e distribuição de eletricidade para os usuãrios finais ou os custos se tornarão extraordinários.
As geradoras decidiram atacar este problema em várias frentes de uma vez… o que é uma boa ideia… finalmente.
Obviamente a primeira ideia a considerar… como em qualquer sistema de engenharia… é eficiência. Isso mesmo, muito pode ser alcançado em fazer as velhas usinas mais eficientes porque elas são justamente isso.. usina muito velhas.
Pode-se ganhar mais eficiência pelo caminho melhorando a eficiência de transmissão e presumivelmente isso está sendo feito enquanto falamos. Como esperado uma parte dos fundos para infra-estrutura serão gastos nesta área. Iniciativas de eficiência energética que recompensam consumidores e empresas para redução do uso de de eletricidade e gás pode resultar em economias nas contas da ordem de $168,6 Bilhões, conforme um relatório feito pelo American council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE).
Preços crescentes para a energia tendem a fazer com que os usuários finais busquem eficiências… mas sem terem mais informação para se basearem, isso é o que faz uma grande diferença. Assim, o que nós precisamos é alguma forma de monitorar cada uso individual da energia, assim eles podem ver o que está lhes custando mais dinheiro… o que os permite assim alterar seus ambientes se necessário.
A próxima solução parcial para o nosso problema de energia é a adição de fontes alternativas de energia tais como solar, eólica, marés etc. Como essas fontes tendem a depender da localização geográfica (i.e. energia das marés precisam ser nos oceanos e painéis solares precisam de um local ensolarado para funcionar) nós precisamos estar hábeis a conecta-los na rede existente, assim a eletricidade que eles geram pode fluir para os usuários finais. Eventualmente desejaríamos ser possível desconectar totalmente essas grandes usinas e usar apenas fontes pequenas, mais eficientes e amigas da Terra.
Apesar de isso soar muito simples quanto ao conceito, tem-se alguns problemas básicos que precisam ser levados em conta para que funcione. Como muitas dessas fontes alternativas de energia são intermitentes (i.e. o sol não brilha à noite) nós precisamos ter alguma forma de manter a quantidade e eletricidade nos fios igual o montante que estamos usando em qualquer instante. Para fazer isso nós precisamos ser capazes de acompanhar o que cada um está usando… e balancear com as fontes de energia disponíveis.
Como nós fazemos ele “Inteligente”
Entra o primeiro elemento de uma Rede Inteligente… chamado Medidor Inteligente (Smart Meter). Esse dispositivo irá substituir o velho medidor que é utilizado apenas para medir mensalmente o consumo para que a concessionária envie a fatura. Aqui tem uma foto de como um se parece um Medidor Inteligente:
O que faz esses medidores inteligentes é que eles podem se comunicar eletronicamente com um sistema central via linha de energia (powerline communication – PLC) ou internet ou talvez outra rede eletrônica. Isso significa que a companhia de energia pode instantâneamente saber quanto de eletricidade você está usando. O que permite então o balanço de cargas e assim aumento da eficiência da rede. Isso permite também que a empresa gere sua fatura de energia sem que um leiturista precise ir até sua casa… o que teoricamente pode fazer você economizar dinheiro. Não apenas isso, o consumo de energia pode ser acessado baseado na hora do dia, períodos de carga baixa etc.
Segue algumas coisas que um medidor e uma rede inteligentes permitirão:
Para a empresa de energia:
- Gerenciamento do pico de carga;
- Controle preciso sobre dispositivos de gerenciamento de carga para oferecer programas superiores de resposta da demanda;
- Em conjunto com tecnologias de armazenamento distribuído de energia e de energias renováveis, permitindo que as empresas despachem geração limpa e eficiente de energia pela rede elétrica durante períodos de pico.
Baseicamente elas poderão aumentar a eficiência de suas operações existentes e terão a habilidade de adicionar geração de energia intermitente (renovável).
Para o usuário final:
- Para usuários comerciais e industriais haverá uma multidão de oportunidades de economia de energia disponíveis com essa tecnologia. A habilidade de programar o uso de cargas não essenciais para horários fora de pico por exemplo poderá economizar energia e dinheiro.
- Sabendo quanta energia você está usando em qualquer instante… e quanto isso está custando para você baseado na hora do dia etc. dá a você um meio de cortar custos se você desejar por meio da programação ou cortando o uso. Com um medidor inteligente e uma rede inteligente você poderá ver exatamente o que está acontecendo em qualquer instante. Permitindo também enconomia de energia e dinheiro.
Quem a fará “Inteligente”
Os motivadores primários na adoção das Redes Inteligentes são é claro as companhias de energia. Elas se beneficiarão muito por extenderem a vida de suas usinas e infra-estrutura e aumentar a eficiência dos seus sistemas.
O governo está presente e pronto para fornecer fundos para esses projetos. Como vimos recentemente… há um movimento mundial nessa direção… finalmente.
Muitas empresas estã entrando na batalha agora que parece que voltamos ao caminho e precisamos implementar isto da forma correta. Elas serão as que projetarão sistemas, criarão equipamentos, financiarão projetos, instalará e monitorá os equipamentos e sistemas. Ao longo do caminho precisaremos de treinamento e educação também. Praticamente todo segmento da economia pode se beneficiar com esse movimento.
Em uma convensão recente (Retech 2009) eu disse em uma apresentação do Google nenhum menos… quem tem planejado permitir a qualquer ter um log de medição inteligente no serviço e ver como é o seu consumo de energia. Veja em www.google.org/powermeter para ver o que eles estão fazendo. Isso é coisa boa.
Quando se tornará “Inteligente”
Isso já está acontecendo pelo país e eu tenho certeza que empurrará outros a fazerem as suas tão possível quanto possa. Na fronteira existe uma companhia chamada Xcel Energy com seu projeto SmartGridCity em Boulder no Colorado. Esse sistema avançado e integrado de rede inteligente – quando totalmente implementando dentro de cinco anos – fornecerá aos consumidores um portifólio de tecnologias emergentes projetadas para fornecer benefícios ambientais, financeiros e operacionais.
Também, MEREGIO (Minimum Emissions Region), é um projeto de rede inteligente atualmente em desenvolvimento numa planta piloto na região de Karlsruhe-Suttgart  no sul da Alemanha, uma das áreas mais densas e populosas do país e amplamente considerada o maior local da Europa de fábricas de alta-tecnologia. O objetivo do projeto é criar uma rede otimizada e sustentável que reduzirá as emissões de CO2 tão próximas de zero quanto é tecnicamente e humanamente factível.
Com o governo dos EUA jogando $8.3B no desenvolvimento de redes inteligentes, eu penso que se terá um grande aumento de negócios nos próximos cinco anos. Obviamente se gastará um certo tempo para se fazer os projetos de redes inteligentes pelo mundo… mas o desejo e esperançosamente os fundos de investimentos estão envolvidos agora e assim deixe que tenhamos esperança de que a bola continuará rolando.
Quais outras coisa pode fazer uma Rede Inteligente?
Vá como eu fiz atrás de Tecnologias Residenciais (visite HomeToys.cmo para ver o que eu quero dizer). Eu posso dizer a você que estar apto a monitorar a energia é apena um aspecto da visão smart grid… e ao final, pode não ser a força princial que leva a se instalar redes inteligentes na maioria dos lares.
O que acha se uma companhia de energia pudesse fornecer entretenimento e comunicações na sua casa através da rede inteligente, assim você se livrará das conexões a cabo e telefone e terá apena um conjunto de fios pela casa. Ligue aparelhos e tenha comunicação um com o outro. Faça uma ligação ou navegue pelo sistema residencial e ligue sua banheira e ela estará quente quando você chegar em casa ou desligue as lâmpadas que esqueceu. Ligue uma caixa de multimídia (set top box) e tenha ela conectada na internet e assim assista vídeo sob demanda… ou sintonize sua rede de TV favorita. Ligue um telefone e se comunique com seus amigos como se estivesse em um telefone convencional. Conecte seu carro e tenha ele fornecendo energia para sua casa… ou venda o excesso devolta para a companhia de energia.
Isso não é um sonho e eu penso que você concordará que as Companhias de Energia acharão esse cenário muito mais rentável no longo prazo do que simplesmente poder aumentar a eficiência dos seus sistemas de energia.
A HomePlug Alliance é uma organização que vem trabalhando por anos para fazer tornar esse sonho realidade e eles também têm várias companhias participantes com produtos no mercado que irão fazer exatamente o que eu estou falando acima.
Em qualquer caso, o futuro parece brilhante para aquelas companhias que se alinharem com a construção e manutençÃo do Smart Grid… não apenas nos EUA, mas ao redor do mundo. Se isso for feito corretamente… os princípios beneficiários serão você e eu.

