REDES INTELIGENTES E A SUA IMPLANTAÇÃO NO BRASIL

1.755 visualizações

Publicada em

Este artigo apresenta o conceito básico de Rede Inteligente (“Smart Grid”) e
os principais benefícios esperados com a aplicação concreta deste conceito. Também
são discutidas as principais áreas técnicas do conhecimento que estruturam uma rede
inteligente e o desafio mais relevante enfrentado em cada área. Por outro lado, são
discutidas a motivação e grau de urgência dos Estados Unidos da América para o
aumento do “grau de inteligência” da sua rede de energia elétrica em comparação com o
Brasil, evidenciando-se as principais iniciativas, peculiaridades e dificuldades brasileiras.

Elaborado em: 21/12/2011
Pode ser baixado mediante solicitação via blog: marcosmajor.blogspot.com

Publicada em: Tecnologia
0 comentários
3 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.755
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
10
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
0
Comentários
0
Gostaram
3
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

REDES INTELIGENTES E A SUA IMPLANTAÇÃO NO BRASIL

  1. 1. 1 REDES INTELIGENTES E A SUA IMPLANTAÇÃO NO BRASIL Marcos José Rodrigues dos Santos Engenheiro Eletricista Metrologista marcos.major@gmail.com 21/12/2011 Resumo: Este artigo apresenta o conceito básico de Rede Inteligente (“Smart Grid”) e os principais benefícios esperados com a aplicação concreta deste conceito. Também são discutidas as principais áreas técnicas do conhecimento que estruturam uma rede inteligente e o desafio mais relevante enfrentado em cada área. Por outro lado, são discutidas a motivação e grau de urgência dos Estados Unidos da América para o aumento do “grau de inteligência” da sua rede de energia elétrica em comparação com o Brasil, evidenciando-se as principais iniciativas, peculiaridades e dificuldades brasileiras. Palavras-chave: Rede Inteligente, Smart Grid, Sistemas Elétricos, Microredes, Smart Meters, Automação de Redes, Barreira. Abstract: This paper presents the basic concept of "Smart Grid" and the main expected benefits of the practical application of this concept. Also are discussed the main technical areas of knowledge that build an intelligent network and the most significant challenge faced in each area. On the other hand, discusses the motivation and degree of urgency of the United States of America to increase the "degree of intelligence" of its electricity network in comparison to Brazil, demonstrating the Brazilian key initiatives, peculiarities and difficulties. Keywords: Smart Grid, Power Systems, Microgrid, Smart Meters, Network Automation, Barrier. 1. INTRODUÇÃO Desde a criação das primeiras redes de energia elétrica, os desenvolvimentos1 promovidos nas áreas de automação e instrumentação vinham sendo aplicados mais intensamente nos segmentos de geração e de transmissão, do que no segmento de distribuição de energia elétrica. Assim sendo, tais avanços foram aumentando paulatinamente o “grau de inteligência” das redes, mas ainda com pouco impacto no âmbito da distribuição da energia. Os primeiros esforços especificamente voltados a para a área de arquitetura de redes inteligentes, e já considerando ativamente as necessidades do segmento de distribuição de energia, se deram nos Estados Unidos na década de 2000. O 1 Naturalmente, no início, foram incorporados desenvolvimentos eletromecânicos à Rede e, posteriormente, foram sendo incorporadas aplicações relacionadas às tecnologias de eletrônica, telecomunicações e informação, à medida que estas últimas foram surgindo e se consolidando.
  2. 2. 2 “Intelligrid2 Architecture Report” (EPRI, ELECTRICITY INNOVATION INSTITUTE, 2002) é retratado no “Profiling and Mapping of Intelligent Grid R&D Programs” (EPRI, EDF R&D, 2006), como o primeiro programa de trabalho na área em questão, cujo objetivo era aumentar a inteligência da infraestrutura de energia elétrica. Uma combinação de mudanças observadas nos últimos anos tem acelerado a evolução das redes de energia elétrica. As principais mudanças são: a) o aumento da demanda por energia, acompanhada do aumento de emissões de poluentes; b) a desregulamentação do setor de energia elétrica; c) uma maior oportunidade de negócios para as concessionárias, à medida que serviços adicionais possam ser oferecidos aos consumidores; d) a viabilização e proliferação de fontes renováveis de energia e de projetos de mobilidade que demandam conexão inteligente à rede; e) um maior senso crítico dos consumidores. Contudo, somente a partir de 2009, o termo “Smart Grid” se consolidou concomitantemente ao desenvolvimento do modelo norte-americano de rede inteligente, a cargo do National Institute of Standards and Technology (NIST) – instituição designada pelo governo norte-americano para coordenar o desenvolvimento de tal modelo. Assim foi criado o NIST-SGIP (NIST - Smart Grid Interoperability Forum). Neste fórum, até julho de 2011, foram estabelecidos 19 PAPs (Priority Action Plans), correspondentes a 19 temas considerados mais relevantes, dentre eles: distribuição, medição, aprimoramento da relação do cliente com a rede inteligente e comunicação (NIST, 2011). Ao mesmo tempo em que o modelo americano vem se estabelecendo, também vem sendo adotado por diversos países. Contudo, há exceções como a Inglaterra e o Canadá que têm trabalhado nos seus próprios modelos. Segundo (WOLLMAN, 2011, p. 5948), por meio de comunicações, recursos de computação, processamento de sinal e novas facilidades de medição, a Rede Inteligente vai melhorar a confiabilidade e eficiência do sistema de energia elétrica e, ao mesmo tempo, permitir a integração de fontes distribuídas de energia renováveis ao segmento de transmissão, assim como, reduzir o uso de energia nos edifícios e instalações industriais por meio da inteligência e automação. É oportuno mencionar que três instituições tem se destacado mundialmente no desenvolvimento e organização dos modelos de interesse, a saber: a) O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) e a International Electrotechnical Commission (IEC), ambos concentrando-se, principalmente, no desenvolvimento de padrões técnicos. b) O NIST, dedicado à organização dos padrões técnicos já existentes, oriundos das instituições desenvolvedoras (como o IEEE e o IEC), identificando lacunas e incentivando o desenvolvimento de padrões complementares. 2. A DEFINIÇÃO DE REDE INTELIGENTE (“SMART GRID”) Há várias definições para uma rede inteligente. O NIST, em especial, prefere não apresentar uma definição específica. Limita-se a comentar: “Definições e terminologias 2 Intelligrid foi um programa de trabalho, operante entre 2001 e 2005, gerenciado pelo EPRI - Electric Power Research Institute e dedicado ao desenvolvimento de uma arquitetura de nível industrial para comunicações de sistemas de computadores distribuídos que efetivamente integrasse equipamentos inteligentes.
