Projetos de P&D Finalizados em 2012

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1 Projetos de P&D Finalizados em 2012 Determinação de fatores de carga e de demanda para cálculo de consumo de unidades residenciais para fins de pós-faturamento de acordo com a Resolução 456/ ANEEL 24 meses. Desenvolvimento de uma metodologia de cálculo para definição dos valores confiáveis de fatores de carga e de demanda, para fins de faturamento de clientes residenciais fraudadores, enquadrados em Termo de Ocorrência de Infração (TOI) e caracterizados na alínea c do inciso IV, artigo 72, da Resolução 456/2000-ANEEL. Através de levantamento de dados nos TOI's aplicados pela COSERN, em clientes residenciais fraudadores, observou-se que os fatores de carga e de demanda que servem de base para o cálculo do ressarcimento não refletem o verdadeiro consumo de energia elétrica dos fraudadores, após a aplicação do processo de regularização. Busca-se com a nova metodologia melhorar significativamente essa estimativa, de maneira que a cobrança da energia fraudada, com base na legislação vigente, seja a mais justa possível, para as partes. O acompanhamento realizado pela COSERN tem demonstrado que, usando os fatores de carga e de demanda tradicionais, conforme definidos na literatura, o consumidor tem pagado por valores de consumo menores que os realizados, após a regularização. Isso pode significar uma perda de recuperação de receita para a Concessionária, favorecendo negativamente os indicadores de perdas comerciais. Investimento a Ser Realizado: Total Previsto: R$ ,00 Total Realizado: R$ ,30 Entidade Envolvida: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN. Doc. EIPD P&D web Página 1 de 13

2 Projetos de P&D Finalizados em 2012 Cabeça de Série de Sistema de Inspeção de Redes de Média e Alta Tensão Energizadas utilizando Câmera de Vídeo Robótico em Vara de Manobra. 18 meses. Cabeça de Série de equipamento de monitoramento aéreo de redes de distribuição por meio de câmera robótica acoplado a vara de manobra, sendo cinco unidades pré-série e cinco unidades finais. No ciclo 2006/2007 do P&D da COSERN foi desenvolvido um protótipo robótico para inspeção visual de linhas de transmissão utilizando câmeras de vídeo. Os testes iniciais motivaram o desenvolvimento do cabeça de série do protótipo. Inspeções em linhas de transmissão são importantes para a manutenção preventiva e corretiva para a concessionária de energia. Vários tipos de problemas são detectados através dessas inspeções. Atualmente inspeções nas linhas de transmissão aérea são realizadas de forma visual. Técnicos percorrem as linhas de transmissão e através de uma avaliação visual constatam possíveis problemas. Muitas vezes alguns problemas não conseguem ser identificados nessas avaliações devido a principalmente a distância da linha para o técnico, e/ou defeito estar fora do campo visual do técnico. A produção fomentará empresa incubada no IFCE com geração de emprego e renda para seis profissionais. Objetiva-se o mercado nacional em primeira fase. Total Previsto: R$ ,00 Total Realizado: R$ ,58 Entidades Envolvidas: Núcleo de Estudos e Pesquisa do Nordeste - NEPEN HEXA Montagem e Serviços de Equipamentos Eletrônicos Ltda. Doc. EIPD P&D web Página 2 de 13

