SMART GRID: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A GERAÇÃO...
Transcript of SMART GRID: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A GERAÇÃO...
-
SMART GRID: EFICINCIA ENERGTICA E A GERAO DISTRIBUDA A PARTIR DAS REDES
INTELIGENTES
Eduardo Pacheco Bueno Muniz Barretto
Projeto de Graduao apresentado ao Curso de Engenharia de Produo da Escola Politcnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Engenheiro.
Orientador: Ricardo Ferreira de Mello
Rio de Janeiro
Maro de 2018
!1
-
!3
Barretto, Eduardo Pacheco Bueno Muniz Smart Grid: Eficincia Energtica e a Gerao Distribuda a Partir das Redes Inteligentes/ Eduardo Pacheco Bueno Muniz Barretto. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2018. viii, 53 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Ricardo Ferreira de Mello Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/ Curso de Engenharia do Produo, 2018. Referencias Bibliogrficas: p. 56-60. 1. Smart Grid 2. Gerao Distribuda. 3. Eficincia Energtica. 4.Rede Eltrica. 5.Energia Renovvel. I. Ricardo Ferreira de Mello. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia de Produo. III. Titulo.
-
Agradecimentos
Dedico este trabalho ao povo brasileiro que contribuiu de forma significativa minha formao e estada nesta Universidade. Este projeto uma pequena forma de retribuir o investimento e confiana em mim depositados.
!4
-
Resumo do Projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/ UFRJ como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro de Produo.
Smart Grid: Eficincia Energtica e a Gerao Distribuda a Partir das Redes Inteligentes
Eduardo Pacheco Bueno Muniz Barretto
Maro/2018
Orientador: Ricardo Ferreira de Mello
Curso: Engenharia de Produo
A rede eltrica no modelo que conhecemos foi desenvolvida em um perodo histrico onde a procura por energia era mais restrita. Atualmente ela est desatualizada e precisa enfrentar uma realidade de demanda que no foi projetada para suportar. O progresso do uso de equipamentos eltricos e eletrnicos ampliou a demanda por eletricidade mas a indstria de gerao de energia no acompanhou a evoluo de consumo e se encontra desatualizada com as necessidades correntes. Para atender ao desafio tecnolgico e elevar a eficincia energtica a rede est passando por uma evoluo na infraestrutura, incorporando inteligncia com sistemas de comunicao e anlise de dados conferindo novas funcionalidades de controle e atuao dando origem a rede inteligente (Smart Grid). Os benefcios obtidos pelo desenvolvimento das tecnologias trouxeram sobretudo a possibilidade de integrar produo de fontes renovveis de energia em unidades residenciais rede, quebrando o paradigma da grandes usinas centralizadora da oferta. Atravs de uma pesquisa bibliogrfica e relatrio de um projeto piloto, este trabalho busca compreender o novo modelo de rede inteligente, os proveitos que tem a oferecer e as mudanas na rotina de consumo que iro ocorrer ao longo dos anos.
Palavras-chave: smart grid, gerao distribuda, eficincia energtica, rede eltrica, energia renovvel.
!5
-
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Industrial Engineer.
SMART GRID: ENERGY EFFICIENCY AND THE DISTRIBUTED GENERATION FROM INTELLIGENT NETWORKS
Eduardo Pacheco Bueno Muniz Barretto
March/2018
Advisor: Ricardo Ferreira de Mello
Course: Industrial Engineering
The electrical grid in the model we know of was developed in a historical period where the demand for energy was more restricted. Today it's outdated and needs to face a demand reality that was not designed to withstand. The progress of the use of electrical and electronic equipments has increased the demand for electricity but the power generation industry has not kept pace with the evolution of consumption and is outdated with current needs. To meet the technological challenge and increase energy efficiency, the network is undergoing an evolution in infrastructure, incorporating intelligence along with communication systems and data analysis, giving new control and performance capabilities introducing the Smart Grid. The benefits acquired from the development of the technologies have notably brought the possibility of integrating renewable energy production in residential units into the grid, breaking the paradigm of large plants centralizing supply. Through a bibliographical research and report of a pilot project, this work seeks to understand the new intelligent network model, the benefits it has to offer and the changes in the routine of consumption that will occur over the years.
Keywords: smart grid, distributed generation, energy efficiency, electrical network, renewable energy.
!6
-
SUMRIO
INTRODUO 9
1.SETOR ELTRICO ATUAL 13
1.1. GERAO 13
1.1.1.Energias Renovveis 15
1.1.1.1.Solar 16
1.1.1.2.Elica 17
1.1.1.3.Biomassa 17
1.1.1.4.Pequenas Centrais Hidreltricas (PCH) 17
1.1.2. Custos de produo 18
1.2. TRANSMISSO 20
1.3. DISTRIBUIO 20
1.4. COMERCIALIZAO 21
1.4.1.Conta de Energia 22
1.4.1.1.Bandeiras Tarifrias 22
1.4.1.2.Tarifa Branca 23
2.SMART GRID 25
2.1. MEDIO INTELIGENTE 26
2.2. CASAS INTELIGENTES 27
2.3. AUTOMAO DA DISTRIBUIO 30
2.3.1.Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) 31
2.3.2.Gesto de Interrupes 31
2.3.3.Volt/Var 34
2.3.4.Monitoramento dos Equipamentos 36
3.GERAO DE ENERGIA DISTRIBUDA 39
4.O CENRIO BRASIL 45
4.1.REGULAMENTAO 45
4.2.IMPLANTAO DE PLACA SOLAR 46
4.2.1.Projeto 46
4.2.2.Custos 47
4.2.3.Retorno 47
4.3.PROJETO CIDADE INTELIGENTE BZIOS 49
CONCLUSO 55
!7
-
REFERNCIAS 56
APNDICE A - CLCULO DO VPL 61
!8
-
INTRODUO
A rede eltrica foi desenvolvida h mais de um sculo atrs [1], ainda no incio
da era tecnolgica da eletricidade, onde a demanda se encontrava ainda muito restrita
pelo limitado arsenal de bens de consumo e capital que usufrua dessa fonte de energia.
Consequentemente no havia a necessidade de grandes preocupaes com a produo,
era um perodo mais bsico na competncia energtica. A produo era distribuda de
forma local [2] e as necessidades do consumidor eram basicamente para acender
lmpadas e alguns simples aparelhos eletrnicos como rdios. Ao decorrer do tempo o
progresso do consumo ultrapassou a evoluo rede e atualmente ela est desatualizada,
precisando enfrentar desafios que no foi projetada para suportar.
Com a evoluo da sociedade, surgiram os carros para substituir carruagens,
veio o avio e naves espaciais. Foram grandes progressos que se passaram e em um
curto espao histrico. As tecnologias foram evoluindo at chegar era da internet,
automao, big data, internet das coisas onde a fonte primria de energia residencial
eltrica: lmpadas, televises, celulares, elevadores, aquecedores, aparelhos de ar-
condicionado, geladeiras, relgios e at carros so movidos por energia eltrica. A Terra
gira em torno da eletricidade.
O aumento da demanda por energia, reflexo da expanso populacional e de bens
que se baseiam nessa fonte energtica chegou a um ponto preocupante. H recursos
limitados de produo para atender um planeta inteiro. Ento uma soluo deve tomar
parte como expanso da produo, melhoria de eficincia e uma mudana de consumo.
O tema de cidade inteligentes tem aparecido nas pautas das principais discusses
e tratados internacionais. A preocupao com o meio ambiente e recursos naturais vem
!9
-
tomado notoriedade pelos impactos que podem causar no futuro caso falte
planejamento. Embora o tema central geralmente seja a emisso de gases poluentes, o
aquecimento global e desmatamentos, h de abrir o olho para os recursos naturais
disponveis. De acordo com o relatrio divulgado pela Agncia Internacional de Energia
[3] 1,1 bilho da populao mundial de aproximadamente 7 bilhes de pessoas no tem
acesso a energia eltrica.
O desafio de extrair o mximo de limitados recursos naturais de forma eficiente
e sustentvel o que motivou a elaborao deste trabalho. O sculo XXI dominado
por mquinas e aparelhos que operam a base de diversas fontes energticas. Ento para
a mquina rodar necessrio produzir energia para dar propulso ao movimento. A
tendncia que enfrentamos de dependncia da energia eltrica por ser mais limpa, pela
dominao de dispositivos eletrnicos e pelas vantagens iminentes de iluminao. Ento
o caminho deve ser bem planejado para que exista um futuro.
O trabalho est separado em 4 captulos. O primeiro situa o leitor a respeito da
estrutura do mercado eltrico brasileiro atual. Seguido do segundo que introduz as
caractersticas das redes inteligentes e expe as principais caractersticas e
funcionalidades disponveis. J familiarizado com as tecnologias da rede, estrutura e
potencial exposto o sistema de produo distribuda, tema do captulo trs, onde a
principal mudana no paradigma de produo abordada. H alguns projetos piloto de
implementao de rede inteligente no Brasil: em Sete Lagoas - MG, Fernando de
Noronha - PE, Parintins - AM, mas para dar embasamento real ao trabalho terico foi
escolhido expr o caso do projeto piloto da cidade inteligente de Bzios no ltimo
captulo e um estudo de viabilidade econmica para uma implementao de uma placa
solar para produo residencial.
!10
-
O tema da redes inteligentes relativamente novo, surgiu depois da virada do
milnio com os avanos na computao e redes de comunicao. Por esse motivo
muitos trabalhos foram desenvolvidos nos ltimos anos, tem ocorrido extensos debates
sobre os caminhos a seguir mas a implantao concreta dos conceitos tericos ainda se
encontra em maturao. H muitos pequenos projetos, cidades pilotos, mas ainda no
uma infraestrutura consolidada a nveis nacionais.
A forte presena de capital intelectual e investimentos em pesquisa e
desenvolvimento nos pases desenvolvidos os posicionam frente na largada de dos
grandes avanos tecnolgicos. Os pases da Europa Ocidental como Itlia, Holanda,
Blgica se encontram em estgios avanados em questes de eficincia energtica e so
referncia em diversos artigos e projetos piloto na rea. H tambm fatores energticos
desses pases foram primordiais para o foco no tema, pois so locais com escassez de
fontes naturais ento h uma busca incessante por eficincia energtica e gerao em
fontes mais limpas.