  3. 3. 3 variam um pouco, mas todas invocam noções de uma rede de energia avançada destinada a mudança de rota das redes de energia prevista para o século 21, no que se refere à adição e integração de vários sistemas computacionais, tecnologias de comunicação e serviços associados à infraestrutura de despacho de energia. Fluxos bidirecionais de energia e de comunicação e a capacidade de controle permitirão uma série de novas funcionalidades e aplicações que vão muito além dos medidores inteligentes para residências e empresas” (NIST, 2011, p. 21, tradução nossa). Para aqueles que preferem uma definição mais específica, é possível traduzir “Smart Grid” como “Rede de Energia Elétrica Inteligente” ou, simplesmente, “Rede Inteligente” e defini-la como sendo uma rede que, a partir de instrumentação inovadora e de Tecnologias de Informação e Comunicações (TIC) aplicadas a sistemas elétricos de potência, adquire um nível de automação capaz de permitir o gerenciamento de falhas de fornecimento de forma mais eficiente, bem como, a implantação de novos serviços aos consumidores e a introdução de outras facilidades como a geração distribuída e o abastecimento de veículos elétricos; tudo de forma harmonizada e segura. Autores como GRANATO DE ARAÚJO; GONÇALVES VIEIRA (2011) e GRZEIDAK et al. (2011, p. 1) defendem que com o “alcance da inteligência”, espera-se que as redes de energia elétrica adquiram capacidades muito interessantes. Em síntese, tais capacidades são: a) recuperar do funcionamento (“selfhealing”) diante da ocorrência de falhas no Sistema; b) integrar e gerenciar os mais variados tipos e potências de cargas, geradores e armazenadores de energia; c) enfrentar e resistir a ataques físicos e cibernéticos, sem a transferência de efeitos negativos para o Sistema; d) oferecer energia de acordo com os parâmetros de qualidade definidos pelas normas pertinentes; e) considerar os hábitos dos consumidores no desenvolvimento das Redes, dispensando aos mesmos, um tratamento mais personalizado; f) permitir maior transparência no que se refere a quantidade e período de falhas, tanto para o fornecedor como para os órgãos reguladores; g) colaborar para a criação de novos produtos, serviços e mercados; h) colaborar para uma maior competitividade da pequena geração e do mercado de varejo; i) explorar a infraestrutura disponível com o máximo aproveitamento possível e com o mínimo de sobrecarga, de modo a reduzir perdas e impactos ambientais; j) reduzir a intervenção humana e os custos de manutenção do Sistema; k) colaborar com a otimização de recursos e operação eficiente de um modo geral. 3. PRINCIPAIS ÁREAS TÉCNICAS DO CONHECIMENTO QUE FUNDAMENTAM UMA REDE INTELIGENTE E OS PRINCIPAIS DESAFIOS ENFRENTADOS POR CADA ÁREA Basicamente, uma rede inteligente está fundamentada por três áreas do conhecimento, a saber: a) Sistemas de potência e instrumentação, que têm como desafio principal o desenvolvimento de metodologias, sensores e atuadores apropriados, cabendo às metodologias e aos sensores a identificação de falhas efetivas ou iminentes no Sistema e a comunicação de tais eventos aos equipamentos supervisores locais, que
  4. 4. 4 por sua vez, se encarregarão de repassar as informações aos centros de supervisão e controle. É conveniente que a comunicação ocorra em mão dupla, de modo que os atuadores possam, quando for o caso, receber alguma ordem de ação. Atualmente, muitas redes de distribuição não são capazes de identificar a queda de um condutor sobre o solo, uma vez que a corrente de curto-circuito circulante, em muitos casos, não é alta devido à resistência elétrica significativa formada por um contato mal estabelecido entre o condutor e o solo. Tudo se passa como se a corrente circulante correspondesse à demanda de consumidores. O desperdício de energia e o risco de acidentes são evidentes. Naturalmente, fora da condição de falhas, novos sensores devem ser capazes de rapidamente detectar alterações de carga, entrada e saída de geração distribuída e inadequação de parâmetros da qualidade da energia circulante. b) Telecomunicações, que deve proporcionar tecnologia capaz de transmitir as informações de interesse. Alguns exemplos de tecnologias de telecomunicações para automação