3 Projetos de P&D Finalizados em 2012 Compatibilidade Eletromagnética entre os Sistemas de Distribuição em 69 kv da COSERN e Redes de Distribuição Urbana de Água e Gás 18 meses. Desenvolvimento de um programa para cálculo de potenciais de toque, de passo e de transferência, em regime permanente, bem como para gerar os parâmetros necessários à análise, em regime transitório da tensão induzida pelos acoplamentos, magnético e eletrostático, entre a linha de transmissão e dutos de água ou gás. Linhas e subestações de 69 kv se tornam frequentes nas grandes cidades, o que leva a preocupações maiores com a segurança das pessoas que circulam nas imediações das instalações. Outros serviços públicos como distribuição de água ou de gás exigem a instalação de dutos, que precisam ocupar espaços próximos aos equipamentos de instalações elétricas, podendo sofrer influência, tanto através de indução magnética, indução eletrostática, como principalmente, através de acoplamento resistivo devido a correntes de defeito, em regime permanente ou transitório, que podem circular pela terra. Instalações prediais de água ou gás podem ser dessa forma, energizadas, trazendo grande risco para seus operadores ou usuários. Uma análise de possíveis influências dessa natureza precisa ser realizada, antes da própria execução das obras de instalação. Para tanto, necessita-se de uma ferramenta de simulação, de forma a possibilitar a análise. Total Previsto: R$ ,00 Total Realizado: R$ ,51 Entidade Envolvida: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN. Doc. EIPD P&D web Página 3 de 13

4 Projetos de P&D Finalizados em 2012 Projeto (Cooperado): Metodologia para Estabelecimento de Estrutura Tarifária para o Serviço de Distribuição de Energia Elétrica. 24 meses. Desenvolvimento de uma metodologia de cálculo da estrutura tarifária dos serviços de distribuição de energia elétrica no Brasil, cujos resultados forneçam subsídios para aprimorar e/ou repensar a metodologia atual. Serão desenvolvidos softwares protótipos para simulação de resultados e de impactos das alterações propostas. A estrutura tarifária está desatualizada. Seus principais parâmetros e sinais relativos foram estimados a mais de 30 anos em arranjo institucional e contratual do setor elétrico completamente diferente do vigente. Desta forma, um conjunto de sinais ineficientes é repassado para decisões equivocadas dos usuários. Além disso, verifica- se que: a estrutura tarifária é calculada abstraindo-se, por completo, das metodologias que determinam a receita requerida para o equilíbrio econômico-financeiro da atividade de distribuição e que são aplicadas nos processos de revisão tarifária; a atual metodologia não considera os aspectos da dimensão espacial tratados na tarifação dos sistemas de transmissão; e aspectos relacionados à qualidade do serviço e à elasticidade preço-demanda dos usuários não são observados na metodologia atual de estrutura tarifária. Neste contexto, mostra-se oportuno e necessário o desenvolvimento de pesquisas e estudos para aprimoramento da estrutura atual. O campo de atuação para o aprimoramento foi segmentado em características de escopo e de abrangência para modelar subprojetos a fim de melhor alocar as equipes, conforme suas especialidades e possibilidade de contribuição. Desta forma, podem ser considerados como vetores de originalidade os seguintes: apresentará alternativas metodológicas para o cálculo da responsabilidade de potência para os fins de alocação de custos aos diversos usuários; experimentará a composição da metodologia locacional e temporal para usuários conectados em 138 e 69 kv; Desenvolverá metodologia alternativa para o cálculo dos custos da rede convergente com os métodos e parâmetros adotados na revisão tarifária; Irá desenvolver e disponibilizar modelos econométricos para estimar a elasticidade-preço dos consumidores e a intensidade das migrações resultantes. Total Previsto: R$ ,00 Total Realizado: R$ ,13 Entidade Envolvida: Instituto ABRADEE. Doc. EIPD P&D web Página 4 de 13

