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Smart City, Smart Grid e Geração Distribuída (GD) nas Cidades
Claudio Lima
Curitiba, Maio 2015
Agenda
• Conceitos e Definições • Smart Grid (Redes Elétricas Inteligentes-‐REI) • Smart City • Geração Distribuída (GD) em Cidades • Convergências e Intersecções de Conceitos
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Transformação das Economias Globais
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Economia do Carbono = CombusEveis Fosséis
Tecnologias de Energia Renovável/ Limpa (CleanTech)
Smart City Cidades Sustentáveis Metas de De-‐Carbonização
da Economia, Produtos Sustentáveis, Selos Verdes, Metas Governamentais (ex: 20-‐20-‐20 União Européia) Energias
Renováveis
Smart Grid
Smart Community
Gestão & Automação da Energia, Água, Gás…
Gestão & Automação de “Coisas” & “Objetos”
Gestão & Automação de Processos Públicos/ Governo (do Cidadão) M
ul$-‐Ag
entes D
escentralizad
os,
Inteligência Distrib
uída
Internet of Things (IoT)
Bilhões de sensores, disposi/vos, conexões à Gestão da Informação, Dados • Inteligência distribuída/ sistemas mul/agentes descentralizados • Cloud-‐based compu/ng • Data Análico
Evolução e Enquadramento de Conceitos
Smart City
M2M-‐Machine-‐to-‐Machine
GD
GÁS
ÁGUA
ELETRICIDADE
Conceito Mula-‐Uality Integrado
GD-‐Geração Distribuída
Smart Energy
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smart house/ apt
smart building
SMART COMMUNITIES
BEMS HEMS
CEMS
Smart City
unidades básicas e funcionais de uma smart city/community
FEMTOGRID
PICOGRID
MICROGRID
SMART GRID
Blocos Básicos de uma Smart City A Smart Houses/Apt e Smart Building são os principais elementos (básico e funcional) de uma Smart Community/City
Veículos Elétricos, Eficiência Energéaca e GD como base de Tecnologias Sustentáveis
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Brasil-‐Japão Cooperação Smart Grid/Smart City
Smart Home
Smart Building
Iluminação Pública
Mobilidade Elétrica
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1900’s 2009 2013 2050
TIC Smart Grid (PTIC) Salto Tecnológico
Apenas começando…
Pilotos, P&Ds, Demos (Darwinism Process)
“Falhar Rápido”
Sem evolução nos úlamos 100 anos Copyright © 2014 C Lima
Curva de Inovação Tecnológica em Smart Grid
Medidor Eletromecânico
Medidor Inteligente (Smart Meter) Implantação
Comercial
Arquitetura do Sistema Integrado de Automação
Operador Móvel (GPRS)
Centro de Operação da Distribuíção (COD)
Religadores de automáticos
Módulos de Comm (GPRS)
Religadores Convencionais
Módulos de Comm (GPRS)
Operador Móvel (GPRS)
Medidores Inteligentes (GPRS)
SEMI-‐RURAL
Subestação Remota
Satélite
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Conceituação de Smart Grid: Visão Pragmáaca
Medição Inteligente (MI)
Automação da Distribuição (AD)
Automação da Subestação (AS)
Geração Distribuida (GD) (solar, éolico,biogás, outros)
Automação da Transmissão (AT)
Outros: Veículos Elétricos (VE), Eficiência Energética, Edifício Inteligente (EI), etc
Sonware, Aplicações
T IC Tecno log ia da In formação e Comunicação
Sonware, Aplicações Smart GRID
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Smart City e Smart Grid: Convergência de Soluções
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!!!!!!Medição!Inteligente!(MI)!
!Automação!da!Distribuição!(AD)!
!Automação!da!!Subestação!(AS)!
Automação!da!Transmissão!(AT)!
!!!!!!!!!!So:ware,!Aplicações!
Smart GRID
Smart C ITY
INFRA de Tecnolog ia da In formação e Comunicação (T IC)
iluminação
Púb
lica (IP
) In
teligen
te !!!!!!Geração!!
!Distribuida!(GD)!!!!!(solar,(éolico,biogás,(outros)(
Outros:!Veículos)Elétricos)(VE),)Eficiência)Energé7ca,)Edi9cio)Inteligente)(EI),)etc)
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Ambiente Regulado (concessionárias)
Consumidor, Provedor de Soluções Am
bien
te
Regulado
(m
unicipal)
Modelo Mula-‐Serviço de Smart City
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Iluminação Púb
lica
Inteligen
te
Infra de
Veículos
Elétrico
Cone
ctividade e
Serviços (T
IC)
Iluminação+Pública++Inteligente+
Conec4vidade+e+Serviços+(TIC)++
Infra+de+Veículos+Elétrico+
Aplicações+e+Novos+Serviços+
Visão Conservadora
Visão Inovadora
Os novos modelos de negócios das Smart Ciaes contemplam a Gestão Integrada e Transversal de Aavos Tecnológicos e Mula-‐Serviços de Valor Agregado para criar Sinergia de Processos.
