Inovação Social em Energia. Artigo Desenvolvido Em Parceria com Hitachi, Ltd. Whitepaper

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1 Artigo Desenvolvido Em Parceria com Hitachi, Ltd. Whitepaper

2 ÍNDICE Introdução...3 Inovação Social: A Necessidade de uma Mudança Global...3 O Futuro da Energia: A Necessidade de Inovação...4 Mega Tendências & a Visão sobre o Futuro da Energia...5 Introdução & a Visão sobre o Futuro da Energia...5 Ser Inteligente é o Novo Verde...6 Novos Modelos de Negócios...7 Conectividade e Convergência...9 Inovação para Chegar ao Zero...10 Definindo a Inovação Social em Energia...10 A Necessidade de Intervenção e de Inovação Social...12 Inovação Social em Ação Como é Hoje...13 Geração de Energia...13 Redes Mais Inteligentes...14 Gestão da Energia...15 Geração Distribuída e Micro Redes...16 Inovação Social no Futuro...17 Quantificando a Oportunidade...17 A Singular Contribuição da Hitachi...19 Inovação Social em Energia na Hitachi...19 O Papel da Hitachi nas Energias Renováveis...21 Conclusão...23 Outros Artigos sobre Inovação Social...24 Artigos sobre Inovação Social A Hitachi tem se unido com a Frost & Sullivan para desenvolver estudos sobre Inovação Social. Nossos artigos anteriores sobre Inovação Social definem o que são Inovação Social e as Mega Tendências globais que determinam o futuro das nossas sociedades. Acesse a nossa página na Internet: para baixar os artigos completos. 2

3 INTRODUÇÃO Inovação Social: A Necessidade de uma Mudança Global O apetite global por energia não mostra sinais de redução e enquanto isso a forma como que geramos, gerenciamos e consumimos energia está mudando. O setor de Energia é um perfeito exemplo de uma área permeada pelos desafios trazidos pelo mundo moderno, mas pronta para a inovação na procura de melhorias para a sociedade, os negócios e as pessoas. Como usar a inovação para atender ao aumento na demanda energética e das emissões de carbono, enquanto também buscamos melhorar a eficiência na transmissão, distribuição e no consumo? No setor de Energia, o principal desafio é como satisfazer a demanda crescente de uma população global altamente conectada, faminta por energia, cada vez mais concentrada em centros urbanos e inteiramente dependente das redes de energia elétrica. Além disso, como usar a inovação para atender ao aumento na demanda energética e das emissões de carbono, enquanto também buscamos melhorar a eficiência na transmissão, distribuição e no consumo? E tudo isso ao mesmo tempo em que garantimos acesso à eletricidade para as comunidades mais pobres de uma forma limpa, confiável e segura. Em nossos artigos anteriores (http://www.hitachi.eu/en/sib/artigos/), definimos a Inovação Social como a implementação de tecnologias e de novos modelos de negócios para criar uma mudança positiva nas vidas de indivíduos e sociedades, criando valor compartilhado. Começando pelas Mega Tendências globais mais cruciais (Urbanização, Ser Inteligente é o Novo Verde, Futuro da Energia, Futuro da Mobilidade, e Saúde, Bem-estar e Qualidade de vida), identificamos a convergência como elemento fundamental para garantir a Inovação Social. Isso significa convergência de tecnologias, indústrias, produtos e modelos de negócios, incluindo as finanças. Olhando de perto os setores que têm maior urgência por Inovação Social (Energia, Água, Transporte, Saúde, Manufatura, Construção e Recursos Naturais), identificamos que a Inovação Social representa uma oportunidade de mercado de mais de US$2 trilhões até Neste Artigo, apontaremos as Mega Tendências que estão impactando o futuro do Setor de Energia e definiremos como a Inovação Social pode contribuir com o seu desenvolvimento. Aprofundaremos nos desafios e oportunidades da Inovação Social em energia e quantificaremos as oportunidades mais relevantes e seu impacto com base em nossa extensa pesquisa neste mercado. 3