5 Projetos de P&D Finalizados em 2012 Projeto (Cooperado): Programa Brasileiro de Redes Elétricas Inteligentes 8 meses. Desenvolver um Plano Nacional para migração tecnológica do setor elétrico do estágio atual para adoção ampla do conceito de Redes Inteligentes, incluindo funcionalidades e requisitos, padronização das tecnologias, adequação da legislação e regulamentação, e um programa avançado de capacitação. A implantação de RI (Smart Grid) está acontecendo de forma mais intensa na Europa e nos Estados Unidos. Na Europa o principal motivador é o estabelecimento da agenda ambiental Nos EUA, além da questão ambiental, os principais motivadores são a obsolescência dos ativos de distribuição, a vulnerabilidade do sistema, o aumento da geração distribuída, e a criação de empregos. No Brasil, até o momento, o custo mais baixo do medidor eletrônico foi o principal motivador para a migração tecnológica parcial, porém sem as funcionalidades que permitiriam um pleno desenvolvimento de Redes Inteligentes, podendo tornar-se obsoletos rapidamente. A falta de incentivos e de coordenação dessa migração faz com que as distribuidoras adotem soluções individuais, voltadas aos seus problemas específicos, tais como o furto de energia, qualidade do serviço ou a medição de reativos. Segundo o Plano Nacional de Energia (PNE) 2030 prevê-se redução no consumo final de energia elétrica da ordem de 5% em 2030, por meio de iniciativas baseadas em medidas indutoras de eficiência energética, potencializadas com a adoção de tecnologias de RI. Está identificada a tendência mundial de substituição da tradicional infraestrutura do sistema de energia elétrica por uma configuração associada às recentes tecnologias de informação e comunicação. Este movimento proporcionará importantes mudanças na forma de relacionamento entre regulador e concessionária e entre esta e seus clientes. Grandes empresas do setor elétrico mundial, na Europa e nos Estados Unidos têm migrado para uma topologia de redes multidirecional, e este movimento prevê alterações no modelo de negócios associado ao setor, afetando todos os protagonistas. Questiona-se hoje, a necessidade de uma rede no Brasil de distribuição flexível, acessível, confiável e econômica, porém é certo que a Rede Inteligente (RI) acontecerá, mas provavelmente as motivações brasileiras serão no mínimo, diferentes. Urge elaborar um Plano Nacional de Redes Inteligentes, que contribuirá para melhorar a qualidade dos serviços, a confiabilidade do sistema elétrico e a reduzir os desperdícios Total Previsto: R$ ,53 Total Realizado: R$ ,24 Entidade Envolvida: Instituto ABRADEE. Doc. EIPD P&D web Página 5 de 13

6 Projetos de P&D em desenvolvimento Aferidor de medidores de energia elétrica sem interrupção no fornecimento, com controle das correntes no medidor. 24 meses. Desenvolvimento de um equipamento para verificação funcional e aferição de medidores de energia elétrica, com controle das correntes sem necessidade de interrupção no fornecimento de energia para o consumidor. Através da constatação de que não existe atualmente equipamento que execute o controle das correntes nos medidores de energia no momento da aferição sem que ocorra desconexão da carga, sugeriu-se a concepção de um dispositivo que realizasse tal tarefa. Adicionalmente é possível produzir correntes reativas para testar os medidores conforme as condições previstas nas Normas NBR8377 e NBR8380. Desta forma, independentemente da corrente circulante na carga (consumidor) é possível executar a aferição, com controle da corrente de teste do medidor, sem o desligamento. Para realizar esta funcionalidade o equipamento, no momento de executar a aferição, injeta dinamicamente correntes trifásicas tal que complementam e mantêm as correntes padronizadas. Esta solução permite que as correntes que circulam pelo medidor sejam as padronizadas e independentes da carga do consumidor durante o teste. A etapa inicial deste projeto foi dedicada à determinação das características mecânicas e elétricas dos medidores utilizados pela Cosern. Em visita aos laboratórios, almoxarifado e em conversas com os técnicos da empresa, concluiu-se que há 4 medidores principais na classe de consumo residencial e comercial: Medidor modelo M1A, monofásico, eletromecânico, com constante de disco de 3,6 Wh/r, classe 2, corrente nominal de 15 A. Medidor FX221, monofásico, eletromecânico, com constante de disco de 3,6 Wh/r, classe 2, corrente nominal de 15 A. Medidor D58, trifásico, eletromecânico, com constante de disco de 21,6 Wh/r, classe 2, corrente nominal de 15 A. Medidor ACE 1000, monofásico, eletrônico, com constante de 1,25 Wh/pulso para 240 V, classe de exatidão B, corrente nominal de 15 A. Foram feitas observações inclusive sobre as características elétricas e mecânicas destes. Estas características são de fundamental importância para que o projeto do Aferidor iniciasse assumindo a direção correta no sentido de se construir um protótipo adequado para ser utilizado nos medidores que já estão em uso pela Cosern. Foram estudadas as possíveis topologias de conversores para geração das correntes de teste (carga artificial), como objetivo de se obter um equipamento pequeno, leve e com baixíssima dissipação de energia. A estrutura escolhida foi simulada e trata-se de um inversor em ponte completa alimentado em tensão. Esta opção apresentou-se viável para implantação no projeto, atendendo os requisitos anteriormente mencionados. Foi desenvolvida também no âmbito do projeto uma bancada de testes projetada para realização de testes do Aferidor. Ela simula várias características dos consumidores, inclusive com presença e energia reativa. Total Previsto: R$ ,17 Realizado até Dez/2012: R$ ,79 Doc. EIPD P&D web Página 6 de 13