Os Estados Unidos julgaram to importante o tema que em 2007 se
comprometeram a desenvolver polticas para apoiar a modernizao do sistema de
transmisso e distribuio de eletricidade do pas para manter uma infraestrutura eltrica
confivel e segura. O assunto est to em evidncia que foi criado um portal
governamental na internet apenas para prestar transparncia sobre o andamento dos
projetos. Desse portal foram retiradas inmeras informaes para o desenvolvimento
deste trabalho como relatrios gerenciais e relatrios de andamento e performance de
projetos piloto.
Este trabalho embasado majoritariamente por artigos cientficos e relatrios de
rgos governamentais, principalmente dos Estados Unidos da Amrica onde o
!11
-
Departamento de Energia est investindo pesado para a modernizao da rede. Mas para
se ter uma viso sobre os desafios e particularidades no cenrio socioeconmico
nacional foram considerados relatrios de agncias reguladores como a a Agncia
Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) e de rgos de suma importncia como o
Ministrio das Minas e Energia e o Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico e
Social (BNDES).
A Enel, empresa de distribuio de energia, disponibilizou para este trabalho o
relatrio "Estudo dos Efeitos da Implementao de Tecnologias de Redes Eltricas
Inteligentes (Smart City) Projeto Cidade Inteligente Bzios" sobre o projeto piloto da
implantao de rede inteligente que serviu como fonte principal de informao para a
elaborao do captulo 4 deste trabalho.
Comparando os aspectos tcnicos da teoria da rede inteligente com o projeto
piloto de Bzios, foi possvel verificar na prtica como se encontra a realidade do tema
no Brasil. Ainda com o estudo de viabilidade econmica da implementao de placas
fotovoltaicas residenciais na cidade de Bzios foi verificado o retorno financeiro no
investimento, possibilitando a integrao da produo residencial na rede de gerao
distribuda, de acordo com as novas regulamentaes nacionais.
!12
-
1.SETOR ELTRICO ATUAL
O setor eltrico brasileiro a partir da dcada de 1990 passou pelo processo de
abertura ao mercado privado com o objetivo de incentivar a competitividade e melhora
nos nveis de servio. De acordo com as agncias, cmaras e associaes que ajudam a
regular o setor eltrico nacional, o mercado foi estratificado em 4 segmentos: gerao,
transmisso, distribuio e comercializao.
1.1. GERAO
A camada de gerao no ecossistema da energia eltrica responsvel, como o
nome j indica, por produzir energia [4]. a responsvel por transformar elementos da
natureza em eletricidade para consumo e isso ocorre atravs de usinas das mais diversas
fontes como: hidrulicas, solares, elicas, biomassa, gs, combustvel, carvo, nuclear,
etc. No territrio brasileiro mais de 75% da gerao produto da primeira fonte
mencionada, conforme demonstrado na Figura 1.
A gerao de energia historicamente foi implantada de maneira centralizada,
localizando-se mais prximos de matria-prima como as hidreltricas que necessitam da
presena de uma fonte contnua de gua ou usinas de carvo que alm de se
beneficiarem da proximidade das minas de carvo precisam se manter afastadas de
!13
Figura 1: Perfil de produo por fonte energtica no Brasil [5]
-
grandes centros urbanos por questes poluentes. Ento em detrimento da proximidade
dos consumidores as usinas foram construdas em localidades mais remotas, por
questes naturais, buscando ganhos de escala e sendo a maior parcela da produo
concentrada em usinas de grande portes.
A energia eltrica uma produo puxada, precisa ser gerada conforme a
demanda, diferentemente da maneira em que ocorre com a maioria dos bens de
consumo onde se consegue produzir e estocar. Em horrios comuns do dia as usinas
principais, geralmente de maior porte, mais eficientes e de operao contnua geram
energia sozinhas para suprir o consumo. Elas possuem capacidade para manter esse
fornecimento ininterruptamente mas quando h uma busca simultnea em massa por
energia suas capacidades de produo so excedidas, momentos do dia onde ocorrem
picos de demanda, o horrio do final da tarde no dias teis o principal pois indstrias
ainda esto operando, muitos trabalhadores esto chegando em casa e ligando
televises, chuveiros eltricos, aparelhos de ar-condicionado, alm de ser o incio do
horrio que demanda iluminao artificial. Nessas situao, para garantir o
fornecimento de energia entram em cena outras usinas menores, para suportar o
excedente de demanda. Essas usinas secundrias so em sua maioria de menor porte e
menos eficiente e por isso ficam desligadas na maior parte do tempo sendo apenas
acionadas quando precisam inteirar a produo [6].
At 2012 este setor concorria em livre mercado pois possuam autonomia para
negociar preos mas desde ento passaram a ter seus valores praticados pela agncia
reguladora.
!14
-
1.1.1.Energias Renovveis
A preocupao com a sade do meio ambiente levou a alteraes na cultura de
produo e consumo pois abriu uma janela pros impactos prejudiciais que a m
utilizao de recursos naturais podem causar ao bem estar do ecossistema. Assuntos
como reciclagem, emisso de gases poluentes, economia de recursos entraram em pauta
com substancial importncia na vida cotidiana quanto na indstria.
O sistema eltrico no foi projetado para energias renovveis pois elas so
intermitentes, no podem operar em fornecimento contnuo devidos a externalidades.
Para fornecer energia ininterruptamente usinas com melhores rendimentos e maior
inrcia como hidreltricas, nucleares e carvo funcionam sem parar injetando energia na
rede e em momentos de picos de demanda so acionadas outras fontes de energia menos
eficientes ou menos previsveis [6]. As duas tabelas a seguir demonstram a participao
por fonte de energia na produo mundial.
Ano Total Combustvel Hidreltrica Nuclear Elica Solar Outras
2012 22.694.538 15.752.677 3.750.646 2.460.301 521.887 95.122 113.905
2013 23.467.300 16.222.700 3.890.291 2.478.918 645.840 136.468 93.083
2014 23.949.499 16.422.580 3.992.528 2.535.642 708.050 185.469 105.230
2015 24.321.638 16.595.466 3.978.091 2.569.890 826.098 250.639 101.454
Ano Total Combustvel Hidreltrica Nuclear Elica Solar Outras
2012 100,00% 69,41% 16,53% 10,84% 2,30% 0,42% 0,50%
2013 100,00% 69,13% 16,58% 10,56% 2,75% 0,58% 0,40%
2014 100,00% 68,57% 16,67% 10,59% 2,96% 0,77% 0,44%
2015 100,00% 68,23% 16,36% 10,57% 3,40% 1,03% 0,42%
!15
Tabela 1: Produo mundial de energia eltrica [7]
Tabela 2: Mix da produo mundial de energia eltrica [7]
-
A produo primria de energia em 2015 superou 24.000.000 Gigawatt-hora,
mais de 7% acima do resultado de 3 anos antes. Energias tradicionais como
combustvel, nuclear e hidreltrica apesar de estarem crescendo relativamente aos anos
anteriores esto perdendo espao na participao total para formas de energia
renovveis como a elica e solar que cresceram 58,29% e 163,49% respectivamente
entre 2012 e 2015.
Os prximos tpicos sero dedicados a expr as definies das formas
renovveis de energia eltrica de acordo com o Atlas de Energia Eltrica [8].
1.1.1.1.Solar
O Sol irradia sobre a superfcie terrestre todos os dias, ele a fonte de calor que
permite a vida no planeta sendo indiretamente responsvel por quase todas as formas de
energia renovvel: hidrulica (evaporao), biomassa (fotossntese) e elica. O
aproveitamento da energia solar costuma aparecer no modo trmico ou fotovoltaico. A
primeira forma utilizada para aquecimento de gua principalmente em residncias mas
pode ser muito til em alguns segmentos comerciais. Coletores instalados nos telhados
captam calor dos raios solares e so transmitidos para reservatrios de gua. Para se
obter eletricidade a partir da incidncia direta do sol necessrio ter um sistema
fotovoltaico. Placas instaladas nos telhados, captam raios solares e por meio de
materiais semicondutores e convertem em energia eltrica. H ainda uma terceira forma,
menos utilizada que so os concentradores solares onde h um disposio de materiais
espelhados para refletir raios de sol e concentrar em uma rea menor para gerar vapor e
consequentemente energia. Essa ltima no to difundida quanto as duas primeiras
pois necessita de grandes reas enquanto as duas primeiras aparecem majoritariamente
em telhados de casas.
!16
-
1.1.1.2.Elica
A energia elica aquela captada atravs das correntes de ar. Grandes turbinas
so movidas a partir da fora do vento e convertem energia cintica em eletricidade.
Representa uma forma muito limpa de energia no entanto, diferente do sol que incide
sobre todos os locais do planeta, ela se restringe apenas a localidades com alta
incidncia de vento. Entre os principais impactos negativos h o rudo que pode ser
gerado por algumas turbinas e o impacto visual que grande fazendas podem despertar.
1.1.1.3.Biomassa
a energia eltrica derivada da queima de recursos orgnicos. uma forma
indireta de energia solar pois convertida em energia qumica, atravs da fotossntese,
base dos processos biolgicos de todos os seres vivos. Sua principal fonte natural o
bagao da cana-de-acar graas ao cultivo extenso do setor aucareiro e evoluo nos
processos de transformao. As principais desvantagens so baixa eficincia, os custos
de transportes elevados e impactos ambientais associados monocultura, perda de
biodiversidade e utilizao de defensivos agrcolas.
1.1.1.4.Pequenas Centrais Hidreltricas (PCH)
As grandes usinas hidreltricas so responsveis pela fatia majoritria da
produo nacional de energia. Isso ocorre a partir da queda dgua de grandes barragens
construdas ao longo de fluxos hdricos. Para transformar essa energia em eletricidade
utilizada um turbina acoplada a um gerador. As PCHs operam de forma similar s
grandes usinas mas possuem versatilidade maior de implantao, podendo-se situar ao
longo de pequenos rios o que aumenta seu potencial de instalao para gerao
distribuda e apresenta menor impacto ambiental pois diferente das grandes usinas no
!17
-
h inundao de grandes reas, disseminando a fauna e flora, desbalanceado o
ecossistema no entorno e expulso das populaes ribeirinhas.
1.1.2. Custos de produo
A rede energtica precisa de confiabilidade, de acesso a energia durante todo o
decorrer do dia. O uso de energias intermitentes, que no conseguem funcionar sem
interrupes, no podem ser o cerne da rede pois so cclicas de acordo com recursos
naturais como incidncia solar, ventos, etc. Apesar de no poderem ter o protagonismo
central, elas podem ser essenciais como fontes complementares para atender expanses
gerais de demanda ou momentos de pico "j que os perodos de estiagem que
prejudicam a produo das grandes usinas hidreltricas coincidem com os perodos de
maior produo de energia elica, solar e de biomassa [9]. A figura 2 apresenta um
grfico a respeito dos custos de produo por capacidade de diferentes fontes de
energia.