Todo lugar para onde volto meu olhar ultimamente vejo Smart Grid isso e Smart Grid aquilo. Deve ser algo ligado ao meio-ambiente ou mais uma rede de bandidos para ser citado com tanta frequência pela imprensa.

Meus estudos nesse tema ainda estão começando, mas tenho um bom conhecimento dos “antigos” sistemas de distribuição de energia (os atualmente em uso). Agora como escritor do Blog Smart Grid eu vejo dezenas de notícias e fóruns circulando pela internet todos os dias sobre o tema, sendo assim eu vou tentar aqui separar o joio do trigo e deixar mais claro sobre o que é esse tópico. Sinta-se livre, quando ler este artigo, para postar seu comentário ou me enviar um e-mail me corrigindo (a menos que você me chame de nomes feios, não irei censurar).

Sei que a wikipedia não é a melhor fonte, mas vamos começar com a sua definição para Smart Grid. O verbete não existe em português, mas em inglês sua definição ocupa um bom espaço. Vamos a uma “tradução de prateleira”:

“Uma rede inteligente distribui eletricidade dos fornecedores aos consumidores usando tecnologia digital para economizar energia, reduzir custos e melhorar a confiabilidade e a transparência. Uma rede de energia tão modernizada está sendo promovida por muitos governos como uma forma de lidar com a independência energética, aquecimento global e questões emergentes de elasticidade. Como qualquer iniciativa extremamente promovida, muitas propostas semelhantes têm nomes semelhantes, incluindo rede elétrica inteligente (Smart Electric Grid), rede de potência inteligente, rede inteligente (ou Intelligrid), Rede do Futuro (FutureGrid), e a mais moderna interrede e intrarede (Intergrid e Intragrid).”