e controle dos sistemas de distribuição são: Linhas telefônicas convencionais, Fibras ópticas, Infraestrutura de TV a cabo, “Power Line Communication”(PLC), Rádio de espalhamento espectral (“Spread Spectrum Radio”), Rádio “VHF/UHF” de banda estreita (“VHF/UHF Narrow Bandwidth Packaged Data Radio”), Rádio troncalizado (“Public Packet-Switched Radio”), “Celular, “Paging” e Comunicações via satélites de baixa órbita (MANASSERO JUNIOR, 2011). A escolha da tecnologia está associada ao projeto considerado, tendo-se em vista o alcance de robustez, possibilidade de expansão e segurança. Entretanto, o maior problema enfrentado nos últimos anos tem sido a falta de padronização de protocolos de comunicação. Porém, os desafios não param por aí. Tomando-se como exemplo as tecnologias PLC e Celular, facilmente percebe-se alguns pontos críticos. Se por um lado a tecnologia PLC proporciona economia e perenidade ao sistema de comunicação, por utilizar a própria rede elétrica para transmitir o sinal de comunicação, por outro lado, dificulta a circulação dos dados no segmento da Rede denominado distribuição, haja vista o elevado número de interrupções físicas neste segmento - consequência natural da existência de transformadores. A comunicação por tecnologia Celular parece promissora, mas coloca as concessionárias de energia elétrica e “stakeholders” do Sistema à mercê das mudanças de tecnologias de comunicação estabelecidas, unilateralmente, pelas concessionárias de telefonia. c) Tecnologia de Informação, que evoluiu enormemente nas últimas décadas e, em si, não tem sido uma dificuldade para as redes inteligentes – muito pelo contrário. A criatividade das equipes de análise de sistemas e de programação associada à crescente capacidade de processamento dos computadores tem colaboradores ativamente para o aumento da inteligência das Redes. Em 15/12/2011, o Brasil possuía 69,28 milhões de consumidores (ANEEL, 2011). Isto significa que, com uma rede inteligente, um mesmo número de medidores inteligentes de energia estaria enviando informação aos centros de controle a cada 15 minutos ou em tempo menor. Adicionalmente haveria ainda o trafego de dados correspondente à proteção e manobra, bem como tráfego correspondente a outros serviços a serem oferecidos pelas concessionárias. O desafio desta área do conhecimento está em fazer com que as ferramentas já existentes evoluam e sejam capazes de tratar todos os dados a serem enviados aos centros de controle das redes e, além disso, interagirem entre si.
  5. 5. 5 4. AS MOTIVAÇÕES E URGÊNCIA NORTE-AMERICANA EM COMPARAÇÃO COM AS DO BRASIL Segundo a Intenational Energy Agency (IEA), os Estados Unidos da América consumiram 4113 TWh de energia elétrica em 2007, o que representa um consumo cerca de dez vezes maior do que o do Brasil, enquanto que, no mesmo ano, a população do primeiro era apenas cerca de 1,5 vezes a população do segundo. A tabela 1 reúne estes dados àqueles apresentados a seguir e indica suas referências bibliográficas. Tomando-se como base o consumo de energia elétrica dos Estados Unidos nos anos de 1960 e de 2008 e calculando-se a taxa de crescimento deste consumo, a partir de uma função exponencial, chega-se a um valor anual de 3,7%, ou seja, mais que o dobro da taxa de crescimento anual de 1,5%, atribuída aos países da OECDE3 para o período entre 1971 e 2003. Com estes números, fica fácil perceber o exagero norte-americano e a pertinência das pressões internacionais para redução de consumo em questão, como forma de redução de emissão de poluentes. Ainda segundo a IEA, os Estados Unidos geraram 390 GWh por meio de fontes renováveis (não considerando hidrogeração) em 2008, o que representa aproximadamente 180 vezes a geração equivalente brasileira no mesmo ano. Trata-se de grande quantidade de energia que deve ser bem integrada ao Sistema, sob risco de desperdício e de degeneração de parâmetros da qualidade da energia já estabelecidos. 3 OECDE - Organisation for Economic Co-operation and Development - reúne o 30 países mais desenvolvidos do mundo e foi criada com a finalidade de promover políticas de desenvolvimento econômico para os países- membros a partir da criação e análise de dados estatísticos em diversas áreas.