7 Entidade Envolvida: Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - LACTEC. Doc. EIPD P&D web Página 7 de 13

8 Projetos de P&D em Desenvolvimento Aprimoramento de Protótipos de Dispositivos PLC para Telemedição e Automação da Rede de Média Tensão COSERN 24 meses. Aprimoramento do sistema de comunicação baseado em PLC (Power Line Communications), em faixa estreita (FE), composto de modem e repetidor, visando o telecomando e a telessupervisão da rede da COSERN e adequação do acoplador para aplicação em redes de média tensão (13,8 kv) e subtransmissão (69 kv). A concepção de um novo Acoplador PLC para média tensão e subtransmissão, sendo este componente responsável por boa parte do custo do sistema, é o diferencial da possibilidade de aplicação da tecnologia PLC em automação e telecontrole. Na configuração tradicional, o acoplador injeta o sinal de comunicação no condutor da linha energizada através de um capacitor conectado entre fase e terra. Neste caso, o Modem PLC fica no potencial de terra e conecta-se ao acoplador através de um circuito de sintonia, gerando um risco de isolação para o sistema. Na nova concepção de acoplamento, o Modem PLC é instalado no potencial do condutor e se conecta ao restante do sistema através de enlace rádio. Com esta configuração prescinde-se do capacitor de alta tensão, tornando o sistema independente da tensão nominal da rede, com uma maior diretividade do acoplamento, dispensando o uso de bobinas de bloqueio. A energia para a operação do modem é captada indutivamente da corrente de carga do condutor. Total Previsto: R$ ,00 Realizado até Dez/2012: R$ ,52 Entidade Envolvida: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações - CPqD. Doc. EIPD P&D web Página 8 de 13

9 Projetos de P&D em Desenvolvimento Aplicação de Misturas de Fluidos Biodegradáveis com Óleo Mineral Isolante em disjuntores e transformadores de distribuição 24 meses. Ampliação da aplicação da mistura de fluidos biodegradáveis ao óleo mineral isolante existente para transformadores e disjuntores 15 kv. Processo sustentável de substituição gradual do atual parque de óleo mineral isolante por fluidos biodegradáveis de origem vegetal de biomassa. Dentro da linha de pesquisa de misturas de fluidos biodegradáveis com óleos minerais isolantes em equipamentos elétricos, utiliza-se a adição de óleo biodegradável para melhorar características do óleo existente em uso nos disjuntores e transformadores da distribuição é uma estratégia para substituição gradual do óleo existente. Tendo por base os resultados positivos do projeto "Análise de Inserção de Novos Fluidos, Econômico e Tecnicamente mais Eficientes, em Disjuntores", é necessário a execução de um cabeça de série, ampliando a aplicação da mistura em disjuntores e transformadores por mais dois anos, caracterizando o procedimento do setor elétrico para produção de lote piloto e inserção de mercado, em que possam ser feitas (se necessário) melhorias com envolvimento de fabricantes dos fluidos. Total Previsto: R$ ,00 Realizado até Dez/2012: R$ ,20 Entidades Envolvidas: Centro de Gestão de Tecnologia e Inovação - CGTI B&G Pesquisa e Desenvolvimento Ltda. Doc. EIPD P&D web Página 9 de 13