!18
Figura 2: Investimentos para energias renovveis
-
O investimento necessrio para a instalao de fontes de energias renovveis
maior para a fotovoltica e menor para elica [10] . As pequenas centrais hidreltricas
apresentam ganhos de escala para maiores quedas dgua ento o potencial hdrico
determinante para o dimensionamento do projeto de instalao.
Como apresentado na figura 3, apresentando a tarifa por custo de energia, quanto
maior o custo de implantao maior o preo da tarifa da energia, para obter retornos
sobre o investimento. Por esse motivo a tarifa da energia fotovoltica 40% maior que a
de pequenas centrais hidreltricas devido ao custo mais elevado de implantao. Apesar
do custo total da energia elica ser menor que das pequenas centrais hidreltricas, as
tarifas da segunda so menores devido o setor energtico nacional ser altamente
dependente das fontes hdrica. A produo de energia fotovoltaica perde atratividade
frente as outras quando a escala de produo cresce.
!19
Figura 3: Custo de energias renovveis [10]
-
1.2. TRANSMISSO
O sistema de transmisso o elo entre a a gerao e distribuio [4], o
responsvel por transportar energia para que o produto possa chegar ao consumidor
final. As linhas de transmisso no territrio nacional operam em voltagens altas e so
utilizadas para interligar usinas que geralmente ficam a enormes distncias das
distribuidoras e do centro consumidor atravs de altas tenses para atenuar perdas. Para
ligar os geradores com as distribuidoras a voltagem elevada a nveis de 230.000 volts
para adentrar as linhas de transmisso. A vantagem desse processo que elevando a
voltagem se diminui a corrente eltrica e consequentemente atenua as perdas de energia.
Esse setor a rota nica entre gerao e consumidores, uma interrupo nas linhas de
transmisso podem causar desabastecimento a grandes reas como cidades, at estados.
O sistema de transmisso nacional conta com 134.765 km de extenso, valor que
deve crescer 15% at 2019 [11].
1.3. DISTRIBUIO
O segmento de distribuio definido como o componente do setor eltrico
responsvel por entregar energia ao consumido final [12]. Este setor recebe energia de
alta tenso das linhas de transmisso e responsvel por distribuir de forma mais
pulverizada aos clientes de mdio e pequeno porte. So responsveis pelas redes de
baixas tenses, que atravs de postes comuns de rua entregam energia s residncias.
O setor de distribuio o mais visvel ao consumidor, pois so as distribuidoras
as responsveis pela entrega, reparo e cobrana da energia eltrica.
Diferentemente do sistema de transmisso de energia, na competncia de
distribuio a ANEEL [13] define duas classes separadas de perdas:
!20
-
Perdas Tcnicas: aquelas inerentes a dissipao de energia no transporte em
cabos e outras perdas por consumos em equipamentos da rede.
Perdas No Tcnicas: correspondem parcela de energia que foi perdida por
furtos de energia, popularmente conhecidos como gatos, adulterao nos
dispositivos de medio, erros de aferio e erros de faturamentos, etc.
O setor de distribuio a etapa final entre gerao de energia com o
consumidor final. Retratando como uma analogia com bens de consumo mais tangveis,
as distribuidoras so como as lojas fsicas frequentadas para adquirir produtos. As
empresas fabricam seus produtos nas indstrias, geralmente em localidades remotas seja
por incentivos fiscais, ou baixos custos de terrenos, vende-os a lojas prximas ao
mercado consumidor e s ento so repassadas a clientes interessados. Na analogia
anterior pudemos demonstrar que as etapas das dinmicas dos mercados de bens e de
energia apesar de parecerem completamente distintos so essencialmente semelhantes.
1.4. COMERCIALIZAO
H dois mercados distintos de comercializao de energia eltrica, um livre e
outro regulado [14].
O Ambiente de Contratao Regulada o mais comum, onde pertence maior
parte das unidades nacionais. Neste setor o consumidor est a amarrado a contratao
energtica ao distribuidor local, que possui concesso daquela rea.
J no Ambiente de Contratao Livre h liberdade para escolher de onde ir
comprar energia. Se contrata diretamente com os agentes de mercado autorizados pela
ANEEL, que concorrem pela captura dos clientes em um mercado competitivo o que
deixa espao para negociao de preos entre ambas as partes. Diferentemente do
ambiente regulado, o consumidor no adquire energia com a distribuidora local, e sim
!21
-
com a empresa de sua escolha, no entanto, pago distribuidora uma taxa pela
utilizao de infraestrutura e a parcela relativa ao consumo que se destina ao agente
contratado. No entanto, no pode ser usufrudo por qualquer tipo de consumidor, para
poder adentrar a contratao livre deve-se possuir um consumo superior a 3.000 kW
para ter o direito de negociar a compra de qualquer fonte de energia, ou clientes que se
encontram entre 500 kW e 3.000 kW podem consumir livremente apenas adquirir de
fontes alternativas.
1.4.1.Conta de Energia
Em cada ponto de cobrana h um relgio marcando o consumo de energia.
Mensalmente os valores so aferidos manualmente por agentes das distribuidoras para
avaliar o nvel utilizado no ms corrente. A cobrana de energia realizada de acordo
com a quantidade de kWh consumida. Para fins de cobrana da fatura realizado um
clculo simples da quantidade de energia consumida multiplicada pela tarifa por kWh
acrescido da incidncia de alguns tributos, como a Contribuio para Iluminao
Pblica, o Imposto de Circulao sobre Mercadorias e Servios (ICMS), ou acrscimos
devidos s bandeiras tarifrias. Ao fim de cada ms so emitidas s residncias contas
de energia eltrica, popularmente referenciadas como conta de luz, cobrando o valor a
ser pago pelo consumo daquele ciclo de acordo com a leitura realizada no relgio de
energia.
1.4.1.1.Bandeiras Tarifrias
O sistema de produo de energia eltrica nacional majoritariamente
hidreltrico ento fica completamente dependente das condies naturais como
ocorrncia de chuvas e nveis dos rios. Quando as condies para produo esto
!22
-
desfavorveis, se busca frear o consumo para racionar energia eltrica e previnir uma
escassez completa.
A melhor forma de influenciar os clientes para economizar energia impactando
financeiramente. Desde 2015 foi introduzido o sistemas das bandeiras tarifrias onde a
cobrana de energia pode incorrer em adicionais dependendo das condies de gerao
presentes. A ANEEL divide o sistema em 3 cores:
Bandeira verde: condies favorveis produo, no h adicional.
Bandeira amarela: condies de gerao menos favorveis, acrscimo de R$
0,010 por kWh consumido.
Bandeira vermelha - Patamar 1: condies mais custosas de gerao,
acrscimo de R$ 0,030 por kWh consumido.
Bandeira vermelha - Patamar 2: condies ainda mais custosas de gerao,
acrscimo de R$ 0,050 por kWh consumido.
Quanto mais desfavorvel est a produo mais alta fica a conta ento se v um
movimento de alterao nos perfis de consumo, estancando suprfluos e coletivizando o
uso de aparelhos de alto consumo.
A cada ms a cor da bandeira renovada, podendo mudar ou permanecer
inalterada.
1.4.1.2.Tarifa Branca
A partir de 2018 os consumidores passaram a ter uma outra opo no consumo
de energia. Os interessados tm a possibilidade de substituir a cobrana da tarifa fixa
convencional pela tarifa branca, um sistema onde o valor da energia varia dependendo
do dia da semana e do horrio. Os preos entre 18h e 22h nos dias teis so mais caros,
com a ideia de incentivar o desvio do consumo para horrios fora de pico. [16]
!23
-
A introduo de uma nova modalidade de tarifao de acordo com a demanda j
uma evoluo buscando balancear a procura por energia ao longo do dia. Mas este
mtodo baseado em horrios fixos de acordo com dados histricos, apenas com uma
evoluo tecnolgica de automao de rede ser possvel ter esta funcionalidade em
tempo real.
!24
-
2.SMART GRID
O sistema eltrico desempenha um servio essencial sociedade. Grandes
poderes requerem grandes responsabilidades e este o motivo pelo qual a rede est
passando por uma transformao visando atender o desafio energtico. As necessidades
so grandes, o novo cenrio de consumo requer mudanas na estruturao da rede de
forma a torn-la mais confivel, segura e eficiente. O progresso do uso de equipamentos
eltricos e eletrnicos ampliou a demanda por consumo de eletricidade mas a indstria
de energia eltrica no acompanhou a evoluo de consumo e se encontra desatualizada
com as necessidades correntes.
O termo Smart Grid foi cunhado por Amin e Wollenberg [17] para descrever
uma nova forma de combinar tecnologias visando conceber uma rede de distribuio de
energia integrada com o mercado desde a produo a at o consumo. Compreende o
conjunto de sensores, atuadores, equipamentos, softwares de monitoramento e gesto
que buscam integrar a rede para fornecer energia de maneira mais confivel, segura e
eficiente. Abrange ainda a introduo de fontes de energia renovveis como solar e
elica que por questes naturais tem produo instvel e no podem ser previstas.
O termo Smart Grid no facilmente definido, pois no representa uma coisa s,
e sim um conjunto de infraestrutura e tcnicas para a gesto do sistema eltrico [18].
Muitas so as maneiras de definir o conceito de uma rede inteligente mas todas
convergem para um sistema de comunicao na rede de energia que permite a troca de
informao e auxilia na comunicao e controle holstico da rede.
!25
-
2.1. MEDIO INTELIGENTE
A propriedade determinante para configurar qualquer tipo de sistema como
inteligente a presena de informao. O modelo em que a rede eltrica foi estabelecida
limita os dados tangveis s distribuidoras por ser um fluxo unidirecional de entrega, a
distribuidora prov energia mas no consegue aferir dados pela rede. O grande avano
tecnolgico e a implementao de um modelo inteligente se d a medida em que se
altera a relao provedor x consumidor introduzindo um modelo que incorpora ambas as
partes em uma rede de comunicao.
O padro, consolidado h dcadas depende de operaes manuais in loco:
manutenes, reparos, aferies, com interferncia humana muito presente. A grande
evoluo que apareceu para quebrar o paradigma do modelo de rede foi em transformar
um sistema que era puramente de entrega de energia eltrica em uma estrutura de
informaes.