  6. 6. 6 Tabela 1 - Parâmetro comparativos entre Estados Unidos e Brasil PARÂMETROS EUA BRASIL Capacidade instalada de geração de energia elétrica em 2007(GW) 994,91 88,02 Potencial de geração em 2007 (TWh): Capacidade instalada x 8760 8.715,0 770,9 Consumo de energia elétrica em 2007 (TWh) 4.113,1 3 412,7 4 População em 2007 (milhões de pessoas) 302,1 3 191,6 4 Consumo per capta em 2007 (MWh/pessoa) 13,6 2,15 Taxa de crescimento do consumo (% ao ano) OECDE 5 : 1,5 8 EUA base OECDE 3 : 3,7 6 OECDE 5 : 6,1 BRASIL Base NON- OECDE 4 : 6,0 7 Geração por fontes renováveis -2008 (GWh) 390 3 2,14 4 Poder da agência reguladora FERC 9 : Complementar à estadual ANEEL 10 : Amplo Cultura de mobilização do povo Mais alta Mais baixa Investimento em redes inteligentes até 2010 (US$) 8,17 bilhões 11 856,9 milhões 12 Notas e referências bibliográficas: 1- (EIA-U.S. ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION, 2011) 2 - ONS(2010) 3 - IEA (2009a, p. II 150) 4 - IEA (2009b, p. II 296) 5 - (GOLDEMBERG; LUCON, 2011, p. 323) 6 - Intervalo para cálculo: 1960 a 2008 7 - Intervalo para cálculo: 1971 a 2007 8 - Intervalo para cálculo: 1973 e 2003 9 - FERC: Federal Energy Regulatory Commission 10 - ANEEL: Agência Nacional de Energia Elétrica 11 - ZPRYME (2010) 12 - ZPRYME (2011)
  7. 7. 7 Apesar de os Estados Unidos disporem de excedente energético em determinada regiões do país, enfrentam dificuldades para transferir energia entre regiões. Embora seja atribuição da FERC4 a aprovação de projetos de transmissão de energia elétrica proposto pelas concessionárias de energia e o estabelecimento das tarifas no mercado de atacado, os projetos aprovados também precisam de uma autorização de todos os estados cuja linha irá atravessar e as tarifas estabelecidas estão sujeitas à aprovação dos investidores-proprietários das concessionárias de 48 estados da união (KAPLAN, 2009). Assim sendo, a construção de linhas de transmissão em longas distâncias depende de discussões de naturezas social, econômica e ambiental, implicando necessidade de entendimento entre as agências estaduais, a federal (FERC), as companhias de energia e a sociedade. Vale comentar que a sociedade norte-americana parece manter uma cultura de mobilização mais intensa do que a sociedade brasileira e, assim, tende a se opor mais ativamente à construção de torres de transmissão, seja por motivos ecológicos ou simplesmente por questões estéticas. Desta forma, o estado da Califórnia convive com possibilidade de apagões por sobrecarga, principalmente no verão. Em recente visita ao Brasil, a Profª. Suedeen Kelly – um dos cinco membros dirigentes da FERC – citou a necessidade de melhores definições das regras de funcionamento do mercado de energia em seu país, de modo que os investidores se animem a aportar recursos neste negócio. Também reforçou o ponto crítico socioambiental já citado neste parágrafo e informou que o prejuízo do estado da Califórnia, devido ao blecaute de agosto de 2003, foi da ordem de 4 a 10 bilhões de dólares (KELLY, 2011). É provável que o cenário discutido até este ponto tenha levado o governo norte- americano a investir intensamente no desenvolvimento de formas de geração distribuída de energia renovável e em formas modernas de integração dessa nova energia ao sistema elétrico do país. É neste contexto que o conceito de Rede Inteligente parece ter ganhado força nos Estados Unidos. Analisando-se os dados de consumo de energia da Tabela 1 é fácil notar que uma economia de 5% na energia elétrica consumida nos Estados Unidos equivale à cerca da metade do consumo análogo de todo o Brasil. Segundo KANNBERG et al. (2003), o benefício potencial total de implementação de tecnologia de informação à rede elétrica norte-americana ao longo dos 20 anos subseqüentes ao estudo era estimada (de forma conservadora) em cerca de US$ 75 bilhões em valor presente de 2003. O “Energy Independence and Security Act” de 2007 (EISA) definiu uma política para a modernização dos sistemas de transmissão e de distribuição de energia elétrica dos Estados Unidos, por meio de uma rede elétrica inteligente. O EISA atribui ao NIST, a responsabilidade de coordenar o desenvolvimento de um “roadmap” que inclui protocolos e modelo de padrões para gerenciamento de informações para alcançar interoperability de dispositivos de “Smart Grid”. Em resposta, o NIST desenvolveu e vem executando um plano com três fases (NIST, 2011, p. 6): a) acelerar a identificação de um conjunto inicial de padrões; b) estabelecer um robusto “Painel de Interoperabilidade de Smart Grid” para sustentar o desenvolvimento de muitos padrões adicionais que serão necessários, e c) configurar uma infraestrutura de ensaios de conformidade e certificação O “American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (ARRA)” acelerou o desenvolvimento de tecnologias Smart Grid, investindo US$ 4,5 bilhões para distribuição 4 FERC - The Federal Energy Regulatory Commission” é uma agência independente que regula a transmissão interestadual de eletricidade, gás natural e petróleo. Também analisa propostas de construção de terminais de gás natural liquefeito e gasodutos interestaduais, bem como, licenciamento de projetos de hidroelétricas.