4 Também vamos apresentar a Hitachi e seus negócios na área de Inovação Social, mostrando como a companhia tem se tornado uma visionária global, líder de pensamento em Inovação Social, e ainda mostrar alguns exemplos de projetos de vanguarda que estão sendo desenvolvidos ao redor do mundo em áreas decisivas como energias renováveis, energia nuclear, soluções em redes inteligentes, armazenamento de energia, e eficiência energética. A demanda global de energia crescerá em 55% até 2040 É necessária uma inovação mais inteligente e mais voltada para a sociedade, a fim de vencer os crescentes desafios de eletrificação, eficiência energética e descarbonização Descrevemos como a Hitachi está construindo o futuro por meio da utilização de soluções tecnológicas numa forma eficiente e integrada. Este artigo é complementado pelos resultados e discussões estratégicas do Fórum de Inovação Social, realizado em Munique, na Alemanha, no dia 22 de outubro de 2015, e desenvolvido de forma conjunta pela Hitachi e pela Frost & Sullivan. O Futuro da Energia: A Necessidade de Inovação A Energia contribui para o crescimento econômico, apoiando a indústria e os negócios, e é um elemento crucial para levar o progresso a setores como transporte e saúde. A energia é também um fator decisivo na garantia de acesso à água potável, ao saneamento e à educação em países em desenvolvimento, e para satisfazer necessidades como aquecimento, iluminação e segurança nos lares das pessoas. A segurança e eficiência energética são essenciais para melhorar a vida dos indivíduos enquanto garantem um futuro dinâmico e sustentável para a sociedade. A indústria de energia global está passando por um período de grandes mudanças. Pressões ambientais, políticas governamentais e as recentes transformações nos padrões de geração e consumo têm levado a grandes mudanças no mix energético global e nas emissões de CO2. Além disso, a combinação de novas tecnologias e inovações nos modelos de negócios está transformando a forma como a energia é gerada, distribuída, gerida e armazenada, e está mudando a relação tradicional entre fornecedor e consumidor. Isso resulta em novas oportunidades para integrar os cada vez mais complexos elementos do ecossistema energético, unindo a infraestrutura de energia com soluções de TI sofisticadas. O futuro da Energia dependerá, cada vez mais, da inteligência digital e no uso de Data Analytics para torná-la mais eficiente, desde a geração até o consumo. No entanto, num mundo onde a demanda global por energia crescerá em torno de 2% por ano até 2020 e um total de 55% até 2040, a inovação é decisiva. Mais de 1,2 bilhão de pessoas não têm acesso à eletricidade e a poluição ambiental causa mais de 7 milhões de mortes por ano como consequência da exposição a emissões atmosféricas. Com a demanda por energia continuando a crescer, é necessária uma inovação mais inteligente e mais voltada para a sociedade, a fim de vencer os crescentes desafios de eletrificação, eficiência energética e descarbonização, e assim facilitar o crescimento econômico continuado e melhorar a qualidade de vida das pessoas. 4

5 Companhias como a Hitachi estão caminhando para entregar inovação para seus clientes e para a sociedade como um todo, com o intuito de mitigar os desafios globais de energia, e assim, melhorar a qualidade de vida; uma tendência conhecida como Business to Society ou B2S (Negócio à Sociedade). Essa capacidade de integração com TI terá um impacto positivo, principalmente em setores como os de geração, transmissão, distribuição, e eficiência energética. MEGA TENDÊNCIAS & A VISÃO SOBRE FUTURO DA ENERGIA Introdução & a Visão sobre Futuro da Energia O futuro da energia é sinônimo de integração: a integração de um leque de ativos de geração cada vez mais variado e complexo, ao passo que a matriz global vai se diversificando; e a integração e implantação de tecnologias da informação avançadas e de soluções digitais para promover o uso mais eficiente dos recursos energéticos. A próxima fase desse processo de digitalização será especialmente importante por permitir o aumento no uso de energias renováveis e tornar toda a cadeia de valor do setor, desde a geração até o consumo, mais eficiente. De fato, a transformação digital das empresas de serviços de energia já começou, e estará no epicentro das tendências futuras de energia. Essa visão está sendo moldada pela convergência de quarto Mega Tendências monitoradas pela equipe de pesquisa da Frost & Sullivan: Tecnologia Inteligente para promover a real sustentabilidade em energia; Novos Modelos de Negócios nos quais os clientes assumem um papel central; Conectividade e Convergência para permitir a coleta de dados valiosos e estimular inovação e eficiência; e Inovação para chegar ao Zero, a fim de criar uma visão e um marco para que a Inovação Social em energia prospere. Mega Tendências Incentivando a Inovação Social em Energia Source: Frost & Sullivan 5