A infraestrutura que permite a integrao avanada da rede eltrica um sistema
de medidores inteligentes, redes de comunicao e sistemas de gerenciamento de dados
que permite a comunicao bidirecional entre distribuidoras e clientes [19]. A pea
chave para implantar esse modelo foi o desenvolvimento de um medidor inteligente,
uma nova tecnologia para substituir os vulgarmente conhecidos relgios de luz que
dentro de suas inovaes permitem que a distribuidora e cliente troquem fluxo de
energia assim como informaes de status tanto no sentido distribuidora para cliente,
quanto no inverso.
As vantagens desse modelo bidirecional so vastas, muitos processos tem a
oportunidade de serem aprimorados e novos modelos de mercado de surgir. A novidade
de receber informaes em tempo real admite uma facilidade de implantar um sistema
!26
-
central com funcionalidade para processamento de dados, monitoramento e controle. A
recepo de informaes em tempo real dos status da rede viabiliza uma viso holstica
das condies de equipamentos, indicadores de performance e demanda instantnea.
Esse novo tipo de tecnologia trouxe consigo uma pacote de vantagens que iro
impactar positivamente o funcionamento da rede eltrica. Das funcionalidades
disponveis pode-se citar as mais crticas como a possibilidade da medio de consumo
em curtos intervalos de tempo, atuao em cortes e relaxamentos de energia de maneira
remota e viabiliza a comunicao em duas vias entre cliente e distribuidora abrindo as
portas para um novo perfil consumidores energticos residenciais.
2.2. CASAS INTELIGENTES
A evoluo da rede no se limita apenas s centrais de distribuio, subestaes,
linhas de transmisso, sua transformao alcana at o interior das residncias.
Computadores, laptops, celulares e televises j se comunicam por uma rede privada
configuradas dentro dos limites residenciais chamada de Home Area Network (HAN)
para simplesmente interconectar os diversos dispositivos com a internet . A estrutura se
baseia em dispositivos locais conectados a um roteador que atua como um portal que
interliga a rede local com a internet. A ideia das casas inteligente que haja a mesma
formao de redes e comunicao mas entre aparelhos, dispositivos e eletrodomsticos
com a rede eltrica.
O funcionamento eficaz no ambiente do consumidor depende de outra
transformao na indstria que foge diretamente competncia do sistema eltrico. O
conceito de casa inteligente foi desenhado considerando uma evoluo nos dispositivos,
aparelhos, eletrodomsticos e veculos que utilizam energia eltrica e integrao com a
Internet das Coisas. A funcionalidade de se conectar a uma rede hoje existe apenas para
!27
-
aparelhos que se comunicam com a internet. No entanto, o perfil de bens essenciais a
serem integrados rede eltrica so completamente diferentes da internet, so aparelhos
que possuem grande consumo de energia, em geral eletrodomsticos como mquinas de
lavar roupa, geladeiras, ar-condicionados [20]. As necessidades do tipo de comunicao
tambm diferem pois computadores, smartphones possuem baixa autonomia de bateria e
necessidade de alta banda de informao por trabalhar com arquivos grandes, na
grandeza de gigabytes. J os dispositivos do cotidiano domstico tem um perfil
completamente diferente, precisam apenas utilizar uma pequena faixa de banda pois so
apenas dados simples a serem enviadas mas com disponibilidade constante.
Apesar das novas funcionalidades, os consumidores so os responsveis pela
execuo dos benefcios permitidos pelo sistema da casa inteligente. A maior barreira
para a alterao dos hbitos de consumos a falta de conscincia sobre o perfil de
utilizao. Os consumidores utilizam energia sem saber ao certo os maiores ofensores
de consumo. A informao que chega ao consumidor a utilizao total no final do
ms. Com informaes detalhadas de aparelhos e horrios de maior consumo o cliente
pode mudar seu comportamento para reduzir o valor da sua conta [21].
Gesto no lado da demanda um conjunto de incentivos e prticas que as
companhias de fornecimento promovem para melhorar o aproveitamento dos recursos
energticos apenas alterando o comportamento de consumo e tornar a rede mais
eficiente sem alterao no nvel de produo [22]. Com dispositivos domsticos
interligados o usurio poder visualizar desempenho, controlar o funcionamento e
ajustar suas configuraes. Um painel gerencial facilitar ao usurio acompanhar seu
perfil de consumo, servindo de informao para uma utilizao mais consciente de
energia. A integrao da casa inteligente pode ser vista no esquemtico da figura 4.
!28
-
A informao de energia que flui da distribuidora para as residncias podem ser
manipuladas atravs de um sistema de gerenciamento de energia domstico (EMS), que
permite a visualizao de maneira fcil e intuitiva em dispositivos pessoais. Um EMS
domstico permite o acompanhamento do uso de energia em detalhes alimentado o
usurio com informaes sobre seu perfil de consumo para auxiliar um melhor uso da
energia promovendo economia. Com o sistema de tarifao de acordo com a demanda
de energia o EMS tambm permite o monitoramento de informaes em tempo real e os
nveis de preo para que se possa direcionar o consumo a momentos onde a energia est
mais barata. possvel configurar os equipamentos para que operem em momentos
especficos de demanda, por exemplo sinalizar aparelhos de ar-condicionado a desligar
quando a energia ficar cara ou configurar uma mquina de lavar roupas a ligar
automaticamente de madrugada quando a energia est mais barata.
De acordo com [23] o sistema de gerenciamento local consiste no fornecimento
de informaes que facilitam o monitoramento, controle e planejamento do consumo a
partir das seguintes funcionalidades:
!29
Figura 4: Casa Inteligente [23]
-
Auto-configurao - a rede detecta a presena de qualquer novo dispositivo
conectado promovendo fcil instalao e integrao.
Monitoramento fcil - a conexo de todos os dispositivo em uma mesma rede
permite o acesso a informaes gerais e detalhada a respeito do consumo
podendo estudar o prprio perfil para alterar hbitos e economizar energia.
Controle remoto - com todos os dispositivos conectados possvel ter a viso
de cada um individualizado e que sejam controlados remotamente.
Planejamento inteligente - possvel planejar o consumo para momentos de
pico, alterando automaticamente o perfil nessas ocasies para reduzir o
consumo.
2.3. AUTOMAO DA DISTRIBUIO
O medidor inteligente foi a pea fundamental que permitiu a evoluo da rede de
fios eletrizados para um sistema informao. Para os usurios, ficar disponvel a leitura
em tempo real do consumo, possibilidade de integrar sua gerao rede e a visualizao
do perfil de consumo incentivando o uso racional de energia. No lado das
concessionrias, h uma recepo passiva de dados que permite mapeamento da rede e
gerenciamento de falhas e quedas de energia, gesto de ativos, e um servio de melhor
qualidade e confiabilidade [24].
O Departamento de Energia dos Estados Unidos investiu 7,9 bilhes de dlares
no decorrer de 7 anos [25] em projetos de implementao de redes inteligentes
subdividido em sistemas de transmisso, sistemas de clientes, medidores inteligente e
automao da distribuio.
!30
-
2.3.1.Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
A fim de ter uma rede estruturada e integrada, o sistema de distribuio de
energia deve contar com tecnologias e infraestrutura que permitem supervisionar,
avaliar e controlar o servio de maneira segura, confivel e eficiente. SCADA um
sistema de processamento e controle onde sensores e equipamentos so integrados
central responsvel pela tomada de decises e superviso da rede. Nesse ncleo est o
sistema responsvel pelo processamento de todos os dados transformando-os em
informaes para serem utilizadas. Todos os dados so analisados e processados para se
tornarem informao para auto-ajuste de elementos da rede [26].
A malha eltrica possui magnitudes imensas, a inciativa de monitorar e controlar
a rede vai impactar o volume de dados trafegado. Cada residncia contar com seu
prprio medidor inteligente, pontos dispersos do sistema de distribuio contaro com
sensores para medir nveis de voltagem, equipamentos enviaro seu status de
funcionamento e diversos indicadores de servio. O processamento e anlise de intensos
volumes de dados sobre o status da rede se torna vivel apenas pelos uso dos benefcios
das tecnologias de bancos de dados aliadas s de armazenamento [1].
2.3.2.Gesto de Interrupes
Nenhum projeto, por melhor planejado e executado opera completamente sem
falhas. Naves da NASA tem problemas em lanamento, estdios milionrios aparecem
com problemas de estruturas, barragens cedem. A ocorrncia de falhas certa, o que
define um bom projeto reduzir ao mximo episdios dessa natureza e agir
eficientemente para contornar erros quando aparecerem.
Na configurao atual da rede eltrica a viso do status de funcionamento em
tempo real inexistente ento no possvel para a central identificar falhas no
!31
-
fornecimento remotamente. Isso significa que as distribuidoras so reativas, elas atuam
apenas a partir da reclamao de clientes. O processo :
Ocorre a falha
Clientes ligam para a distribuidora para notificar a interrupo no
fornecimento da energia
Distribuidora envia equipe para o local para avaliar e consertar os danos
Fornecimento reestabelecido
Ento desde a ocorrncia de uma falha at o incio do reparo h diversas etapas
intermedirias que despendem tempo e capital. O intervalo de tempo entre interrupo
at a chegada da informao distribuidora uma desvantagem na corrida do reparo.
No s no quesito de tempo, mas no mrito de informao. Queixas submetidas via
telefone no tm competncia de diagnstico. Ento as equipes de campo so
despachadas ao local do reparo j partem a um passo atrs pela insuficincia de
informao. A operao in loco necessita passar antes por uma etapa de diagnstico,
para aferir o que ocasionou o erro que afetou a regio. S aps todas essas etapas
completas que de fato possvel agir e reparar, restabelecendo o fornecimento de
energia na localidade.
Tecnologias de automao do sistema de distribuio permitem detectar,
localizar e diagnosticar falhas, retirando a dependncia da atuao de clientes para
comunicar esses eventos. Mas antes mesmo de necessitar de interferncia humana, h
um recurso de agir remotamente para atenuar o impacto a muitos clientes. As
Tecnologias de Localizao e Isolamento de Falha e Recuperao do Servio (FLISR),
podem operar de forma autnoma (figura 5) para recuperar o fornecimento de energia a
muitos locais impactados a medida em que:
!32
-
O sistema localiza a falha a partir de sensores de rede localizados na fiao de
distribuio e comunica as condies central de operao.
Chaves so abertas para isolar a rea
A rede fecha outra chave que j se encontrava aberta, conectando a rea
afetada a redes vizinhas, reenergizando essa poro da rede mesmo com a
falha ainda existente.