  8. 8. 8 de eletricidade e atividades de confiabilidade de energia para modernizar a rede elétrica e implementar programas de demonstração e implantação das tecnologias de interesse. Em janeiro de 2011, o presidente Obama, reiterou publicamente a sua visão de uma economia de energia limpa, e ressaltou o compromisso da sua administração no programa “Blueprint for a Secure Energy Future”5 . Em junho de 2011, a Casa Branca divulgou um relatório por meio do Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia (NSTC), intitulado “Um Enquadramento Político para a Rede do Século 21: Ativando nosso Futuro Energético Seguro” (NIST, 2011, p. 5). A partir dos recursos citados acima, em outubro de 2009, foram lançados 100 projetos voltados para o desenvolvimento de redes inteligentes com até 50% de participação dos fundos do governo. Somando os recursos do governo aos da iniciativa privada, foram investidos US$ 8,17 bilhões (ZPRYME, 2010). Se por um lado uma rede inteligente pode viabilizar a integração de novas fontes distribuídas de energia (renováveis ou não) ao Sistema norte-americano, por outro lado, pode proporcionar economia de energia como forma de atenuação do risco de blecaute em regiões mais propensas a falhas de fornecimento, em meio a uma demanda crescente. Além dos dólares não gastos, tal economia proporciona um ganho de tempo para que as tecnologias de energias renováveis se desenvolvam plenamente e as respectivas infraestruturas sejam modernizadas e complementadas. Simultaneamente, os recursos injetados no desenvolvimento de Redes Inteligentes deliberadamente colaboram significativamente com a retomada do crescimento da economia norte- americana. Diferentemente dos Estados Unidos, o Brasil conta uma agência reguladora de energia elétrica (ANEEL6 ) com mais poder sobre os estados da federação do que a agência norte-americana, de modo que as dificuldades enfrentadas para se estabelecer as regulamentações pertinentes e para se executar projetos de ampliação de infraestrura de geração, transmissão e distribuição do sistema de energia elétrica nacional acabam sendo grandes; porém, aparentemente menores do que aquelas enfrentadas pela agência norte-americana. Neste aspecto, o Brasil pode ser considerado mais desenvolvido do que os Estado Unidos, já que a regulamentação do mercado de energia elétrica vem se aprimorando e se consolidado e a governança brasileira permite mais agilidade às decisões de infraestrutura do Sistema. O governo do Brasil também evidencia interesse no desenvolvimento da inteligência das redes elétrica do País. A portaria no 440, de 15 de abril de 2010 (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2010) criou um “[...]Grupo de trabalho com o objetivo de analisar e identificar ações necessárias para subsidiar o estabelecimento de políticas públicas para a implantação de um Programa Brasileiro de Rede Elétrica Inteligente - “Smart Grid”, abordando, principalmente, os seguintes aspectos: i) o estado da arte de programas do tipo “Smart Grid”, no Brasil e em outros países; ii) proposta de adequação das regulamentações e das normas gerais dos serviços públicos de distribuição de energia elétrica; iii) identificação de fontes de recursos para financiamento e incentivos à produção de equipamentos no País; e iv) regulamentação de novas possibilidades de atuação de acessantes no mercado, o que inclui a possibilidade de usuários operarem tanto como geradores de energia (geração distribuída) quanto consumidores[...]”. O artigo 4 da mesma portaria estabeleceu”[...] prazo de até cento e oitenta dias, a contar da publicação desta Portaria, para a conclusão das suas atividades e de até mais trinta 5 “Blueprint for a Secure Energy Future” é um programa de energia norte-americano baseado nas seguintes estratégias: desenvolver e assegurar o fornecimento de energia à America; oferecer aos consumidores, alternativas para reduzir custos e economizar energia; inovar o caminho para uma energia limpa no futuro. 6 ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica.
  9. 9. 9 dias para apresentação de relatório técnico contemplando os estudos, as análises e as propostas de medidas a serem adotadas.” Se por um lado há interesse da comunidade na implantação de redes inteligentes, por outro lado, também há dificuldades. QUINTEIRO PICA et al. (2011) identificaram as seguintes barreiras gerais à implantação de redes inteligentes: a) incerteza do mercado e a falta de regras e de políticas de estruturação do mercado; b) falta de sensibilização e compromisso público; c) falta de garantia de interoperabilidade e escalabilidade; d) incerteza da receita devido à falta de definição de regulamentação. Outras barreiras mais particulares do Brasil também foram identificadas, a saber: a) a rede elétrica de energia elétrica no Brasil é muito grande e exige uma enorme montante de investimento; b) mais de 70% da matriz energética brasileira é hidrelétrica e por esta razão, outro tipo de sistema renovável não é facilmente aceito; c) no Brasil existem grandes áreas que são rurais e remotas e têm baixa densidade populacional; e d) As agências de eletricidade e de telecomunicações não são alinhadas em relação a um plano nacional para redes inteligentes. Eventualmente, a escassez de recursos especificamente voltados para a elaboração e execução de um plano nacional para redes inteligentes e o fato das iniciativas internas não serem integradas, poderiam ser entendidas como barreiras adicionais. Segundo uma empresa de consultoria e pesquisa (ZPRYME, 2011), os investimentos no Brasil em Redes Inteligentes seguem na ordem de US$ 1bilhão em 2011 e há previsões indicando que este valor alcance a marca de U$S 2,2 bilhões em 2015. Os investimentos atuais estão assim distribuídos: a) “Software e hardware”: 21%; b) Medidor inteligente: 28%; c) Sensores: 13%; d) Infraestrutura de comunicação sem fio: 15%; e) Equipamento de transmissão e distribuição: 17%; f) Outros: 6%. GRÜDTNER (2011) identificou os seguintes projetos de redes inteligentes no Brasil: a) Projeto da companhia CEMIG na cidade de Sete Lagoas, considerando oito áreas técnicas (AMI7 , Automação de Rede, Sistemas de Comunicação, Automação de Subestações, Métrica e Comunicação, Integração de Sistemas, Rede em Área Doméstica e Veículos Elétricos e Geração distribuída), envolvendo toda a cidade, ou seja, 95 mil consumidores. b) Projeto da companhia Eletrobrás na cidade de Parintins focando a análise das tecnologias digitais nos hábitos do consumidor e o relacionamento entre a Companhia e o consumidor. Cerca de 15 mil consumidores foram envolvidos. c) Projeto da companhia Ampla na cidade de Búzios, considerando características das tecnologias de telecomunicações e testando recomposição de circuitos, telemetria e tarifa diferenciada. Cerca de 10,3 mil consumidores foram envolvidos. 7 AMI - Advanced Metering Infrastructure – sistema que coleta automática de dados de medidores de energia e os transfere para um sistema centralizado de processamento de dados.