6 Ser Inteligente é o Novo Verde Estamos entrando numa era em que os produtos e serviços sustentáveis serão cada vez mais aprimorados e até substituídos por produtos e serviços inteligentes. As soluções inteligentes são um ótimo estudo de caso, dado que conseguem eficiências e economias de energia de até 30 por cento e geralmente seu retorno no investimento é de dois ou três anos. Viabilizadas pela Internet das Coisas ou Internet of Things (IoT) e as comunicações máquina-a-máquina (M2M), os produtos inteligentes são caracterizados por ter tecnologia de sensores inteligentes. Estes estão cada vez mais integrados com tecnologias da Internet, o que permite que os produtos possam reagir e comunicar com mudanças no ambiente, otimizando operações, e melhorando a eficiência. Em energia, a tecnologia digital está impulsionando prédios, redes e cidades inteligentes ao permitir ganhos de eficiência e a integração automatizada de uma crescente variedade de fontes de energia. A adoção acelerada de energia eólica e fotovoltaica só será possível através da aplicação de tecnologias avançadas e novos modelos de negócios. O crescimento global de medidores inteligentes um dos principais elementos das redes inteligentes e ponto de conexão entre clientes e redes de distribuição é um ótimo exemplo disso. No começo do ano 2015, havia em torno de 510 milhões de medidores inteligentes instalados no mundo. Estima-se que esse número aumente para 980 milhões até o final de Aproximadamente metade desses medidores (450 milhões) estará na China. No setor da Energia, sustentável e inteligente estão intrinsecamente relacionados. Um dos principais impulsionadores da digitalização é a necessidade de lidar com a crescente geração de energia por meio de fontes renováveis. Na Alemanha, por exemplo, cerca de 30% da eletricidade é gerada a partir de fontes renováveis e isso aumentará para 60% dentro dos próximos 10 anos. Esse crescimento em renováveis tanto em geração centralizada, quanto distribuída pode sobrecarregar a infraestrutura das redes eléctricas e isso só poderá ser resolvido eficientemente por meio da transformação digital das empresas de serviços de energia. Esta conjuntura é válida para o mundo inteiro, e a adoção acelerada de energia eólica e fotovoltaica só será possível através da aplicação de tecnologias avançadas e novos modelos de negócios. Tecnologias inteligentes também estão gerando ganhos de eficiência em redes de transmissão e distribuição, onde as perdas de energia elétrica variam entre 5% e 30% dependendo do lugar no mundo. As redes de eletricidade também serão impactadas em grande medida pela expectativa de acelerado crescimento em veículos elétricos e na infraestrutura de abastecimento associada. Dados da Frost & Sullivan mostram que existem por volta de 1,2 milhão de veículos elétricos no mundo em 2015, e espera-se que esse número cresça para 6,3 milhões em 2020 e até 12,6 milhões em