A automao do sistema de informaes da rede acelera os processos de reparo e
restaurao permitindo informao mais acurada s equipes de operaes. Estas
utilidades impactam em ganhos financeiros e sociais a medida em que:
Reduz custos de transporte - cada ordem de servio est relacionada a um
deslocamento de equipe para a realizao da tarefa. A possibilidade de reduzir
atuao humana sobre falhas aliada otimizao do envio de equipes
munidas de informaes detalhadas a respeito do status, deslocando-as ao
local com maior assertividade reduz custos de transporte associados ao
cumprimento de cada ordem das servio e ainda reduz a emisso de gases
poluentes sobre a atmosfera a medida em que se utiliza menos combustvel.
A identificao de falhas proativamente, reduz a necessidade de servios de
atendimento ao cliente e oferece uma eficincia superior do servio prestado,
aumentando a satisfao do cliente.
!33
Figura 5: Ocorrncia de uma falha e as manobras para restaurao do fornecimento [27]
-
Os servios de falhas foram enormemente impactados pelas novas tecnologias,
trazendo vantagens aos clientes, reduzindo a ocorrncia de faltas de fornecimento e o
tempo mdio das ocorrncias. Alm disso, h uma reduo de custos operacionais com
as novas tecnologias auxiliando as equipes de campo a serem mais eficientes.
2.3.3.Volt/Var
Potncia uma medida que demonstra quantidade de energia em um intervalo de
tempo. O uso do termo muito difundido no dia-a-dia quando se busca especificar: a
potncia de um carro, de e uma lmpada. Seu uso em eletricidade um pouco mais
complexo sendo separada separada em 3 formas distintas:
Potncia ativa - toda a parte da potncia que o circuito utiliza de fato para
dissipar energia e realizar trabalho. A parte resistiva do circuito a
responsvel por essa parcela da potncia.
Potncia reativa - a parcela que entra no circuito devido a armazenamentos
de energia nas partes indutivas e capacitivas do circuito. Ela no realiza
trabalho.
Potncia aparente - o resultado da soma vetorial das potncia ativas e
reativas. Este tipo de potncia utilizada para dimensionar o fornecimento na
rede pois mesmo a parte reativa no produzindo trabalho, essa potncia ainda
deve ser fornecida ao circuito.
Uma forma eficaz de garantir funcionamento eficiente controlar a voltagem
fornecida e seu impacto na potncia reativa. O sistema SCADA coleta informaes dos
status de diversos equipamentos e determina a melhor ao a ser tomada no momento. A
reduo de perdas de energia na fiao aumenta a eficincia da energia produzida, e
!34
-
consequentemente diminui a necessidade de gerao, pois mais energia est sendo
entregue sem alterao na produo.
Apesar da vantagem em existir um processo eficiente de monitoramento e
recuperao em caso de falhas, o ideal prevenir para que elas nunca ocorram. Existem
fatores externos que no se pode controlar como, desastres naturais, colises em postes,
etc. No entanto existem algumas variveis que podem ser manipuladas para promover o
fornecimento contnuo e eficiente.
A variao da carga ao decorrer do dia causa alteraes no sistema que pode
levar a condies de operaes indesejveis. Este sempre foi um tema de preocupao
das distribuidoras mas a falta de um meio de comunicao entre consumidor e
fornecedor no permitia uma apurao das informaes necessrias para a regulagem
em tempo real. Com a crescente demanda por energia eltrica esta questo recebeu mais
destaque e as tecnologia de comunicao permitiram obteno das informaes
necessrias para atuar em tempo real, de forma mais rpida e segura [28].
O controle da potncia reativa (Volt/VAr) um fator crtico pois responsvel
por promover eficincia rede eltrica. Ajustando os nveis de voltagem os aparelhos
atuam com menor perda de energia e h uma economia de consumo sem que haja
mudana no perfil de por parte do cliente. A introduo dos medidores inteligentes abriu
uma janela para visualizar o status da rede e utilizando capacitores e reguladores de
voltagem possvel reduzir demandas de pico com maior eficincia, utilizando de
comunicao sem fio e lgica de software para reduzir variaes no sistema.
O fator de potncia uma medida que indica a eficincia energtica. Seu valor
a razo KW/KVA (quilo watt por quilo volt ampre) e dado pela diviso entre potncia
ativa e potncia aparente possuindo valores entre 0 e 1. Quanto mais prximo o
!35
-
resultado est da unidade mais eficiente a energia pois a carga no sistema
majoritariamente resistiva, produzindo trabalho. A inversa tambm verdadeira,
quanto mais perto o fator est de 0 maior a parcela reativa da potncia sendo menos
eficiente pois se est fornecendo energia que no realiza nenhuma forma de trabalho.
2.3.4.Monitoramento dos Equipamentos
Implementar uma rede conectada requer grandes investimentos em
equipamentos e uma grande dependncia em suas respectivas performances. Se
despende uma grande quantia de capital no processo de automatizao e comunicao
entre equipamentos, e uma boa estratgia utilizar-se desse recurso para monitorar os
status de funcionamento dos equipamentos. A central de processamento recebe
informaes contnuas sobre o desempenho geral da rede, e tambm status de variveis
operacionais de equipamentos retornando em caso de avaria se deve haver alguma
alterao remota em sua configurao ou se precisa enviar uma equipe de operaes
para reparar ou trocar uma pea. Esse artifcio permite saber se os equipamentos esto
operando corretamente, avaliar parmetros indicadores de depreciao e utilizar dessa
informao para planejar manutenes e eventuais trocas.
A viso contnua dos status dos equipamentos traz benefcios tanto para o cliente
quando para a distribuidora. Quando no se tem informaes, inspees devem ser
feitas presencialmente, e isso significa custos, tempo e pessoas. Alguns ajustes simples
podem ser feitos remotamente por configuraes na rede. Tendo uma viso de seu status
diretamente da central se direciona quais equipamentos definitivamente necessitam de
operao presencial e qualquer reparo se passa com mais informaes. Manter
equipamentos em melhores condies tem por impactos positivos:
!36
-
Reduo de falhas: manuteno em dia diminui propenso a falhas, mantendo
a operao da rede mais confivel com menor probabilidade de ocorrncia de
transtornos de operao.
Reduo de reparos: devido ao monitoramento e anlise contnua e detalhada
possvel diagnosticar realmente quais equipamentos necessitam de reparo,
reduzindo servios de campo desnecessrios.
Reduo de trocas: mantendo as condies de operao estveis por reparos
direcionado se reduz a ocorrncia de falhas, prolongando o tempo de vida e
consequentemente a necessidade de troca.
Atividades mais rpidas: a viso da central sobre os status de operao dos
equipamentos permitem ajustes remotos de variveis simples e disponibiliza
informaes quando necessrias a equipes de campo para uma atuao mais
assertiva.
Reparo tem como principal utilidade prevenir falhas para manter os
equipamentos em funcionamento. Analisando continuamente o status, softwares de
diagnstico disponibilizam uma viso proativa de atuao. Reparos preventivos so
preferenciais aos corretivos, melhor consertar uma pea para que ela se mantenha em
funcionamento do que agir apenas quando ocorre um erro e j se passou por grande
inconvenincias e perda do servio.
Tendo mais informaes e sendo mais assertivo nas operaes de reparo, se
reduz a quantidade de ordens de servio, impactando diretamente custos pois se diminui
as necessidades de mo-de-obra, gastos com combustvel e com a aquisio de ativos
substitutos pois reparo com qualidade aumenta o tempo de vida dos equipamentos
reduzindo a necessidade de aquisio de substitutos.
!37
-
Do ponto de vista do cliente, uma rede melhor conservada opera de maneira
mais confivel. O monitoramento e reparo eficiente dos equipamentos acarreta em
menos falhas, aumentando o grau de satisfao e reduzindo inconvenincias. E quando
ocorrem, ainda h ganhos pois a operao feita com mais informaes e mais objetiva,
restaurando o funcionamento em menos tempo.
O progresso tecnolgico da rede permite novas funcionalidades, impondo maior
competncia aos processos, implicando num consumo mais eficiente. Todas as
evolues apresentadas neste captulo so inerentes ao consumo, ou distribuio, o
desenvolvimento holstico ocorrer a partir do momento em que se alia essas vantagens
com a introduo de mudanas estruturais no sistema de gerao.
!38
-
3.GERAO DE ENERGIA DISTRIBUDA
Como descrito no captulo sobre o mercado de energia atual, o modelo de
implantao escolhido na poca do desenvolvimento da rede foi de plantas
centralizadoras da produo em locais distantes transmitindo a distribuidoras que por
sua vez entrega ao consumidor. Esse modelo centralizado de produo est
desatualizado, ele era til em uma poca onde a tecnologia de gerao de pequeno porte
era cara e no se tinha preocupao com fontes de energia renovveis. Atualmente esse
padro est sendo reestruturado para permitir a produo de diversos agentes menores
para complementar a gerao de base, dando origem ao sistema de energia distribuda.
Apesar de cada pas ter suas particularidades econmicas e regulatrias h
alguns itens em comum que podem ser observados [29]:
Incentivo ao uso de energias renovveis e reduo da emisso de carbono.
Viabilidade financeira de energia fotovoltica e elica.
Armazenamento permite desvio de cargas conforme demanda.
Saturao da infraestrutura existente.
Lovins em Small is Profitable [2] definiu trs formas recursos distribudos que
podem deslocar a escala predominante do sistema de eletricidade em direo ao
tamanho da unidade certa para cada tarefa. As principais formas de atender a demanda
adicional de servios eltricos: recursos do lado da demanda (como os servios so
derivados da eletricidade), recursos da rede (como a eletricidade entregue ao
consumidor) e recursos do lado da oferta (como a eletricidade gerada).
No mbito de recursos do lado da demanda h atributos fsicos como a
instalao de baterias ou outras alternativas energticas, a eficincia dos produtos
gerando reduo de consumo para entregar o mesmo servio mas est muito mais
!39
-
vinculado mudanas no comportamento do consumidor em utilizar energia de forma
mais consciente e eficaz.
Os recursos do lado da rede representam a infraestrutura que liga o gerador ao
consumidor final, so os recursos intermedirios que so responsveis por fazer entrega
rpida e segura de energia. Este no um ambiente de consumo, nem de gerao, um
transporte ento sua eficcia est na entrega sem perdas. Controle de voltagem e energia
reativa, eficincia de equipamentos, reduo de roubos e atenuaes da rede so as
formas que a rede de transmisso tem de garantir uma boa performance energtica.
A gerao que cria energia de recursos naturais melhora ao passo em que sua
eficincia de processo aumenta, quando importa energia de outros locais por linhas de
transmisso ou quando tem nova capacidade instalada.