10 Projetos de P&D em Desenvolvimento Aplicação de Misturas de Fluidos Biodegradáveis com Óleo Mineral Isolante em equipamento de 15kV de Maior Risco e Sensibilidade à Qualidade do Isolante Liquido 36 meses. Determinação de curvas, intervalos e limites de grandezas físico-químicas para uso da intervenção da manutenção, quando da aplicação de misturas através de adição de fluidos biodegradáveis de origem vegetal de biomassa ao óleo mineral isolante existente em uso, visando confiabilidade de reguladores de tensão 15 kv. O sucesso em projeto na COSERN de simples adição de óleos biodegradáveis em disjuntores de 15 kv contendo óleos minerais isolantes enseja prospectar, qual será o desempenho de misturas semelhantes em situações de maior risco e alta sensibilidade a falhas elétricas mais freqüentes que o dos disjuntores, procedimento este adotado pelas concessionárias de energia elétrica para todo novo material ou equipamento a ser introduzido no sistema elétrico brasileiro. Existe uma linha de atuação na COSERN de substituição de óleo mineral por óleo vegetal. Para extensão a todos os equipamentos existentes em 15 kv, faz se necessário a adição de óleos vegetais em reguladores de tensão, criando massa crítica para o uso indiscriminado dos processos utilizados (transporte, comissionamento, manuseio, estocagem, tratamento, preenchimento e descarte) que possa ser estendido de modo também indiscriminado para todos os tipos de equipamentos da distribuição na classe 15 kv no setor elétrico. Total Previsto: R$ ,00 Realizado até Dez/2012: R$ ,60 Entidades Envolvidas: Centro de Gestão de Tecnologia e Inovação - CGTI B&M Pesquisa e Desenvolvimento Ltda. Doc. EIPD P&D web Página 10 de 13

11 Projetos de P&D em Desenvolvimento Sensor Embarcado em Transformadores para Avaliação em Tempo Real de Óleo Isolante 24 meses. Desenvolvimento de um dispositivo embarcado em transformadores de potência para analise em tempo real via telemetria, de condições óleos isolante quanto a sua estabilidade oxidativa utilizando técnicas de espectrofluorimetria 3D laser. A evolução dos sistemas eletrônicos em consonância aos avanços das técnicas de espectrofluorimetria a laser, em particular as técnicas 3D, e do conhecimento residente possibilitam-se novos horizontes para análise em tempo real de óleos. Falhas em transformadores de potencia podem causar grandes perdas para os diversos setores da economia. Devido a esta importância o seu bom funcionamento é vital para a garantia da operação de um sistema elétrico. Os métodos tradicionais para a detecção das condições operacionais de um transformador de potencia requerem a parada de operação para coleta de material que é posteriormente analisado em laboratório. Atualmente a principal técnica preditiva de manutenção aplicada a transformadores reside no diagnóstico de gases dissolvidos (DGA), baseada na análise cromatográfica do óleo isolante. Entretanto, ela não é aplicável diretamente sobre um transformador em operação, já que a cromatografia é feita em laboratório por um equipamento específico. Total Previsto: R$ ,12 Realizado até Dez/2012: R$ ,09 Entidades Envolvidas: Núcleo de Estudos e Pesquisa do Nordeste - NEPEN. Doc. EIPD P&D web Página 11 de 13