7 Esta tendência não se limita apenas ao setor de transporte e mobilidade, mas depende também da implementação de tecnologias inteligentes para gerar eficiência energética e otimizar a redes de distribuição de energia, e de mudanças nos modelos de negócios para armazenamento de energia. A convergência das tendências de veículos elétricos e gerenciamento de energia também preparou o caminho para abordagens inovadoras para economizar energia, como o sistema V2H (Vehicle to Home), que permite compartilhar a energia da bateria do carro com a casa em situações de emergência ou durante horários de pico de consumo. A energia é controlada por meio de processos de comunicação de dados entre o carro, a estação de recarga e o sistema de gerenciamento de energia da casa (HEM, na sigla em inglês). Com essa tecnologia disponível, esperase que esse tipo de solução habilitada digitalmente gere um impacto massivo na forma como administramos nossos lares nos próximos anos. Novos Modelos de Negócios A próxima onda de inovação no setor da Energia será em torno de novos modelos de negócios A próxima geração de modelos de negócios redefinirá o futuro das propostas de negócios e influenciará o desenvolvimento de tecnologias e produtos. Esses novos modelos de negócios não só remodelarão o ambiente de negócios, mas também influenciarão a dinâmica da indústria. Após uma década de intensa inovação tecnológica, a próxima onda de inovação no setor da Energia será em torno de novos modelos de negócios. A indústria está percebendo a necessidade de uma mudança do modelo de negócios dominante, historicamente focado na oferta, para um centrado no cliente e facilitado pela tecnologia, como o próximo passo de sua evolução. Impulsionado pela computação em nuvem e pela tecnologia em geral, o setor de Energia está vivenciando um crescimento nos modelos de negócios baseados em serviços, incluindo o conceito de Tudo como Serviço ou X-as-a-Service (XaaS). Os exemplos incluem Produto como Serviço, Economia de Energia como Serviço, e Iluminação como Serviço (LaaS, na sigla em inglês). A principal mudança aqui é que o produto ou sistema acaba sendo parte do serviço, diferente do modelo histórico no qual o serviço é parte do produto. Ótimos exemplos do modelo de negócio XaaS podem ser observados ao longo da cadeia de valor do setor de Energia. Muitas empresas líderes estão utilizando sistemas de análise de dados hospedados na nuvem para aplicações de redes inteligentes: a Leidos tem desenvolvido um modelo de Rede Inteligente como Serviço ou Smart Grid as a Service (SGS) com o propósito de acelerar a implementação de infraestrutura de medição avançada Advanced Metering Infrastructure (AMI); e a finlandesa Cozify oferece soluções baseadas em IoT sem fio para lares inteligentes como Automação como Serviço Home Automation as a Service (HAaaS). 7

8 Modelos de Negócios: A Nova Onda de Inovação em Energia Source: Frost & Sullivan Outra solução possibilitada pelas novas tecnologias é a usina elétrica virtual (VPP, na sigla em inglês), onde múltiplas fontes de energia (como usinas de cogeração, de energia fotovoltaica, eólica, biogás, grupos geradores, e pequenas centrais hidroelétricas) são integrados a uma rede controlada centralmente. Utilizando conectividade, tecnologias inteligentes e análise de dados de avançada, o conceito de VPP permite a otimização de portfólio, englobando diversos ativos de geração, assim como a agregação e troca de energia a partir de sua capacidade virtual. Isso transformará totalmente os modelos de operação tanto para as empresas de serviços de energia quanto para produtores de energia independentes num futuro muito próximo. Enquanto isso, modelos de resposta à demanda - Demand Response (DR) com análises em tempo real permitem à infraestrutura de geração, transmissão e distribuição reagir de acordo com as tendências de demanda dos clientes. As empresas de serviço de energia investirão cada vez mais em tecnologias inovadoras e ferramentas preditivas para reduzir os custos de geração e as falhas na rede. A cadeia de valor do setor de Energia testemunhará investimentos na ordem de US$10 bilhões em programas de DR até 2020, o que incentivará consumidores a assumirem um papel mais ativo na busca por benefícios econômicos ao mesmo tempo em que contribuem para a eficiência energética. Novas tecnologias da comunicação e regulações governamentais favoráveis são determinantes para integrar DR aos futuros sistemas energéticos. Atualmente, os Estados Unidos lideram o mercado na adoção de DR, mas o Reino Unido, China, Japão, e Coréia do Sul são mercados que estão evoluindo rapidamente e onde os benefícios de DR ajudarão ativamente esses países a atingirem suas metas de redução de emissões ao oferecem energia mais limpa e eficiente durante horários de pico. Um total de 80 GW/ano será economizado só nos Estados Unidos com a ajuda de programas eficientes de DR. 8