A gerao distribuda, pela proximidade dos locais de consumo, contribui para a
diminuio das perdas tcnicas, alm de mitigar os investimentos na expanso do
sistema de transmisso e distribuio [21]. Segundo Pomilio [30] as redes modernas
retomam a configurao inicial de microrredes locais com pequena potncia para suprir
ampliaes de rede.
O investimento em grandes usinas trazem algumas deseconomias de escala que
no afetam a deposio de pequenas unidades de gerao distribudas. A modularidade
de instalar pequenos pontos de produo energtica oferece uma srie de vantagens
quando comparada s grande usinas. A alternativa de modelo de expanso de rede para
uma gerao distribuda est desenhada na figura 6.
As redes de transmisso possuem extenso imensa, conectam produtores a
consumidores em nvel nacionalidade. um estrutura surpreendente mas que atua com
diversas perdas pelo fato de ter que transportar energia por longas distncias. Como
!40
-
descrito no captulo 2, as usinas geralmente se localizam prximas dos recursos naturais
e consequentemente longe dos consumidores. Essa escolha causa a necessidade da
energia viajar longas distncias passar por distribuidoras e depois direcionadas s
residncias. Segundo o relatrio sistmico de fiscalizao de energia (FiscEnergia) do
Tribunal de Contas da Unio [31] Considerando que o parque hidreltrico brasileiro
capaz de armazenar cerca de 200 TWh em reservatrios, significa dizer que 30% da
capacidade de armazenamento do parque eltrico brasileiro desperdiada nas redes de
distribuio. Esse montante de perdas representa um custo de R$ 15,2 bilhes por ano,
sendo R$ 6,6 bilhes apenas em razo de fraudes, furtos ou falta de medio (perdas
no tcnicas).
Por se localizar perto das redes ou at fazendo parte delas, os sistemas que
contam com gerao distribuda so mais confiveis por fatores de proximidade mas
tambm no mrito de falhas. Um sistema centralizado de gerao muito vulnervel a
!41
Figura 6: Alternativa de aumento na capacidade do sistema [2]
-
nveis ambientais, ao funcionamento do sistema de transmisso e claro prpria
operao. De acordo com Shayani [32] Se a energia for obtida de forma
descentralizada, todas as regies passam a ter igual acesso eletricidade, permitindo
que diversas reas rurais prosperem, aumentando a necessidade de mo-de-obra e,
conseqentemente, reduzindo os problemas sociais das cidades. Esta viso deve ser
contemplada na escolha de uma fonte de energia substituta aos combustveis fsseis. A
falha crtica de operao, ou um acidente nas linhas de transmisso e at um cenrio
mais drstico de um ataque central de distribuio em guerra, derruba o fornecimento
de energia para boa parte do pas e revela sua total dependncia. O ditado popular no
coloque todos os ovos na mesma cesta tambm se aplica ao setor energtico.
A instalao de placas solares e baterias residenciais vem se tornando algo
palpvel com o avano tecnolgico e reduo dos custos de implementao. Mais
importante que isso est a mudana na forma de produo domstica. Antes o que era
apenas uma iniciativa sustentvel prpria, agora realidade distribuda. Sendo um
pequeno produtor de energia, agora, graas ao medidor inteligente e comunicao
bidirecional possvel fornecer energia rede e ser recompensado financeiramente.
A crescente preocupao com o meio-ambiente e a utilizao de energias
renovveis para substituir usinas de combustveis fsseis e poluentes deu ao mercado
uma nova possibilidade de participao domstica na produo de energias renovveis.
Estabelecimentos que decidirem instalar painis solares nos telhados, geradores ou
novas baterias nas paredes podero participar ativamente do mercado de fornecimento e
ainda serem recompensados financeiramente. Hospitais, restaurantes, casas podero
vender energia para a concessionria diretamente para cobrir picos de demanda ou ainda
podem desfrutar do benefcio de armazenamento energia. Ambientes equipados com
!42
-
baterias domsticas tem a convenincia de poder se recarregar quando a rede estiver
ociosa e utiliz-la em momento de pico, possibilitando indiretamente no consumo de
pico com uma tarifa fora de pico.
A possibilidade de gerar e fornecer a prpria energia uma quebra do paradigma
da distribuidora nica central para uma rede de gerao distribuda e uma das
principais funcionalidades da rede inteligente. A possibilidade de atuarem como
vendedores de energia desenvolveu o conceito de prossumidores - juno das palavras
produtores e consumidores - para intitular tradicionais consumidores que produzem ou
armazenam energia de alguma forma e fornecem rede.
Apesar de todos os benefcios que a produo distribuda pode oferecer, h
diversas preocupaes a respeito de como implantar para garantir o funcionamento de
forma correta, eficiente e segura. Um dos principais pontos a respeito da qualidade da
energia entregue, com diversos pequenos produtores espalhados se torna muito mais
complicado avaliar a qualidade da energia que eles esto disponibilizando, isso pode se
tornar um problema. necessria a presena de ferramentas avanadas para controle da
energia entregue com injeo harmnica, controles de voltagem e potncia reativa para
garantir a integrao segura e eficiente com a rede.
Uma regra geral de projetos que quanto maior a escala, h mais capital
envolvido e mais tempo demora para se concretizar. A construo de grandes prdios
requer mais tempo que a de pequenas casas, uma linha de metr demora mais que a
abertura de uma nova rua e o desenvolvimento de um sistema operacional ultrapassa o
investimento de um simples jogo de celular. Lovins [2] definiu trs grandes pontos de
risco que devem ser cuidadosamente elaborados pois so vitais para a vida do projeto:
!43
-
Risco de demanda: projetos de imensa magnitude como a construo de uma
grande usina requer grande tempo de planejamento e posteriormente de
construo. Portanto um planejamento de produo no mdio prazo, aps a
concretizao do projeto e o incio da operao ser um momento
completamente diferente do que era na fase de concepo do projeto. Portanto
uma correta previso da demanda essencial para o sucesso do projeto. Caso
subdimensionado se estar obsoleta j no incio da operao, caso
superdimensionado haver um desperdcio enorme de recursos financeiros.
Risco financeiro: um projeto de grande escala requer um dispndio de grande
magnitude de capital. Empresas tem que pegar emprstimos, avaliar o custo
de capital e estudar o retorno sobre o investimento no longo prazo. Quanto
mais longe o horizonte temporal, maior o risco, ento o fluxo de caixa incerto
no futuro deixa os investidores com um p atrs. H tambm a questo da
deciso de onde investir. Todo dinheiro que est sendo colocado para um
projeto de longo prazo pode ser alocado em outro de curto prazo, mais seguro
com um bom retorno.
Risco de obsolescncia: a partir da concepo do projeto at o incio de
operao uma janela de tempo considervel, h um risco das tecnologias
planejada e utilizadas j se encontrarem em estado de obsolescncia no
estgio de operao. um risco considervel, a indstria tecnolgica se
renova em passos largos.
A implementao de uma gerao distribuda depende das condies de mercado
e regulamentao da cada pas. No Brasil, ela j permitida tendo passado por
significativas mudanas nos ltimos anos.
!44
-
4.O CENRIO BRASIL
4.1.REGULAMENTAO
No ano de 2012 a ANEEL aprovou uma Resoluo Normativa N 482 [33], que
"Estabelece as condies gerais para o acesso de microgerao e minigerao
distribuda aos sistemas de distribuio de energia eltrica, o sistema de compensao
de energia eltrica, e d outras providncias. Foi o marco inicial para o Brasil do
sistema que permite que consumidores possam produzir sua prpria energia atravs de
painis fotovoltaicos ou microturbinas elicas para participar ativamente da rede
eltrica, fornecendo fora produtiva de energia e em troca de compensao na conta de
luz.
Mais recentemente houve a reviso da Resoluo Normativa n 482/2012 pela
Resoluo Normativa n 687/2015 [34] buscando reduzir custos e tempo de implantao
de conexes de micro e minigeraes e aumentar o pblico alvo com maiores
incentivos.
Desde maro 2016 permitido a participao da rede de gerao distribuda para
qualquer fonte renovvel, no apenas solar e elica, interligadas rede atravs da
produo em unidades consumidoras.
Os custos de implementao do sistema em sua unidade residencial de inteira
responsabilidade do cliente, todo custo deve ser despendido pelo interessado. A
integrao ao sistema eltrico e instalao do medidor inteligente, no entanto de
inteira responsabilidade da distribuidora local.
A regulamentao ainda no permite receber remunerao em dinheiro, toda
energia fornecida rede recompensada em crditos de consumo que tem validade de
60 meses ento caso o consumo seja ultrapassado pela produo os crditos so
!45
-
transferidos para ms seguinte. Outra possibilidade, mas disponvel apenas a usurios,
pessoas fsicas ou jurdicas, titulares de mais de uma unidade consumidora o
abatimento do consumo de uma unidade com a produo da outra. Essa vantagem
permite a pessoas fsicas com casas de veraneio que geralmente so locais no litoral
com alta incidncia de sol e vento a produzirem nessas localidades e abaterem em suas
residncias ou empresas a instalarem em uma filial com melhores condies tcnicas,
recebendo o benefcio no CNPJ inteiro. Condomnios tambm podem participar do
sistema sendo a gerao de energia dividida entre as diversos lotes componentes. H
ainda outra forma que a gerao compartilhada onde diversas parte se unem para
instalar um sistema de gerao distribudo o consumidor deve produzir ou armazenar
energia em suas dependncias.
Existe ainda um certo desconforto em investir em fontes de energia fotovoltaicas
residenciais por ser um investimento elevado, mas produzindo energia com as novas
regulamentaes o retorno pode vir em um curto perodo de tempo.
4.2.IMPLANTAO DE PLACA SOLAR
4.2.1.Projeto
A aquisio de placas solares para produo residencial tem recebido incentivos
com a evoluo da rede eltrica. As vantagens financeiras quanto sociais so atrativas
para convencer a instalao de sistemas fotovolticos em residncias. Entre elas
podemos citar a gerao de energia limpa que se alia a reduo nos custos das contas de
luz com a produo prpria e compensao de fatura.
Foi cotada com uma empresa com 25 anos de especializao no ramo de
solues em aquecimento solar, instalaes hidrulicas, eltricas e fotovoltaicas a
instalao de um sistema fotovoltaico em uma residncia no municpio de Bzios, RJ.
!46
-
As variveis de clculo consideradas pela empresa para dimensionamento do
projeto presumiu um consumo mensal de energia de 450 kWh, representativo de uma
famlia de classe mdias alta, para o qual foi considerado um sistema de 3,65 kWp que
se estender por uma rea total de 20 m2.