Bem impressionante… mas permanece um pouco vago sobre o que a idéia é atualmente e o que ela faz. Que tal se aplicarmos a metodologia dedutiva de engenharia e quebrar a idéia em um questionário a ser respondido:

  • Como a “rede” é hoje?
  • Como será a “rede inteligente” do futuro?
  • Por que ela precisa ficar “inteligente”?
  • Como fazer para que ela fique “inteligente”?
  • Quem irá torná-la “inteligente”?
  • Quando ela se tornará “inteligente”?
  • Que outras coisas pode fazer uma Rede Inteligente?

Como a “rede” é hoje?

Abaixo segue imagem simplificada de como é o atual sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil.

sistema de distribuição

Este é o diagrama básico simplificado da rede elétrica existente antes das fontes de energia alternativa serem adicionadas recentemente. Realmente muito simples de se entender. Grandes usinas de geração injetam eletricidade num sistema de fios que a transporta para casas e empresas. Precisando-se de mais energia… basta apenas aumentar a geração. O sistema é tão grande que pequenas flutuações na demanda local são meras pedras lançadas no oceano, assim não causam grandes mudanças no todo. Como você pode imaginar, aumentar ou diminuir a geração de grandes usinas é provavelmente consideravelmente ineficiente e muito inadequado para a atual demanda.

Como será a “rede inteligente” do futuro?

Como visão de futuro segue uma imagem simplificada do que será o Smart Grid:

Smart Grid Vision

Agora ao invés de um diagrama unidirecional tem-se um multidirecional, com a energia fluindo pela rede em todas as direções, das usinas para os consumidores, das fontes renováveis distribuídas pela rede para os consumidores, da geração residencial para a rede etc. Segue detalhamento:

  1. Central de Operação do Sistema na concessionária;
  2. Grandes usinas estado-da-arte em geração eficiente de energia;
  3. Residências (consumidores e/ou fornecedores);
  4. Subestações;
  5. Comércio, indústria e governo (consumidores e/ou fornecedores);
  6. Geração renovável de energia em pequena-escala;
  7. Geração distribuída tradicional;
  8. Armazenador distribuído de energia;
  9. Geração distribuída renovável de energia;
  10. Equipamentos eficientes energeticamente;
  11. Veículos elétricos;
  12. Informação de consumo em tempo real;
  13. Programas de gerenciamento de energia pelo lado da demanda;
  14. Medidores inteligentes;
  15. Linhas de transmissão;
  16. Linhas de distribuição.

Por que ela precisa ficar “Inteligente”?

Nos dias de hoje nós temos vários desafios a enfrentar que são do interesse da humanidade em geral e do mundo ocidental em particular. Não penso que preciso repeti-los aqui, mas basicamente eles são em sua natureza ambientais e geopolíticos. Só para constar houve um aumento de 37,9% da participação de fontes não renováveis na produção de energia elétrica no Brasil em apenas um ano, de 2007 para 2008, e diminuição de 1,5% das fontes de energia renovável, conforme dados recentes da EPE, e que essas fontes não renováveis são as principais fontes para geração de eletricidade no mundo… tais sistemas que lançam carbono na atmosfera e são ineficientes e poluentes devem ser repensados para serem substituídos por fontes de energia distribuídas e renováveis e assim ficarmos muito mais eficientes na geração e distribuição de eletricidade para os usuários finais.

As geradoras decidiram atacar este problema em várias frentes de uma vez… o que é uma boa ideia… finalmente.

Obviamente a primeira ideia a considerar… como em qualquer sistema de engenharia… é eficiência. Isso mesmo, muito pode ser alcançado em fazer as velhas usinas tanto hidráulicas quanto térmicas pelo mundo mais eficientes porque elas são justamente isso.. usinas muito velhas.

Pode-se ganhar mais eficiência pelo caminho melhorando a eficiência da transmissão e presumivelmente isso está sendo feito enquanto falamos. A anos a Eletrobrás e a Petrobrás desenvolvem programas de eficiência energética, o Procel e o Conpet e além disso o governo federal irá implantar plano de eficiência energética mais amplo, com possibilidade de que residências que implantem geração distribuída possam vender energia excedente para a rede elétrica. Essas iniciativas de eficiência energética podem resultar em economias nas contas da ordem de bilhões de reais, a exemplo do que aconteceu no apagão de 2001/02 no Brasil.

Sabe-se ainda que preços crescentes para a energia tendem a fazer com que os usuários finais busquem eficiências, seria o caso de ter-se uma tarifa diferenciada para o consumo no horário de ponta, uma tarifa amarela, como a ANEEL já vem divulgando estar estudando essa possibilidade… mas sem terem mais informação para se basearem, o que faz uma grande diferença, o consumidor não poderá decidir desligar o chuveiro no período de ponta. Assim, o que nós precisamos é alguma forma de monitorar cada uso individual da energia, assim eles podem ver o que estará lhes custando mais dinheiro… o que os permite assim alterar seus ambientes e hábitos se necessário.

A próxima solução parcial para o nosso problema de energia é a adição de fontes alternativas de energia tais como solar, eólica, marés etc. Como essas fontes tendem a depender da localização geográfica (i.e. energia das marés precisam ser nos oceanos e painéis solares precisam de um local ensolarado para funcionar) nós precisamos estar hábeis a conectá-los na rede existente, assim a eletricidade que eles geram pode fluir para os usuários finais. Eventualmente desejaríamos ser possível desconectar totalmente essas grandes usinas e usar apenas fontes pequenas, mais eficientes e amigas da Terra.