9 Conectividade & Convergência Conforme mencionado anteriormente, a tecnologia desempenha um papel fundamental no surgimento de novos modelos de negócios, além de ser um importante vetor de transformação na indústria de eletricidade e energia. Por exemplo, a penetração dos smartphones e de dispositivos e infraestrutura conectados gerou um enorme potencial de exploração do Big Data, o que permitiria melhoras no gerenciamento de energia e na eficiência dos processos. Com 80 bilhões de dispositivos conectados previstos para 2025, espera-se que o fenômeno de IoT tenha um impacto positivo em todos os aspectos das redes de energia, desde a produção até o consumo. Só no segmento residencial, isso se traduz em uma média de 10 dispositivos conectados por cada lar, e em torno de 500 dispositivos com identidades digitais únicas por km quadrado até As pessoas terão maior visibilidade e controle sobre o uso da energia do que jamais poderiam imaginar alguns anos atrás De fato, o segmento residencial global possui o maior potencial de flexibilidade e variabilidade de demanda. Quase 50% da energia necessária para o consumo residencial pode ser transferida para outros horários que não o de pico por meio de soluções de DR. Entre os benefícios da implementação de DR estão os incentivos para fornecedores de energia administrarem essa variabilidade na demanda, ao mesmo tempo reduzindo suas emissões. É importante destacar o papel do consumidor conectado na cadeia de valor de energia, que está prestes a se converter num verdadeiro contribuinte. Na medida em que se intensifica a necessidade por energia sustentável, espera-se ver uma mudança nas atitudes das pessoas, cuja falta de consciência atualmente freia o ritmo de implantação dessas medidas. A conectividade já começa a melhorar a experiência dos usuários, por exemplo, com as novas soluções em aplicativos de gerenciamento para casas conectadas que estão se integrando com hardware conectado, ou termostatos inteligentes e sistemas de gerenciamento de energia em lares (HEMS). Só na Europa, haverá mais de 30 milhões de termostatos inteligentes nas residências até As pessoas terão maior visibilidade e controle sobre o uso da energia do que jamais poderiam imaginar alguns anos atrás. A tecnologia está se inserindo em todos os segmentos do setor de energia, e a próxima onda de desenvolvimento trará redes mais automatizadas e conectividade entre ativos de geração, infraestrutura de distribuição e dispositivos. A implantação de redes inteligentes usando conectividade para melhorar a flexibilidade e eficiência da infraestrutura de energia começou há aproximadamente 10 anos, mas só agora, com análise de dados mais avançada, é que os benefícios reais estão se viabilizando. A conectividade e digitalização permitem confiabilidade, flexibilidade, eficiência e sustentabilidade no fornecimento de eletricidade, o que está se tornando uma realidade para cidades e comunidades ao redor do mundo. 9

10 Considerada por muitos como a força mais transformativa no setor da Energia, a conectividade tem o potencial de impactar positivamente não só nossas vidas, como também o aspecto ambiental, dado que permite a tomada de decisões em tempo real e a utilização dos dados para gerar inovação e eficiência. Inovação para Chegar ao Zero Até 2020, quase a metade da eletricidade mundial será produzida em países emergentes. O equilíbrio regional e de fontes de energia verá a energia livre de carbono (renovável e nuclear) crescer para representar 38% do total de geração, e 44% até As empresas devem mudar o foco para o desenvolvimento de produtos e tecnologias que inovem para chegar ao zero, ou seja, tecnologias de zero emissões (incluindo energia eólica, tubos de onda progressiva (TWR), energia fotovoltaica, o renascer da energia nuclear, energia solar concentrada (CSP), e a terceira geração de biocombustíveis). A principal diferença entre a visão Zero e a forma de pensar do passado é a mudança do foco para a eliminação absoluta dos efeitos negativos (apontando para o zero), em oposição ao foco na mudança incremental (apontando para melhorias graduais). Essa é uma área chave na qual vemos oportunidade para negócios de Inovação Social que levem a mudanças audazes e visionárias, como eliminar as perdas de energia ou eliminar a existência de comunidades sem acesso à eletricidade. Exemplos de empresas que têm estabelecido visões de inovação a zero podem ser encontradas em um amplo espectro de aplicações: a Shell tem um programa de metas de zero lesões fatais; a Atos tem uma inciativa de zero s para melhorar a satisfação e produtividade de seus colaboradores; a Microsoft tem uma meta de zero emissões líquidas para todos seus centros de dados, escritórios, laboratórios de desenvolvimento de software e viagens aéreas de seus empregados; e a Infineo tem um programa de controle de qualidade avançada que visa zero defeitos. DEFININDO A INOVAÇÃO SOCIAL EM ENERGIA A Frost & Sullivan definiu a Inovação Social como a inovação para gerar resultados que mudem a vida da sociedade e dos indivíduos, e que precisa da convergência de tecnologias, indústrias, produtos e modelos de negócios. 10