  10. 10. 10 FALCÃO (2011) relacionou os seguintes projetos e iniciativas no Brasil: a) Projeto do Operador Nacional do Sistema (ONS) para a instalação de unidades de PMU’s8 em pontos estratégicos do sistema interligado nacional, de modo a melhorar a capacidade de oscilografia e estimação de estado. Ainda no mesmo projeto, o ONS e o Centro de Pesquisas em Energia Elétrica (Cepel) pesquisam o desenvolvimento de aplicações de PMU na segurança do sistema. b) Projeto da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), em conjunto com um fabricante nacional para medição fasorial sincronizada em baixa tensão, tendo como objetivo a aquisição de conhecimento e experiência no uso dessa tecnologia. c) Projeto do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ), em colaboração como o Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano (CESI), que desenvolve uma metodologia de detecção “on-line” da proximidade de colapso de tensão por meio de medição fasorial sincronizada. d) Projeto da companhia AES Eletropaulo que estabeleceu um plano de negócios para “Smart Grid”, considerando aplicações em subestações, redes, transformadores, medição eletrônica e recomposição automática. e) Projeto da companhia Light para implementação de um sistema AMR9 para 150 mil consumidores. f) Projeto da companhia Cemig voltado para a busca de novo patamar tecnológico para o sistema elétrico baseada na tecnologia IntelliGrid10 , desenvolvida pelo EPRI11 . São focados: o aumento da eficiência operacional e redução de perdas técnicas e comerciais e prevê a implantação de um plano diretor de automação, proteção e medição de energia. g) Iniciativas da companhia Celg na área de PLC12 para aplicações de “Smart Grid” e serviços de comunicações de dados. h) Projetos da Fundação CPqD Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações relacionados à coleta e transporte de informações nas redes elétricas. i) Projetos piloto da Associação de Empresas Proprietárias de Infraestrutura e de Sistemas Privados de Telecomunicações (APTEL) como o Opera, Samba e a Vila Digital de Barreirinhas, relacionados ao estudo de tecnologia PLC, BPL13 e outras. (QUINTEIRO PICA et al. (2011) também identificaram iniciativas de companhias de energia elétrica relacionadas à redes inteligentes. Duas delas ainda não citadas neste antigo são: a) A COPEL tem trabalhado para implementar um sistema de veículos elétricos. Vem testando uma plataforma de tecnologia com base em rede inteligente em Fazenda do 8 PMU -“Phasor Measurement Units” – é um instrumento de medidas de fasoriais de tensão e corrente, com taxas de amostragem de até 60 fasores por segundo. Tais medidas são sincronizadas por um sinal de tempo fornecido pelo sistema GPS (Global Positioning System). 9 AMR - “Automatic Meter Reading” – sistema que além de coletar automaticamente os dados de medidores de energia e transferi-los para um sistema centralizado de processamento de dados, analisa tais dados e interfere no consumo por meio de oferecimento de alternativas de preços e atuando em dispositivos nas instalações dos consumidores. Para isso, exige comunicação nos dois sentidos. 10 Vide nota 2. 11 Vide nota 2. 12 PLC - “Power Line Communication” – tecnologia que permite que as informações sejam transportadas na mesma linha que conduz a energia elétrica. 13 BPL - “Broadband over Power Lines” - é o uso de uma das classes de tecnologia PLC para fornecer acesso de banda larga à Internet através das linhas de energia elétrica.
  11. 11. 11 Rio Grande - região metropolitana de Curitiba. Tais iniciativas são parte de um programa que visa transformar Curitiba em uma cidade digital até 2014. O programa da Copel está sendo formulado em paralelo com os de outros serviços públicos, sob acoordenação da Secretaria de Estado de Desenvolvimento Urbano. b) A CELESC tem investido em novos projetos de Pesquisa e Desenvolvimento relacionados com a resposta à demanda em Florianópolis, sistema de medição em Blumenau e em planejamento da rede de distribuição e geração sustentável de energia. A companhia EDP vem trabalhando num projeto voltado à implantação de redes inteligentes no município de Aparecida-SP. A iniciativa é realizada em parceria com a Secretaria de Energia de São Paulo e Prefeitura de Aparecida e permitirá uma maior eficiência e qualidade na prestação de serviços ao cliente, como a medição inteligente, iluminação pública eficiente, micro-produção com fontes renováveis de energia, mobilidade elétrica, e ações de eficiência energética (EDP, 2011). As indicações mostradas na Figura 1 correspondem a iniciativas que foram espontaneamente notificadas ao Google (GOOGLE, 2011) por meio do endereço: http://tinyurl.com/smartmapform e incluem eletricidade, gás e água. Mesmo não refletindo totalmente a realidade atual, permitem uma comparação, mesmo que grosseira, entre as iniciativas do Brasil e do restante do mundo. Figura 1 - Smart Metering Projects Map, Google Maps Legenda: vermelho = eletricidade; verde = gás; azul = água; triângulo = julgamento ou piloto; círculo = projeto; AMI=”Advanced Metering Infrastructure” (mais modena, comunicação em dois sentidos); AMR =”Automatic Meter Reading”.