Apesar de isso soar muito simples quanto ao conceito, têm-se alguns problemas básicos que precisam ser levados em conta para que funcione. Como muitas dessas fontes alternativas de energia são intermitentes (i.e. o sol não brilha à noite) nós precisamos ter alguma forma de manter a quantidade de eletricidade nos fios igual ao montante que estamos usando em cada instante. Para fazer isso nós precisamos ser capazes de acompanhar o que cada um está usando… e balancear com as fontes de energia disponíveis.

Além de todos esses motivos outro motivo pelo qual as instalações de redes inteligentes está crescendo no Brasil é o combate às perdas não-técnicas, ou em bom português, combate ao furto de energia, o famoso “gato”. Monitorando o consumo em tempo real é possível saber exatamente quando houve um aumento repentino de consumo e analisar se deve-se fazer uma visitinha ao consumidor.

Como fazer para que ela fique “Inteligente”?

Entra o primeiro elemento de uma Rede Inteligente… chamado Medidor Inteligente (Smart Meter). Esse dispositivo irá substituir o velho medidor que é utilizado apenas para medir mensalmente o consumo para que a concessionária envie sua fatura. Segue uma foto de como se parece um Medidor Inteligente.

Medidor Eletrônico

O que faz esses medidores serem inteligentes é que eles podem se comunicar eletronicamente com um sistema central via linha de energia (powerline communication – PLC) ou internet ou talvez outra rede eletrônica (celular etc.). Isso significa que a companhia de energia pode instantaneamente saber quanto de eletricidade você está usando. O que permite então o balanço de cargas e assim aumento da eficiência da rede. Isso permite também que a empresa gere sua fatura de energia sem que um leiturista precise ir até sua casa… o que teoricamente pode fazer você economizar dinheiro. Não apenas isso, o consumo de energia pode ser acessado baseado na hora do dia, períodos de carga etc.

Seguem algumas coisas que um medidor e uma rede inteligentes permitirão:

Para a empresa de energia:

  • Gerenciamento do pico de carga;
  • Controle preciso sobre dispositivos de gerenciamento de carga para oferecer programas superiores de resposta da demanda;
  • Em conjunto com tecnologias de armazenamento distribuído de energia e de energias renováveis, permitindo que as empresas despachem geração limpa e eficiente de energia pela rede elétrica durante períodos de pico.

Basicamente elas poderão aumentar a eficiência de suas operações existentes e terão a habilidade de adicionar geração de energia intermitente (renovável).

Para o usuário final:

  • Para usuários comerciais e industriais haverá uma multidão de oportunidades de economia de energia disponíveis com essa tecnologia. A habilidade de programar o uso de cargas não essenciais para horários fora de pico, por exemplo, poderá economizar energia e dinheiro.
  • Sabendo quanta energia você está usando em qualquer instante… e quanto isso está custando para você baseado na hora do dia etc. dá a você um meio de cortar custos se você desejar por meio de programação ou cortando o uso. Com um medidor inteligente e uma rede inteligente você poderá ver exatamente o que está acontecendo em qualquer instante. Permitindo também economia de energia e dinheiro.

A ANEEL realizou consulta pública sobre o tema de medição eletrônica buscando subsídios para elaboração de resolução específica para o tema. Nada está definido ainda quanto a quais funcionalidades os medidores inteligentes deverão ter obrigatoriamente, mas esse é um caminho sem volta, várias empresas de energia no Brasil já estão realizando a substituição dos velhos medidores eletromecânicos por medidores eletrônicos e com a possibilidade de poderem utilizar a tecnologia PLC em benefício próprio, as redes inteligentes estão a um passo de se tornarem realidade e terem todo o seu potencial explorado.

Quem irá torná-la “Inteligente”?

Os principais interessados na adoção das Redes Inteligentes são, é claro, as companhias de energia. Elas se beneficiarão muito por estenderem a vida útil de suas usinas e de suas infra-estruturas e aumentar a eficiência dos seus sistemas.

Diferentemente de outros países o governo no Brasil ainda não criou um fundo específico para desenvolver esses tipos de projetos, como fez para o Luz para Todos, para o Programa de Troca de Geladeiras etc. e a ANEEL ainda está analisando as consequências na tarifa, pois todo investimento realizado pelas distribuidoras tem seu valor reconhecido na tarifa, se for um investimento prudente, conforme decisão da Agência. Mas como vimos recentemente… há um movimento mundial nessa direção… finalmente.

Muitas grandes empresas pelo mundo estão entrando na batalha, como por exemplo GE, IBM, Google, MicroSoft e outras, e assim parece que se está no caminho para implementar isto da forma correta. Elas serão as que projetarão sistemas, criarão equipamentos, financiarão projetos, instalarão e monitorarão os equipamentos e sistemas. Ao longo do caminho precisaremos de treinamento e educação também para vários profissionais a começar pelos Engenheiros Eletricistas e muitos outros. Praticamente todo segmento da economia pode se beneficiar com esse movimento.