12 Projetos de P&D em Desenvolvimento Projeto (cooperado): Arranjos Técnicos e Comerciais para a Inserção da Geração Solar Fotovoltaica na Matriz Energética Brasileira 36 meses. Implantar usina de geração solar fotovoltaica com potência de 1,0 MW usando distintas tecnologias, montar laboratório de certificação em energia solar e desenvolver transformador eletrônico adaptável a planta similares, permitindo avaliar técnica e comercialmente a replicabilidade do modelo adotado. Várias são as motivações para o desenvolvimento deste projeto, destacando-se a possibilidade de avaliação dos requisitos técnicos, os possíveis arranjos comerciais e a viabilidade econômica da inserção da energia solar fotovoltaica na matriz elétrica nacional. O desenvolvimento de tecnologia nacional em conversores eletrônicos de potência, para aplicação em sistemas de energia fotovoltaica, contribuirá para a otimização da integração desta fonte, sendo um dos principais motivadores do projeto. Ademais será possível capacitar e treinar as concessionárias no uso de tal tecnologia e possibilitar o desenvolvimento da cadeia produtiva desse tipo de geração no Brasil, que possui uma das maiores reserva mundiais de Silício. No caso do projeto pleiteado, um motivador adicional seria a avaliação da viabilidade do aproveitamento de áreas urbanas incorporarem às suas funções primordiais o conceito de geração distribuída, em blocos na faixa de alguns MW's. Esse projeto tem como objetivo a implementação de um projeto inovador, sem paralelo no País, para acompanhamento e análise do desempenho, avaliação das implicações e proposição de soluções técnicas e comerciais adequadas e sustentáveis para a inclusão da tecnologia solar fotovoltaica ao sistema interligado nacional. Considera-se que embora a geração próxima às cargas traga benefícios para o sistema elétrico, o aumento de geradores na rede de distribuição, particularmente aqueles com possibilidade de elevada intermitência aumenta em paralelo a complexidade de sua operação, devido às alterações que pode provocar nos níveis de tensão e introdução de harmônicos, entre outros fatores, para os quais as distribuidoras não estão ainda devidamente capacitadas para solucionar, pois implicam alterar seus procedimentos operacionais e comerciais. Adicionalmente, sendo implantado dentro área urbana, sobre estruturas de diferentes perfis, possibilita o uso de diferentes tecnologias, além de permitir grande visibilidade para um conceito que ainda está por ser regulamentado no Brasil. A análise de viabilidade, a proposição de adequação da tecnologia internacionalmente disponível, a análise da vida útil dos componentes, a proposição de arranjos comerciais, regulatórios, de financiamento e de incentivos tirados a partir de um projeto piloto é outro fator de originalidade. A montagem de um laboratório de certificação sem similar no País e o desenvolvimento de transformador eletrônico cujas características técnicas sejam compatíveis com o planejamento e operação do sistema elétrico, agregam valor adicional ao projeto em termos técnicos e estratégicos. A localização Doc. EIPD P&D web Página 12 de 13

13 de laboratório de certificação na região Nordeste e o desenvolvimento do transformador eletrônico conferem ao processo de inserção da fonte solar fotovoltaica na matriz energética nacional maior descentralização, abrindo caminho para nacionalização de parte da cadeia produtiva da geração solar fotovoltaica no país. Investimento Previsto pela COSERN: R$ ,36 Realizado até Dez/2012: R$ 3.673,89 Entidades Envolvidas: Proponente: Cooperadas: Executoras: Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia COELBA Companhia Energética do Rio Grande do Norte COSERN Companhia Energética de Pernambuco CELPE Centro Brasileiro de Energia e Mudanças Climáticas - CBEM Universidade Federal de Minas Gerais UFMG Universidade Estadual de Campinas UNICAMP Universidade Federal da Bahia UFBA Universidade Federal de Pernambuco UFPE Universidade Salvador Financiadoras: Odebrecht Energias Alternativas S. A Secretaria de Ciência, Tecnologia e Inovação do Estado da Bahia. Fabricante de Material/Equipamento Elétrico: Saint Gobain do Brasil Doc. EIPD P&D web Página 13 de 13