Principais Projetos Demonstraavos de Redes Elétricas Inteligentes P&D ANEEL das Distribuidoras
De 2008 até o final de 2013 foram identificados 273 projetos de desenvolvimento catalogados em 10 (dez) temáacas.
Os invesamentos previstos declarados nas propostas de P&D ANEEL superam a marca de R$ 1,09 bilhões.
Proprietário © ABDI 2014
62 Concessionárias de Energia Mapeadas
Modelo Mula-‐Serviço do Prosumidor
Os novos modelos de negócios de energia no prosumidor poderão evoluir para mula-‐serviços onde as Concessionárias poderão disputar espaço ou cooperar com os Provedores de Serviços.
Infraestrutura*de*Medição*Avançada*(AMI)*
bomba*
outros*medidores*(água,*gás)*
AC/*aquecedor*
tablet*
termostato*
geladeira*conectada*
máquina*lavar/secar*veículo**elétrico*
Rede*Banda*Larga*
armazenamento**de*energia*
solar*fotovoltaico*
ISP/*Provedor*de*Serviços*Banda*Larga*
(com*e*sem*fio)*
Roteador/*gateway*Internet*
Ambiente(da((Concessionária(
Ambiente(do(Provedor(de(Serviços(
Metrologia(Legal(((homologação)(
Cer=ficações(
Mercado(de((Eletrodomés=cos( Mercado(de(Eletrônica(de(Consumo,(
Automo=vo,(etc(
medidor*inteligente*
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Brazilian Smart Grid: Reference Architecture Ph
ysical Security
Cybe
r Security
Generaaon & Transmission (G&T)
Transmission & Distribuaon Substaaon Distribuaon Producer/Consumer C.Lima @ 2014
REI-‐BR-‐2030
Service'Provider'
'Demand''Response'Aggregator'
'Distributed'''''Energy'''Aggregator'
''''''Energy'Management'
Residen'al*Prosumer*Network*(RPN)*
**HEMS*
***Intelligent*Sub=Metering*
Grid=Tie*Inverter*
*****ESI*Gateway*
Commercial*and*Ins'tu'onal*Prosumer*Networks*(C&IPN)*
****Intelligent****Loads*
****Connected******Appliances*
Industrial*Prosumer*Network*(IPN)*
**EMS******ESI*Gateway*
****sensors*
****sensores*
*Intelligent*thermostat*
**EMS******ESI*Gateway*
***Intelligent***Display*
***Intelligent***Display*
*Intelligent*thermostat*
***Intelligent*Sub=Metering*
Grid=Tie*Inverter*
****Intelligent****Loads*
****Connected******Appliances*
****sensors*
***Intelligent***Display*
Grid=Tie*Inverter*
***Intelligent*Sub=Metering*
****Intelligent****Loads*
****Connected******Appliances*
Substa'on*Automa'on*(SA)*
**Recloser* Transformador* *****Breakers*
Volt/Var**Control*
*****Sec'onalizer****Switches*
**PMU*
**PMU*Router/RTU/Gtway*Com*
Caapacitor*******Bank*
*******Voltage/Current*Sensors*
Distribu(on+Automa(on+(DA)+
++Recloser+
Caapacitor+++++++Bank+
+++Voltage++Regulator+
Transformer+
Volt/Var++System+
++Automated+++++Switches+
+++++++Voltage/Current+Sensors+
Concentrator/+Router+ Advanced(Metering(
Infrastructure((AMI)(
(((((Router/Concentrator(
((Smart(Metering(w/(((((Communica;ons((((internal(or(external)(
Genera&on(and(Transmission(Automa&on((G&TA)(
(HVDC( (FACTS( ((((sensors((PMU(!Communica*on!!!!!!!!Devices!
Tablet/PDA,!Notebook!!
!!Mobile!Workforce!Management!(MWM)!