Um exemplo do que estar por vir é a possibilidade pelo Google de se ter um log de medição inteligente no serviço e ver como é o seu consumo de energia. Veja em Google Powermeter para ver o que eles estão fazendo. Isso é coisa boa.

Quando ela se tornará “Inteligente”?

Isso já está acontecendo pelo Brasil e pelo mundo e eu tenho certeza que impulsionará outros a fazerem as suas tão rápido quanto possível. Fora do Brasil, na dianteira  existe uma companhia chamada Xcel Energy com seu projeto SmartGridCity em Boulder no Colorado, EUA. Esse sistema avançado e integrado de rede inteligente – quando totalmente implementando dentro de cinco anos – fornecerá aos consumidores um portfólio de tecnologias emergentes projetadas para fornecer benefícios ambientais, financeiros e operacionais.

Também, MEREGIO (Minimum Emissions Region), é um projeto de rede inteligente atualmente em desenvolvimento numa planta piloto na região de Karlsruhe-Suttgart  no sul da Alemanha, uma das áreas mais densas e populosas do país e amplamente considerada o maior local da Europa em fábricas de alta-tecnologia. O objetivo do projeto é criar uma rede otimizada e sustentável que reduzirá as emissões de CO2 tão próximas de zero quanto é tecnicamente e humanamente factível.

Há ainda o projeto Málaga SmartCity lançado recentemente na Espanha. O projeto de € 31 milhões envolvendo onze empresas sob a liderança da companhia energética espanhola Endesa está sendo realizado em Playa de la Misericordia uma seção de Málaga, envolvendo 300 clientes industriais, 900 prestadores de serviços e 11.000 famílias, durante um período de quatro anos. Fontes de energia renováveis serão ligadas à rede mais próximas dos clientes casando geração com consumo, sendo instalando painéis foto-voltaicos em edifícios públicos, utilizando micro-geração em alguns hotéis e instalando micro sistemas eólicos na região.

Nos EUA o governo Obama  liberou pacote de investimentos de $8,3 bilhões para o desenvolvimento de redes inteligentes, o que com certeza provocará um grande aumento de negócios nos próximos cinco anos. Obviamente se gastará certo tempo para se fazer os projetos de redes inteligentes pelo mundo, até se explorar todo o seu potencial, mas não há quem pare isso mais, redes inteligentes serão para a energia elétrica o que os sistemas celulares foram para as telecomunicações.

No Brasil quem está à frente são as concessionárias de energia, como ELETROPAULO, CEMIG, CPFL, e outras em conjunto com associações como a Aptel, Abradee e outros representantes do setor elétrico, bem como empresas produtoras de equipamentos, como por exemplo, a Landis Gyr que conseguiu recentemente homologação pelo Inmetro do seu sistema de medição eletrônica. A principal dificuldade é qual modelo utilizar no desenvolvimento das redes inteligentes, o que precisa do apoio da ANEEL com regulamentos adequados a essas várias possibilidades que se apresentam com a utilização de Smart Grid.

Que outras coisas pode fazer uma Rede Inteligente?

Eu posso dizer a você que estar apto a monitorar a energia é apenas um aspecto da visão Smart Grid… e ao final, pode não ser a força principal que levará a se instalar redes inteligentes na maioria dos lares.

O que acha se uma companhia de energia pudesse fornecer entretenimento e comunicações na sua casa através da rede inteligente, assim você se livrará das conexões a cabo e telefone e terá apena um conjunto de fios pela casa. Ligue aparelhos e tenha comunicação um com o outro. Faça uma ligação ou navegue pelo sistema residencial e ligue sua banheira e ela estará quente quando você chegar em casa ou desligue as lâmpadas que esqueceu ligadas. Ligue na tomada uma caixa de multimídia (set top box) e tenha ela conectada na internet e assim assista vídeo sob demanda… ou sintonize sua rede de TV favorita. Plugue um telefone e se comunique com seus amigos como se estivesse em um telefone convencional. Conecte seu carro e tenha ele fornecendo energia para sua casa… ou venda o excesso de volta para a companhia de energia.

Isso tudo não é um sonho e eu penso que você concordará que as companhias de energia acharão esse cenário muito mais rentável no longo prazo do que simplesmente poder aumentar a eficiência dos seus sistemas de energia ou combater o furto de energia.

Já existem no mundo sistemas de automatização de residências, desenvolvidos por empresas que vêm trabalhando por anos para fazer tornar esse sonho realidade e existem várias companhias já hoje com produtos no mercado que irão fazer exatamente o que eu estou falando acima.

Em qualquer caso, o futuro parece brilhante para aquelas companhias que se alinharem com a construção e manutenção do Smart Grid… não apenas no Brasil, mas ao redor do mundo. Se isso for feito corretamente… os principais beneficiários serão você e eu.

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VI CIERTEC – Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas de Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica

VI CIERTEC

Data de início: 28/10/2009
Data de término: 30/10/2009
Local: Belo Horizonte, MG – Brasil
Tipo: Seminário
Organizador: CIER – Comissão de Integração Energética Regional; BRACIER - Comitê Brasileiro da CIER – BRACIER
Website: VI CIERTEC

Estrutura

  • Conferências
  • Painéis
  • Sessões Técnicas (Apresentação de artigos e trabalhos técnicos)
  • Exposição (Feira de estandes)
  • Curso

Tema: Smart Grid

A crescente exigência da sociedade e dos entes reguladores por energia de alta qualidade a custo razoável tem obrigado as empresas do setor elétrico a investir intensamente em novas tecnologias para tornar mais seguros, eficientes e confiáveis os serviços de distribuição de energia elétrica dentro de custos adequados ao negócio. O Smart Grid envolve a utilização de modernos recursos tecnológicos para melhorar o fornecimento de eletricidade aos consumidores através do aperfeiçoamento dos níveis de eficiência, confiabilidade e segurança em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica.