4.2.2.Custos
A composio dos custos de implementao prev instalao, equipamentos,
servios, frete e incidncia de impostos. O valor total orado para a execuo do projeto
foi de R$31.487,01 e sua composio aberta poder ser vista na figura 7.
4.2.3.Retorno
A produo mensal de energia depende diretamente da intensidade de incidncia
solar. Por esse motivo no vero onde o sol irradia mais forte e o dia tem maior durao o
aproveitamento do sistema fotovoltaico maior quando comparado ao inverno onde o
sol se pe mais cedo. Isso fica visvel no grfico de potencial de produo versus
consumo (figura 8) nos diferentes meses ao longo do ano onde de outubro a maro a
produo ultrapassa o consumo mdio de 450 kWh.
Para calcular o retorno financeiro do investimento foi considerada a taxa SELIC
de 26/02/2018 de 6,65% a.a. A taxa de reajuste do preo da energia utilizada de acordo
com estudos da srie histrica da ANEEL [35] foi de 10,00% a.a.
Em termos tcnicos, est prevista uma depreciao de 0,80% no rendimento do
!47
Figura 7: Custo de implementao de um painel fotovoltaico
-
equipamento de acordo com o fornecedor e uma vida-til de 25 anos que o perodo
coberto pela garantia do fabricante.
No grfico abaixo (figura 9) as barras demonstram os fluxos de caixa de entrada
e sada e a linha representa o VPL.
!48
Consumo Mdio Anual (KWh) 5,400
Mdia de contas (KWh/ms) 450Economia energtica esperada KWh/Ms 456
Retorno mensal (R$/ms) R$307,16
Investimentos (R$) R$31.487,01
Juros considerados (% a.a.) 6.65% a.a
Perda tcnica de rendimento 0.80% a.a
Reajuste da tarifa de energia 10.00% a.a
Perodos 25
Tabela 3: Variveis do projeto
Figura 8: Produo mensal de energia solar
-
Utilizando o clculo do valor presente foi constatado um retorno de 8 a 9 anos.
Dado em conta a vida til de 25 anos dos mdulos fotovolticos, o VPL no ltimo ano
chega em R$84,912.82 demonstrando que vivel instalar um sistema fotovoltaico
residencial, recebendo o retorno do investimento em um curto perodo de tempo.
4.3.PROJETO CIDADE INTELIGENTE BZIOS
As informaes que sero apresentadas nesta sesso foram cedidos pela Enel em
seu relatrio Estudo dos Efeitos da Implementao de Tecnologias de Redes Eltricas
Inteligentes (Smart City) Projeto Cidade Inteligente Bzios [21] atravs do
coordenador do projeto Weules Correia.
O projeto Cidade Inteligente Bzios teve por objetivo implantar uma rede
inteligente na cidade de Bzios, na regio dos lagos no Rio de Janeiro, para servir de
piloto nessa evoluo tecnolgica no Brasil. Sua execuo foi realizada em 8 blocos,
cada um tratando de diferentes temas intrnsecos implantao da rede inteligente.
!49
-US$45.000,00
-US$22.500,00
US$0,00
US$22.500,00
US$45.000,00
US$67.500,00
US$90.000,00
2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 2037 2039 2041
VPL Receita Investimento
Figura 9: Retorno do investimento
-
Automao de redes: este bloco estudou a implementao de um sistema de
automao para diminuir a dependncia de comunicao com o sistema
SCADA. Diferentemente da tendncia de distribuidoras atuarem atravs de
religadores que so onerosos, este projeto teve em seu escopo a preveno
atravs de chaves automticas com uma inteligncia local para maior
eficincia.
Gerao distribuda: este bloco investigou o impacto da incorporao de
pequenas unidades de gerao distribuda na rede.
Iluminao pblica: estudou a as caractersticas tcnicas, operacionais e
econmicas da implantao de novas tecnologias de iluminao pblica ao
longo da cidade.
Medio inteligente: novos medidores foram instalados para integrar novas
unidades rede inteligente introduzindo a comunicao bidirecional e
vantagens operacionais de servios de leitura, corte e religamento e sistema
de compensao para unidades geradoras com novas disposies tarifrias.
Prdios inteligentes: as mudana na rede causam mudanas nos lares. As
residncias passaro por transformaes para maximizar a integrao com
benefcios da rede inteligente.
Integrao e desenvolvimento social: constitui com a integrao com as
comunidades envolvidas formando um canal de comunicao entre prestador
de servio e sociedade a respeito das inovaes trazidas e benefcios
agregados.
!50
-
Telecomunicaes e sistemas: implementao de tecnologias de comunicao
para interligar a rede atravs de diferentes tecnologias. Estas soluo traz a
arquitetura que torna possvel a existncia da rede integrada.
Mobilidade eltrica: um segmento inteiramente dedicado a desenvolver com
tecnologia nacional transportes de natureza eltrica como bicicletas, carros e
at barcos.
O projeto da cidade de Bzios trouxe conhecimento tcnico e cientfico e
infraestruturas utilizadas em pases europeus para avaliar operacionalidade e impactos
no sistema eltrico brasileiro. Diferentemente de redes inteligentes com comunicao
centralizada, este projeto atua apenas com inteligncia local atravs de chaves
automticas introduzindo uma alternativa para sistemas de comunicao de redes
inteligentes.
Os principais benefcios trazidos ao municpio pela mudana tecnolgica entre
rede tradicional para inteligente foram:
Telecomunicaes e sistemas de monitoramento: uso de sistemas avanados
de telecomunicaes permite a automao de processos antes dependentes
diretos da atuao humana. Essa prtica mitiga a queima de combustveis
fsseis de caminhes a medida em que reduz a quantidade deslocamentos de
equipes. No caso da cidade de Bzios, os caminhes ficam localizados no
municpio de Cabo Frio, cerca de 30km de distncia ento a substituio dos
processos por atuaes automticas ou remotas reduz consideravelmente os
gastos com equipes e transportes.
Mobilidade eltrica: a substituio de motores combusto por eltricos
reduz as emisses de gases carbnicos prejudiciais a atmosfera e efeito estufa.
!51
-
Avaliando a cadeia total da produo at consumo de combustveis fsseis
pode-se citar tambm a contaminao de solos e lenis freticos em
vazamentos, reduo da circulao de caminhes tanque e acidentes
envolvendo carga de origem combustvel.
Gerao distribuda: o uso de tecnologias solares e elicas trazem diversos
benefcios para a gerao de energia eltrica pois so fontes de energia
limpas, sem emisso de gases poluentes ou deposio de resduos txicos.
Pequenas unidades de produo residenciais podem substituir a construo de
novas usinas e linhas de transmisso, trazendo benefcios da produo local
com uma produo mais limpa e com menos perdas.
Iluminao pblica: ao utilizar lmpadas LED, mais eficientes, com maior
vida til e sem materiais txicos h ganhos de custo com a eficincia de
iluminao, e ambientais com a utilizao de menos energia e substituio de
lmpadas convencionais que contm materiais txicos.
Prdios inteligentes: a mudana das prticas e do perfil geral de consumo
possibilitada pela conscientizao da populao e disposio de informaes
detalhadas acerca do uso de energia reduzem a quantidade de energia
utilizada por cliente, utilizando-a de maneira mais eficaz e consciente.
Medio inteligente: com a introduo dos medidores inteligentes, passa a
existir um estmulo econmico para alterar o perfil de consumo para para fora
dos horrios de picos, melhorando o fator de carga e reduzindo as emisses
de gases de efeito estufa relacionadas s usina termeltricas que suportam a
oferta de gerao nos horrios de grande demanda.
!52
-
A evoluo tecnolgica da rede incentiva a prtica das unidades consumidoras a
participarem do sistema de gerao distribuda com a implantao de pequenas unidades
produtivas em suas residncias. A evoluo da gerao distribuda no municpio de
Bzios est demostrada na tabela a seguir.
O projeto Cidade Inteligente Bzios recebeu R$ 24.309.653,58 em
investimentos, 32,2% na instalao de medidores para tornarem a rede inteligente. Nos
projetos pilotos de automao de redes nos Estados Unidos esse valor ultrapassou 50%
do investimento total [25].
Ano Nmero de Conexes Potncia Instalada (kWp)
2013 0 0
2014 9 34,78
2015 7 36,63
2016 9 54,94
2017 10 49,9
Total 35 176,25
Bloco de Pesquisa 2012 2013 2014 2015 2016 Total
Automao de Redes 104.440,43 1.993.934,63 492.961,29 155.843,09 - 2.747.179,44Gerao
Distribuda 276.526,52 529.684,09 49.454,81 193.476,09 316.157,20 1.365.298,71Gesto de Projeto 116.007,19 336.934,14 528.767,14 722.244,95 455.497,52 2.159.450,94
Iluminao Pblica 284.810,76 172.499,66 71.957,22 - - 529.267,64
Medio Inteligente 85.540,61 2.529.352,19 3.152.256,14 647.519,04 1.427.766,19 7.842.434,17
Prdios Inteligentes - 75.128,63 - - - 75.128,63
Projetos Sociais 913.268,08 451.862,14 568.050,36 761.989,15 296.765,51 2.991.935,24
Bloco de Pesquisa
!53
Tabela 4: Quantidade de unidades de gerao distribuda instaladas em Bzios em cada ano [22]
Tabela 5: Custo por bloco de pesquisa em Bzios
-
Para quantificar os benefcios trazidos pelos investimentos do projeto foram
utilizadas variveis como: capacidade instalada, custos marginais, taxas de crescimento
e reajustes, ndices de perdas, custos de matria prima, eficincia de processos, consumo
e custos mdios e no clculo do retorno foi utilizada uma taxa de desconto de 7,13% a.a
que a taxa praticada pela empresa para fins regulatrios e de investimentos. O
resultado financeiro apresentou VPL positivo a partir do 16o ano.
Os ganhos no so apenas financeiros, as vantagens qualitativas so:
despoluio, eficincia energtica, menos investimentos em grandes usinas, energia
mais limpa, segurana energtica, projetos mais rpidos de implantar, otimizao da
capacidade instalada.
A cidade inteligente implantada em Bzios foi um piloto para pesquisa,
desenvolvimento e aprendizado em tecnologias de redes inteligentes no Brasil. O
relatrio final, apresentado ANEEL em 2016, uma fonte rica para orientao a
futuros projetos no desenvolvimento de redes no pas e um exemplo a ser seguido.