  12. 12. 12 5. CONCLUSÃO Os Estados Unidos parecem ver uma clara vantagem para investirem no “aumento da inteligência” da sua rede de energia elétrica. São evidentes os benefícios relacionados à ativação da economia interna, racionalização do uso de energia, redução de emissão de poluentes, ganho de tempo para uma melhor regulamentação do mercado e desenvolvimento, bem como, integração de novas tecnologias de geração, transmissão e distribuição de energia ao Sistema. O Brasil não evidencia a mesma objetividade norte-americana. As barreiras mais específicas do Brasil para a implantação de redes inteligentes não se mostram muito mais complexas e diferentes daquelas enfrentadas pelos países empenhados na mesma tarefa. Entretanto, um menor nível de agravamento dos problemas associados a estas barreiras em relação Estados Unidos, parece ser o principal motivo que o induz o Brasil a seguir em marcha mais lenta. Ao que tudo indica, enquanto o Brasil foca sua atenção em questões internas mais críticas ou mais iminentes, a ampliação da inteligência da rede de energia elétrica brasileira vai seguindo de maneira desintegrada e a reboque da tecnologia desenvolvida e implantada em outros países, uma vez que tal tecnologia certamente virá incorporada nos equipamentos a serem naturalmente adquiridos pelas concessionárias de energia elétrica atuantes no Brasil. É provável que uma evolução insuficientemente organizada incorpore à Rede nacional uma “inteligência ineficiente”, com óbvias conseqüências de retrabalho futuro. Certamente o Brasil não tem a mesma urgência que os Estados Unidos para a consolidação de uma Rede cada vez mais inteligente, mas há que se lembrar que o consumo de energia elétrica brasileiro cresce a uma taxa bem maior do que a norte- americana (vide Tabela 1), direcionando o Brasil para alguns problemas semelhantes aos ora enfrentados por aquele país. O cenário brasileiro para a questão é raro, pois é um dos poucos em que o País tem algum tempo para planejar, pular etapas já vividas pelos países mais desenvolvidos e se capacitar sem atropelos, evitando retrabalho e desperdício de investimentos. Naturalmente, não parece recomendável que o Brasil passe a se organizar para desenvolver um “roadmap” semelhante àquele desenvolvido pelo National Standards of Technology (NIST, 2011) ou venha a reinventar guias, normas e protocolos de comunicação desenvolvidos pela International Electrotechnical Commission (IEC, 2010), pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, 2011) ou por outros organismos semelhantes. Entretanto, parece muito indicado que a comunidade encontre formas integradas de estudar o trabalho de padronização já desenvolvido internacionalmente e rapidamente definir uma padronização brasileira, de modo que ela possa ser incorporada paulatinamente à Rede elétrica nacional, à medida que cada segmento de padronização esteja maduro e, ao mesmo tempo, haja recursos para a modernização. A decisão governamental de implantar um grupo de trabalho formado por importantes instituições brasileiras (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2010) é bem acertada; mas, o grupo poderia ser ampliado e, certamente, deveria dispor de todos os recursos necessários e, ao mesmo tempo, agir sob um processo expedito de geração de resultados, de modo que as padronizações estabelecidas pudessem estar à frente dos projetos em andamento. O atual estágio de desenvolvimento do sistema elétrico brasileiro tem permitido que o País aguarde uma melhor definição das tendências tecnológicas das redes inteligentes, ainda mantendo níveis toleráveis obsolescência. Contudo, o tempo de espera já passou. Agora é hora de acelerar.