Os principais recursos utilizados nos modernos sistemas Smart Grid são robustos meios de comunicação nos dois sentidos, sensores avançados, redes de computadores interligadas e outros que em alguns países têm elevado enormemente o grau de qualidade e eficiência dos serviços de distribuição. Nos Estados Unidos, a aplicação de Smart Grid já está definida em lei, promulgada em 2007, e estabelece um conjunto de financiamentos e incentivos às empresas que adotarem essa tecnologia. A União Européia também já aderiu à promoção do Smart Grid através de SmartGrids European Technology Platform for Electricity Networks of the Future, visando estabelecer metas para 2020 e além.

Esse dinâmico e moderno sistema permite reduzir o consumo de energia elétrica durante as horas de pico, facilita conexões de geração distribuída (fontes de geração fotovoltaicas, eólicas, PCH, etc.). Também inclui vários dispositivos de segurança que evitam cenários de falhas totais, em contraste com os atuais “efeitos cascatas” que muitas vezes provocam efeitos catastróficos de black-outs.

Por isso, o BRACIER convida o Setor Elétrico Brasileiro e Internacional para discutir essa importante linha de inovação técnica e seus aspectos operacionais, financeiros, ambientais, de segurança e outros associados à modernização da rede de distribuição.

Público-Alvo

O evento é dirigido a diretores, gerentes e técnicos das áreas de planejamento, qualidade, operação, manutenção e controle de sistemas de distribuição e transmissão, relacionamento comercial, de Empresas de Eletricidade, Centros de Pesquisa, Universidades, Agências Reguladoras, Empresas de Consultoria e Fornecedores de Produtos e Serviços. São esperados cerca de duzentos participantes de diversos países da área de atuação da CIER.

Comitê Técnico

Eng. Arnoldo Magela Morais – CEMIG
Eng. Renato A. O. Bernis – CEMIG
Eng. Gabriel Ángel Gaudino – Coordenador Internacional de Distribuição da CIER

Temário dos Trabalhos Técnicos

O tema central “Smart Grid em Sistemas de Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica” será desenvolvido em seis sub-temas, como segue:

  1. Sistemas computacionais corporativos: Experiências e iniciativas relacionadas com a integração de sistemas computacionais corporativos utilizados nas áreas operacionais (SCADA Supervisory Control And Data Acquisition System, OMS Outage Management System, GIS Geographic Information System, CIS Customer Information System, WMS Workforce Management System, EMS Energy Management System, DMS Distribution Management System, MDM Meter Data Management, outros), tais como: Utilização de barramentos empresariais para troca de informações entre os sistemas computacionais utilizados nas áreas operacionais. Referências: ESB Enterprise Service Bus – EAI Enterprise Application Integration – Middleware Server. Aplicação dos conceitos de segurança cibernética na infra-estrutura de comunicação de dados dos sistemas computacionais utilizados nas áreas operacionais – Cyber Security. Referência: Normas CIP Critical Infrastructure Protection do NERC North American Electric Reliability Corporation. Implantação de repositório comum de dados operacionais históricos, críticos e não-críticos, para fins corporativos em nível empresarial. Referência: Data Warehouse. Desenvolvimento de interfaces padronizadas integrando informações originadas nos diversos sistemas computacionais utilizados nas áreas operacionais e corporativas na forma de painéis de controle. Referência: Dashboard. Adoção de modelos de dados padronizados para intercâmbio de informações entre os sistemas computacionais utilizados nas áreas operacionais e corporativas. Referências: Normas IEC 61968 – IEC 61970 – CIM Commom Information Model – GID Generic Interface Definition – GDA Generic Data Access. Soluções tecnológicas de mercado e tendências da tecnologia em relação à integração de sistemas computacionais corporativos de apoio ao gerenciamento de redes de distribuição.
  2. Sistemas de telecomunicações operacionais: Desafios crescentes na área de telecomunicações operacionais considerando a ampliação da cobertura e da qualidade requeridas em busca da rede inteligente de energia, tais como: Utilização da infra-estrutura de rede corporativa de dados em modo compartilhado para tráfego de dados operacionais. Referências: VPN Virtual Private Network – QoS Quality of Service – MPSL Multi Protocol Label Switching. Utilização de tecnologias de telecomunicações variadas e soluções integradas. Referências: PLC – Power Line Communications / BPL Broadband Power Line – Wireless (PMR – Professional Mobile Radio, WiFi, ZigBee, Bluetooth) – Fibra óptica – Outras. Definição de metodologias, ferramentas e soluções de gerência de redes de dados para esse novo cenário. Utilização de infra-estrutura de terceiros, mesmo pública, para fins de tráfego de dados operacionais – Problemas e soluções. Referências: GPRS – General Packet Radio Service – Sistemas de Satélites – SLA Service Level Agreement. Estudos, análises e soluções para infra-estruturas capazes de suportarem enormes volumes de tráfego instantâneos e curta duração, em condições adversas, como na ocorrência de blackouts. Soluções tecnológicas de mercado e tendências da tecnologia em relação a Sistemas de telecomunicações operacionais.
  3. Automação de subestações de distribuição e transmissão: Experiências e iniciativas relacionadas com a implantação do novo modelo de automação de subestações baseado na norma IEC 61850: Evolução da norma IEC 61850, comunicação entre instalações (centros de controle e subestações, entre subestações), problemas de interoperabilidade, disponibilidade de dispositivos e equipamentos aplicáveis ao nível do Process Bus. Relatos de experiências de implantação em subestações existentes. Relatos de experiências na definição de critérios de especificação técnica e aquisição. Utilização de redes de dados TCP/IP em subestações, técnicas para definição de topologias e níveis de redundância, padronização dos equipamentos de processamento e de redes. Referência: STP Spanning Tree Protocol – Normas IEEE 1613 e IEC 61850-3. Aplicação de técnicas avançadas de manutenção. Referência: ECM – Equipment Condition Monitoring. Soluções tecnológicas de mercado e tendências da tecnologia em relação a automação de subestações.
  4. Automação de redes e linhas de transmissão: Modernização de sistemas de automação de redes e linhas de distribuição e desenvolvimento e implantação de funções avançadas de automação de redes ADA – Advanced Distribution Automation, tais como: Desenvolvimento e implantação de funções de modelagem e análise DOMA – Distribution Operation Modeling and Analysis, incluindo modelagem dos sistemas de transmissão e distribuição, conectividade dos circuitos, cargas nodais, fluxo de potência, avaliação de capacidade de transferência e avaliação das condições operativas, dentre outras. Desenvolvimento e implantação de funções FLISR – Fault Location, Isolation and System Restoration. Desenvolvimento e implantação de controle de tensão e de reativos; Desenvolvimento e implantação transformadores MT/BT inteligentes, com medição, indicação de faltas e controle remoto de taps. Implementação de procedimentos e metodologias de análise da qualidade de energia. Implementação de funções de análise de contingências. Implementação de funções de reconfiguração de alimentadores. Implementação de funções de re-coordenação de dispositivos de proteção. Implementação de funções coordenadas de ações emergenciais. Implementação de funções coordenadas de restauração de circuitos. Desenvolvimento e implantação de funções de controle de perdas técnicas. Desenvolvimento e implantação de sistemas de processamento inteligente de alarmes. Soluções tecnológicas de mercado e tendências da tecnologia em relação à automação de redes de distribuição.
  5. Automação da medição e controle de perdas: Implantação da automação da medição de energia elétrica e experiências e iniciativas relacionadas com a aplicação da infraestrutura avançada de medição de consumidores AMI – Advanced Metering Infrastructure, como: Desenvolvimento e implantação de funções de controle de perdas comerciais através de funções de balanço energético, com a utilização de medições de transformadores de distribuição e alimentadores. Implantação da gestão das cargas de unidades consumidoras, com a possibilidade de aplicações como corte/religamento, corte social (limitação de corrente em período especifico), gerência de carga (limitação de corrente em período horário definido) e serviço de pré-pagamento. Implantação de capacidades avançadas de medição, relacionadas a medição de grandezas elétricas além da grandeza kWh. Implantação de funções de detecção de irregularidades, através de ferramenta especifica de detecção (ex: medição de corrente de neutro, fluxo reverso, abertura de tampa, etc.) e envio de alarmes com base em faltas de energia ou irregularidades em função de manipulações identificadas na medição. Planejamento e implantação de centros de medição (MDM – Meter Data Management). Soluções tecnológicas de mercado e tendências da tecnologia em relação à automação da medição de energia elétrica. Definições, estudos e análise dos novos desafios de geração distribuída, onde consumidores se tornam eventualmente produtores.
  6. Assuntos regulatórios, sociais, ambientais, de negócios e participação de consumidores: O papel do regulador como incentivador da implementação de funcionalidades sustentáveis de Smart Grid como por exemplo: Aspectos regulatórios envolvendo fontes não convencionais de energia elétrica. Programas educacionais e sociais afetos ao uso racional da energia, baseados em sistemas Smart Grid. Avaliação de ganhos com o uso de sistemas Smart Grid sob o ponto de vista ambiental. Capacitação e desenvolvimento de mão-de-obra especializada em sistemas Smart Grid. Desenvolvimento de planos de implantação, governança corporativa e viabilização de projetos sob a plataforma Smart Grid. Parcerias e integração de projetos Smart Grid entre empresas prestadoras de serviços públicos. Impactos no relacionamento da empresa com seus clientes devido à implantação de Smart Grid. Busca da participação de consumidores como fator de sucesso para a sua implantação.
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Smart Grid inicia revolução no setor elétrico

Smart Grid inicia revolução no setor elétrico
Rede inteligente significa alterar um modelo de negócio com um século de vida e dar mais poder ao consumidor, segundo agentes

Alexandre Canazio, da Agência CanalEnergia, Em Foco
06/07/2009

Smart Grid Conceito

Investimento em rede inteligente significa alterar um modelo de negócio com um século de vida e dar mais poder ao consumidor. Novas fontes de energia, preocupações com as emissões de carbono e com a tarifa estão levando o setor elétrico mundial a procurar soluções práticas, que atendam todas as necessidades dos consumidores e produtores de energia deste século XXI. A resposta parece ser o Smart Grid, ou rede inteligente, que vem mobilizando os agentes ao redor do mundo. Aqui, no Brasil, o conceito começou a ganhar destaque no ano passado e, em 2009, se tornou um dos tópicos mais comentados no segmento.