Distributed*Energy*Resources*(DER)*
*Distributed*Genera6on******(DG)*
*Electric*Vehicle**Infrastructure****************(EVI)*
*******Energy*Storage*System*********(ESS)*
*Load*Management,*****Demand*Response******************(DR)*
Corporate/IT+Control+&+Mgmt+
IT/Enterprise+Integra5on+BUS+
ERP+
Opera5on+Control+&+Mgmt+
EMS+
Opera5onal+Integra5on+BUS+
SCADA+ MDM+
+++SCADA+Communica5on+GWAY+ MDC+
Billing+
+++++++Asset++Management+ GIS+
CIS+
IT+Communica5on+GWAY+
Applica5ons+++++Data+Analy5cs+
Backbone+Network+WAN+
Backbone+and+Internet+Access+(public)+and+Intranet+(private)+
SDH+
IP/MPLS+
DWDM+
++Radio+Link+
Satellite+
Backhaul+Network+
GPRS+ ++Radio+Link+ Satellite+
SDH+ IP/MPLS+DWDM+
++Metro+Ethernet+
Distribu5on+Network+
GPRS+ RF+Mesh+ Satélite+PLC+
++WiMax+
+++++Prosumer+Access+Network+(PAN)+
GPRS+ RF+Mesh+ PLC+ WiFi+
Communica5ons+Infrastructure+
LTE/4G+
LTE/4G+
LTE/4G+ Cable+Modem+3G+ 3G+
++Mobile+Workforce+Management+(MWM)+
PDC+
Substa5on+Network+
SDH+
IP/MPLS+
+Radio+Link+
++Metro+Ethernet+
++WiMax+
DMS+
Market+Management+
Commercial+Integra5on+BUS/Metering+
MDMS+OMS+
FTTB/+FTTH+
++WiMax+
Network+Management+System+(NMS)/+Element+Management+System+(EMS)+
PLC+
GD VE
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Aspectos Regulatórios e Comerciais da Geração Distribuída no Brasil (ANEEL RN 482/2012)
energia injetada na rede
Entendendo a RN 482 ANEEL (Dez 2012)
Dentro da RN 482 o Consumidor poderá instalar GD na sua residência ou estabelecimento comercial e contabilizar créditos na sua conta de energia elétrica da geração local.
50kW University of Santa Clara-CA Benchmarking Solução Solar Fotovoltaica
Predio da Manutenção da University of Santa Clara, Vale do Sílicio -Califórnia
50kW
50kW
633.6m2
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Classificando Tipos de Geração Distribuída (GD)
Fontes Renováveis
Diesel
RN 482/2012 ANEEL
Gás Natural
CombusEveis Fosséis
Outras Fontes
Portaria 44 ANEEL Geração Distribuída (GD)
VIA+ Inovação Sustentável Cu r i t i ba C idade I n te l i gen te
Macro-‐estratégico Linha verde 18km
Implementação Estudo de Caso SEBRAE Via+
Claudio Lima crlima100@gmail.com
Geração Distribuida, Energia Renovável, Eficiência Energética e Sustentabilidade
Bu i ld ing Smar t & Sus ta inab le C i t ies
Dr Claudio Lima, BIO • Vice Chair e Autor do Padrão Técnico Internacional de Smart Grid IEEE 2030 (EUA).
Membro Eleito do U.S. NIST-‐SGIP Smart Grid Architecture Council (EUA). • Criador do Smart Grid Council (Inovação em Smart Grid) no Silicon Valley na California.
• Autor e Professor do Primeiro Curso de Smart Grid do Dept. de Engenharia Elétrica University of California (UC Santa Cruz), Silicon Valley.
• Coordenador Técnico do Programa de Redes Elétricas Inteligentes (Smart Grid) do Governo Federal para o Desenvolvimento de Políticas Públicas Industriais e Cadeia Produtiva Nacional (liderado pela ABDI).
• Consultor Internacional e Gestor de Projetos de P&D ANEEL (Smart Grid, Geração
Distribuída, Energia Solar Fotovoltaica). • Coordenador do Governo Federal do Programa de Cooperação Brasil-‐União Européia em
Smart Grid. Coordenador de Projetos de Energias Renováveis e Smart City.
• Consultor do Governo Federal do Programa de Cooperação Brasil-‐ Japão em Smart Grid, Eficiência Energética, Geração Distribuida e Smart City.
• Palestrante na Audiência Pública Sobre Redes Elétricas Inteligentes na Câmara dos
Deputados (CME-‐Comissão de Minas e Energia), Palestrante da ANEEL no Workshop de Geração Distribuída (Brasília), Membro do GT-‐Grupo de Trabalho do Governo Federal em Smart Grid/Smart City.
• Ph.D. em Engenharia Eletrônica (Inglatera UKC), Mestre em Engenharia Elétrica Unicamp,
MBA Executivo Dom Cabral. Prof. Dept. de Engenharia Elétrica da Unicamp (FEEC).
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