Telecomunicaes e
Sistemas 363.346,23 1.410.432,25 1.223.367,82 234.512,81 - 3.231.659,11Veculos Eltricos 234.538,48 1.397.766,48 1.139.720,68 563.316,92 31.957,14 3.367.299,70
24.309.653,58
2012 2013 2014 2015 2016 TotalBloco de Pesquisa
!54
-
CONCLUSO
As inmeras vantagens oferecidas pela implementao da rede inteligente foram
potencializadas pela troca do sistema de comunicao unidirecional para o bidirecional.
O sistema mais completo, integrado, incorpora inmeras tecnologias de atuao
remotas que trazem vantagens operacionais, financeiras e sociais.
A demanda por expanses na oferta de energia e da preocupao com o meio
ambiente forou o sistema a passar por uma transformao onde os consumidores esto
afiliando-se a rede como produtores locais de energia eltrica renovvel. Com a
instalao de placas solares em suas residncias possvel receber retorno em um curto
perodo de tempo ainda contribuindo para uma rede mais confivel e limpa.
O Brasil ainda est de desenvolvendo para alcanar o patamar tecnolgico das
redes inteligentes. Atravs de iniciativas de distribuidoras em construir projetos pilotos ,
como o caso de Bzios, para estudos de implantao da Smart Grid o pas caminha para
um desenvolvimento energtico sustentvel.
Rede Existente Rede Inteligente
Eletromecnica Digital
Unidirecional Bidirecional
Gerao Centralizada Gerao Distribuda
Hierrquica Rede
Poucos Sensores Sensores Integrados
Sem Monitoramento Auto-Monitoramento
Restaurao Manual Auto-Restaurao
Atuao Manual Atuao Remota
Controle Limitado Controle Generalizado
Poucas Opes a Clientes Muitas Opes a Clientes
!55
Tabela 6: Comparativo de redes
-
REFERNCIAS
[1] Rivera, R., ESPOSITO, A. S., TEIXEIRA, I, Redes eltricas inteligentes (smart grid): oportunidade para adensamento produtivo e tecnolgico local, 2013. Disponvel em: < https://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/bndes/bndes_pt/Galerias/Convivencia/Publicacoes/Consulta_Expressa/Tipo/Revista_do_BNDES/201312_02.html>. Acesso em: 18 dez. 2017.
[2] LOVINS, A. B.; DATTA, E. K.; FEILER, T.; RABAGO, K. R.; SWISHER, J. N.; LEHMANN, A.; WICKER, K. Wicker. Small is profitable: the hidden economic benefits of making electrical resources the right size. Rocky Mountain Institute, 2002.
[3] IEA, Energy Access Outlook 2017: from poverty to prosperity, 2017. Disponvel em: < https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO2017SpecialReport_EnergyAccessOutlook.pdf>. Acesso em: 20 fev. 2018
[4] ABRADEE. Viso Geral do Setor. Disponvel em: < http://www.abradee.com.br/setor-eletrico/visao-geral-do-setor>. Acessado em: 19 nov. 2017.
[5] ANEEL, Boletim de Informaes Gerenciais, Braslia. set 2017. Disponvel em: < http://www.aneel.gov.br/documents/656877/14854008/Boletim+de+Informa%C3%A7%C3%B5es+Gerenciais+-+3%C2%BA+trimestre+2017/b609461f-e490-79e8-89bb-ba0f02d0fba9>. Acesso em: 21 jan. 2018.
[6] Elkhorchani, H., Grayaa, K., Novel home energy management system using wireless communication technologies for carbon emission reduction within a smart grid, Journal of Cleaner Production, pp 950-961, 2016
[7] ONU, Energy Profiles, United Nations Statistics Division (UNSD), 32. Production of electricity by type, 2015. Disponvel em: < https://unstats.un.org/unsd/energy/yearbook/default.htm >. Acesso em: 19 fev. 2018
[8] ANEEL. Atlas de Energia Eltrica, 2005, 2a edio. Disponvel em: . Acessado em: 23 fev. 2018.
[9] WWF, Alm de grandes hidreltricas: polticas para fontes renovveis de energia eltrica no Brasil, 2012. Disponvel em: . Acesso em: 19 fev. 2018
[10] RANGEL, M. S., BORGES, P. B., SANTOS, I. F. S. dos, Anlise comparativa de custos e tarifas de energias renovveis no Brasil, Revista Brasileira de Energias Renovveis, v.5, n.3, p.267-277, 2016. Disponvel em: . Acesso em: 22 fev. 2018
!56
-
[11] ONS, O Sistema em Nmeros. Disponvel em acesso em: 21 de janeiro de 2018
[12] PAULI, A. A., SMART GRID: O MODELO BRASILEIRO, SEAE- Secretaria de Acompanhamentos Econmicos, Braslia, 2012. Disponvel em < http://www.seae.fazenda.gov.br/programa-de-intercambio/edicoes-anteriores/intercambio-seae-2012/intercambio-seae-2012/Artigo%20Alinne.pdf>. Acesso em: 18 dez. 2018
[13] ANEEL. Perda de Energia. Disponvel em: . Acessado em: 29 nov. 2017.
[14] CCEE. Ambiente livre e ambiente regulado. Disponvel em: . Acessado em: 20 nov. 2017.
[15] ANEEL. Bandeiras Tarifrias. Disponvel em: < http://www.aneel.gov.br/bandeiras-tarifarias >. Acessado em: 20 nov. 2017.
[16] ANEEL. Tarifa Branca. Disponvel em: . Acessado em: 28 fev. 2018.
[17]. AMIN, S. M., Wollenberg, B. F,. 2005, Toward a Smart Grid, IEEEPower & Energy Magazine, pp. 34-41, 2005. Disponvel em: . Acesso em: 22 dez. 2017
[18] MME. Grupo de Trabalho de Redes Eltricas Inteligentes. Relatrio, 2010. Disponvel em: . Acessado em: 17 mar. 2016. Disponvel em: < http://www.mme.gov.br/web/guest/acesso-a-informacao/acoes-e-programas/acoes/energia-eletrica/relatorio-smart-grid>. Acesso em: 18 dez. 2017
[19] U. S. Department of Energy, Advanced Metering Infrastructure and Customer Systems: results from the smart grid investment grant program, Washington, DC. set 2016. Disponvel em: . Acesso em: 18 dez. 2017.
[20] U. S. Department of Energy, Home Area Networks and the Smart Grid, Washington, DC. abr 2011. Disponvel em: . Acesso em: 18 dez. 2017.
[21] Enel, Estudo dos Efeitos da Implementao de Tecnologias de Redes Eltricas Inteligentes (Smart City) - Projeto Cidade Inteligente Bzios, cap. 1, 2016.
[22] MOHSENIAN-RAD, A. H.; WONG, V. W. S.; JATSKEVICH, J.; SCHOBER, R.; LEON-GARCIA, A. Autonomous demand-side management based on gametheoretic energy consumption scheduling for the future smart grid. IEEE Transactions on Smart
!57
-
Grid, v. 1, n. 3, p. 320331, 2010. Disponvel em: < http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5628271/>. Acesso em: 25 fev. 2018
[23] S. Young-Sung, T. Pulkkinen, M. Kyeong-Deok, and K. Chaekyu, "Home energy management system based on power line communication", IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 56, pp. 1380-1386, 2010. Disponvel em: < http://ieeexplore.ieee.org/document/5606273/>. Acesso em: 25 fev. 2018.
[24] PRES, V. M., CAMPOS, M. V. B., LIANG, T. L. S. SMART GRID: UMA POSSIBILIDADE PARA A DISTRIBUIO ELTRICA BRASILEIRA, Revista INNOVER, v. 1, n. 4, pp. 106-118, Dez 2014. Disponvel em: . Acesso em: 18 fev. 2018
[25] U. S. Department of Energy, Smart Grid Investment Grant Program Final Report, Washington, DC. dez 2016. Disponvel em: . Acesso em: 18 dez. 2017.
[26] KATIC, N. A.: Profitability of Smart Grid Solutions Applied in Power Grid, Thermal Science, vol. 20, suppl. 2, pp. S371-S382, 2016.
[27] MATTOS, M. de S., BORDEAUX-RGO, R., Anlise da Viabilidade Econmica da Implantao de uma Rede Eltrica Inteligente no Brasil: Estudo de Caso do Projeto Cidade Inteligente Bzios. Disponvel em < http://cidadeinteligentebuzios.com.br/wp-content/themes/cidadeinteligente/assets/images/artigos/artigo3.pdf>. Acesso em: 20 jan. 2018.
[28] RESTREPO, J. D. E., Otimizao em tempo real para o Controle Volt/VAr em Sistemas de Distribuio de Energia Eltrica, dissertao de M.Sc. - Escola Politcnica, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2016. Disponvel em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-22092016-104547/es.php>. Acesso em: 2 fev. 2018
[29] SCHNEIDER ELECTRIC USA, INC, Preparing for Distributed Energy Resources, 2012. Disponvel em: < http://www2.schneider-electric.com/documents/support/white-papers/electric-utilities/998-2095-05-29-12_preparing-for-distributed-energy-resources.pdf>. Acesso em: 3 fev. 2018
[30] POMILIO, Jos Antenor. Eletrnica de Potncia para Gerao, Transmisso e Distribuio de Energia Eltrica. Escola de Extenso da UNICAMP, Campinas, cap 8. Disponvel em: . Acesso em: 3 fev. 2018.
[31] TCU. Relatrio Sistmico de Fiscalizao: Exerccio 2014, 2016. Disponvel em: < https://portal.tcu.gov.br/biblioteca-digital/relatorio-sistemico-de-fiscalizacao-energia-fisc-energia-2014.htm>. Acesso em: 20 fev. 2018.
!58
-
[32] SHAYANI, R. A.; OLIVEIRA, M. A. G. de, CAMARGO, I. M., Comparao do Custo entre Energia Solar Fotovoltaica e Fontes Convencionais. V Congresso Brasileiro de Planejamento Energtico, CBPE. Polticas pblicas para a Energia: Desafios para o prximo quadrinio, 31/maio-02/junho/2006. Braslia, 2006. Disponvel em: . Acesso em: 20 fev. 2018.
[33] ANEEL. Resoluo Normativa No 482. Disponvel em:. Acessado em: 16 fev 2018. Disponvel em: . Acesso em: 18 fev. 2018.
[34] ANEEL. Resoluo Normativa No 687. Disponvel em: . Acesso em: 18 fev 2018.
[35] MIRANDA, A. B. C. M., Anlise de Viabilidade Econmica de um Sistema Fotovoltico Conectado Rede, Trabalho de Concluso de Curso (Graduao) - Escola Politcnica, Universi