A implantação do Smart Grid significa uma mudança profunda no modelo de negócios do setor elétrico, o que significa um desafio monumental para um segmento que pouco mudou em um século. Das idéias mais avançadas até aos primeiros passos, a rede inteligente precisa de muito investimento em tecnologia da informação. Uma parte mais visível é a troca dos medidores analógicos por aparelhos eletrônicos.

Segundo Cyro Boccuzzi, presidente da empresa de consultoria ECOee, o investimento tem girado em torno de US$ 250 a US$ 450 por cliente na Europa e nos Estados Unidos, onde a adoção do Smart Grid se dá de forma mais acelerada. No Brasil, o especialista acredita que os investimentos ficarão em US$ 150 por cliente.

“Essa tecnologia começa a se viabilizar”, analisa Boccuzzi para a Agência CanalEnergia. O valor de investimento para o Brasil também é respaldado por John O’Farrell, vice-presidente da Silver Spring Networks, uma das empresas líderes de soluções Smart Grid nos EUA. “Um milhão de medidores vai requerer um investimento de US$ 100-150 milhões”, calcula o executivo, salientando que, caso a empresa trabalhe, com produtos locais, os custos serão menores.

O mercado brasileiro é visto com grande potencial pelos investidores estrangeiros. Outra americana de olho no país é a IBM. De acordo com Elton Tiepolo, executivo da área de Utilities da IBM Brasil, o país precisa convergir para uma única solução para deslanchar os investimentos. “Mais do que discutir sobre tecnologia, precisamos saber o que o país quer, como e quando. É uma discussão da sociedade”, disse.

Tiepolo acredita que o país possa “tropicalizar” as soluções externas, mas isso dependerá do rumo da conversa. O governo federal tem sido tímido nessa discussão, mas, por outro lado, a Agência Nacional de Energia Elétrica promoveu audiência pública sobre as mudanças na área de medição do consumo. Isso vai afetar diretamente a implantação do Smart Grid em território nacional.

“Não se pode perder a oportunidade de desenvolver a indústria brasileira”, disse Tiepolo. O executivo realizou no final de junho um workshop fechado, com especialistas brasileiros e estrangeiros, para discutir os rumos do Smart Grid. “Chegou o momento de discutir de forma estruturada para termos um discurso único”, frisou. Para ele, a descoberta do modelo brasileiro poderá levar a sensibilização das autoridades sobre a importância da discussão.

Outro entusiasta da rede inteligente no Brasil, Boccuzzi, também acredita que um movimento na legislação será necessário para o sucesso da solução. “A regulação tem que avançar”, ressaltou o executivo. A rede inteligente permite aos consumidores controlarem mais de perto seu consumo e as distribuidoras, os seus ativos.

“A rede inteligente transforma nosso sistema elétrico em uma rede moderna que dá a possibilidade das concessionárias de energia e dos consumidores revolucionarem o modo como criam e consomem energia”, sintetiza O’Farrell, da Silver Spring. De acordo com Boccuzzi, as distribuidoras poderão fornecer planos de tarifa, como as empresas de telefonia, para os consumidores baseados no perfil de consumo. Além disso, as empresas poderão controlar o consumo dos equipamentos dos clientes.

“Nos próximos anos, mesmo equipamentos domésticos, como refrigeradores e condicionadores de ar, terão endereços de IP [Protocolo de Internet] e poderão ser monitorados e controlados pela Smart Grid“, prevê O’Farrell. O executivo disse que estudos mostram que a implantação de soluções integradas de Smart Grid podem economizar de 10% a 15% no consumo.

Tiepolo, da IBM, lembra que a ponta distribuidor-consumidor é apenas uma parte da rede inteligente, que também integra geradores e transmissores. “No exterior, o Smart Grid começou como uma forma de melhor despachar a geração de energia, principalmente, das novas fontes”, lembrou. Boccuzzi, da ECOee, disse que a nova rede permitirá melhor aproveitamento da geração distribuída.

“[O Smart Grid] Muda a forma de expansão do sistema. Por isso, EUA e Europa, mais dependentes de fontes fósseis, estão apressados. Eles têm urgência em reduzir as emissões de gases”, contou o especialista. Tiepolo completa afirmando que a geração de energia será menor, mas eficiente. Mas ele lembra que o setor de geração no Brasil tem discutido pouco o sistema.

Contudo, para o executivo da IBM, a discussão é importante porque permite a integração mais rápida das fontes complementares. Os desafios para a implantação do Smart Grid são muitos e o Brasil, apesar de partir atrás dos países mais desenvolvidos, é visto como um dos líderes na América Latina, por isso, o interesse de gigantes como IBM e Silver Spring e a mobilização dos agentes, principalmente, de distribuição. “O Smart Grid vai significar trazer o ‘Itouch’ para o setor elétrico, que está no gramofone”, comparou Boccuzzi.

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