  13. 13. 13 6. AGRADECIMENTOS O autor agradece aos professores Giovanni Manassero Junior (POLI/USP), Oswaldo Lucon (IEE/USP) e José Goldemberg (IEE/USP) pela indicação de algumas das referências bibliográficas consideradas e pela oportunidade de participação em debates, aulas e exposições, que por sua vez, o incentivaram a elaborar este artigo. 7. RESPONSABILIDADE As informações contidas neste artigo são de responsabilidade exclusiva do autor. 8. REFERÊNCIAS ANEEL. Consumidores, consumo, receita,tarifa media-por região. Disponível em: <http://rad.aneel.gov.br/ReportServerSAD?%2fSAD_REPORTS%2fConsumidoresConsumo ReceitaTarifaMedia-Regi%c3%a3o&rs:Command=Render>. Acesso em: 15 dez. 2011. EDP. EDP lança projeto de Cidade Inteligente em Aparecida. Disponível em: <http://www.energiasdobrasil.com.br/energia/noticias/noticia.asp?noticiaId=7443344442434 4233332443424444344333347D581556611263D5021D3334D2371D52444366BB4>. Acesso em: 19 dez. 2011. EIA-U.S. ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION. Electric Power Annual - Summary Statistics for the United States. Disponível em: <http://38.96.246.204/cneaf/electricity/epa/epates.html>. Acesso em: 11 dez. 2011. EPRI; EDF R&D. Profiling and Mapping of Intelligent Grid R&D Programs. . Palo Alto, CA e Clamart, France: [s.n.]. Disponível em: <http://www.nationalelectricityforum.org/2007/pdfs/EPRI_Report_1-07.pdf>. , 2006 EPRI; ELECTRICITY INNOVATION INSTITUTE. IntelliGrid Architecture Report: Volume 1, IntelliGrid User Guidelines and Recommendations. . Palo Alto, CA. Disponível em: <http://my.epri.com/portal/server.pt?space=CommunityPage&cached=true&parentname=Ob jMgr&parentid=2&control=SetCommunity&CommunityID=221&PageIDqueryComId=0>. , 2002 FALCÃO, D. M. Smart Grids e Microredes: o futuro já é presente. VII Simpósio de Automação de Sistemas Elétricos (Simpase), 17 ago 2011. GOLDEMBERG, J.; LUCON, O. Energia, Meio Ambiente e Desenvolvimento, 2011. GOOGLE. Smart Metering Projects Map. Disponível em: <http://maps.google.com/maps/ms?ie=UTF8&hl=en&msa=0&msid=1155193110583675343 48.0000011362ac6d7d21187&om=1&ll=50.261254,- 84.770508&spn=13.385779,39.375&z=5>. Acesso em: 19 nov. 2011.
  14. 14. 14 GRANATO DE ARAÚJO, S.; GONÇALVES VIEIRA, J. Automação da Distribuição e a Smart Grid – Parte 1 | Smart Grid News. Disponível em: <http://smartgridnews.com.br/automacao-da-distribuicao-e-a-smart-grid-parte-1/>. Acesso em: 29 out. 2011. GRÜDTNER, I. Smart Grid on Brazil. . Smart Grids in Latin America and the Caribbean: Meeting the Challenges through Local and Global Experiences, Mexico City, 29-30 June 2011. Disponível em: <http://www.iea.org/platform/workshops/mexico/1_grudtner.pdf>. , 29 jun 2011 GRZEIDAK, E.; CORMANE, J.; LELES FERREIRA FILHO, A. DE; ASSIS, F. Qualidade da energia elétrica no contexto de smart grid. IX Conferência Brasileira de Qualidade da Energia Elétrica (CBQEE), p. 7, 31 jul 2011. IEA. Energy Balances of OECD Countries. . [S.l: s.n.]. , 2009a IEA. Energy Balances of NON-OECD Countries. . [S.l: s.n.]. , 2009b IEC. IEC Smart Grid Standardization Roadmap. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://www.iec.ch/smartgrid/downloads/sg3_roadmap.pdf>. , 2010 IEEE. IEEE 2030 Draft Guide for Smart Grid Interoperability of Energy Technology and Information Technology Operation with the Electric Power System (EPS), and End- Use Applications and Loads. Disponível em: <http://grouper.ieee.org/groups/scc21/2030/2030_index.html>. Acesso em: 17 dez. 2011. KANNBERG, L. D.; CHASSIN, D. P.; DESTEESE, J. G. GridWiseTM: The Benefits of aTransformed Energy System, 2003. KAPLAN, S. M. Electric Power Transmission: Background andPolicy Issues, 2009. KELLY, S. Experiência Americana no Setor de Energia Elétrica é Compartilhada no Brasil. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://www.faap.br/revista_faap/revista/revista7/entrevista.htm>. Acesso em: 16 dez. 2011. MANASSERO JUNIOR, G. Notas de aula - Disciplina: PEA5918 – Redes Elétricas Inteligentes e Microrredes, 2011 MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Porataria n. 440, de 15 de abril de 2010. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://www.mme.gov.br/mme/galerias/arquivos/noticias/2010/Port_440_REDE_INTELIGEN TE.pdf>, 15 abr 2010 NIST. Draft NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Release 2.0. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://collaborate.nist.gov/twiki- sggrid/pub/SmartGrid/IKBFramework/Draft_NIST_Framework_Release_2-0_10-17- 2011.pdf>. , 2011
  15. 15. 15 ONS-OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA. ONS_Evolução da Capacidade Instalada do SIN. Disponível em: <http://www.ons.org.br/download/biblioteca_virtual/publicacoes/dados_relevantes_2010/070 1_capacidade_instalada.html>. Acesso em: 11 dez. 2011. QUINTEIRO PICA, C.; VIEIRA, D.; DETTOGNI, G. An Overview of Smart Grids in Brazil. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://www.thinkmind.org/index.php?view=instance&instance=ENERGY+2011>. , 22 maio 2011 WOLLMAN, D. A. Acceletaring Standards and Measurements for the Samart Grid. . [S.l.]: National Institute of Standards and Technology. Disponível em: <http://mirlab.org/conference_papers/International_Conference/ICASSP%202011/pdfs/0005 948.pdf>. , 2011 ZPRYME. U.S. Smart Grid Project Spending for 2010. Disponível em: <http://en.calameo.com/read/000414633076addcc5d6b>. Acesso em: 11 dez. 2011. ZPRYME. Brazil: The Smart Grid Network, Zpryme Smart Grid Insights, October 2011. Disponível em: <http://en.calameo.com/read/000414633b26e39c28bf2>. Acesso em: 17 dez. 2011.

×