11 Os 10 Fatores Principais que Definem o Futuro da Energia A Energia é uma das principais aplicações industriais preparadas para reconhecer e promover a Inovação Social Enquanto a tecnologia impacta e causa rupturas em todos os setores, a energia é uma das principais aplicações industriais preparadas para reconhecer e promover a Inovação Social, dada a convergência das Mega Tendências explicadas anteriormente e os ganhos consideráveis de eficiência e sustentabilidade que resultam dela. As principais tendências do setor da Energia que a Frost & Sullivan monitora mostram que uma combinação de avanços tecnológicos e inovação em modelos de negócios estão redefinindo o futuro da energia. Por isso, nossa definição pode ser diretamente aplicável ao setor da Energia, através da adoção de tecnologias e novos modelos de negócios ao longo da cadeia de valor para melhorar a eficiência e sustentabilidade. Isso significa aprimorar o uso de recursos, entregando energia segura, confiável e limpa a empresas e domicílios, e a entrega de benefícios coletivos para as comunidades e a sociedade em seu sentido mais amplo. A mais notável conclusão de nossa pesquisa é que as oportunidades de Inovação Social existem a longo de toda a cadeia de valor de energia, da geração até o consumo. Tudo diz a respeito à convergência da infraestrutura de energia com tecnologias e inteligência digital para capturar dados e incentivar inovação e eficiência. Nas próximas seções, passaremos a examinar com mais detalhe as necessidades e oportunidades para Inovação Social partindo da geração de energia até o ponto de consumo. 11

12 Inovação Social em Energia Source: Frost & Sullivan A Necessidade de Intervenção e de Inovação Social A Inovação Social é essencial para cidades, comunidades e companhias que realmente querem entregar uma visão de energia integrada e sustentável para o futuro, entendendo os desafios que enfrentamos hoje e oferecendo inovação tanto incremental quanto radical para resolvê-los. Conforme foi mencionado anteriormente, as maiores oportunidades para melhoria virão da convergência entre a infraestrutura moderna de energia e soluções avançadas de TI, tudo respaldado pela emergência de novos modelos de negócios centrados no cliente. Entre as áreas que mais provavelmente se beneficiarão de tal inovação estão as emissões atmosféricas e poluição ambiental causadas pela geração de energia; o acesso a eletricidade para comunidades remotas ou em desenvolvimento; a eficiência em redes de energia, graças a sistemas de controle atualizados e autônomos; e soluções conectadas para que as pessoas possam proativamente gerir a energia de seus lares de uma forma mais eficiente. Hot Spots Globais para Inovação Social em Energia Source: Frost & Sullivan 12

13 Uma vez compreendidos esses desafios e a necessidade de intervenção, os mesmos princípios podem depois ser aplicados ao longo da cadeia de valor de energia, seja de forma individual ou coletiva para resolver os desafios da sociedade por meio da inovação. Pode se tratar de uma solução específica para melhorar a eficiência no uso de energia dentro de uma empresa, por exemplo, ou uma solução que envolva um ou vários desafios, sejam estes específicos a um elemento da rede de energia ou a vários. Todas essas áreas abordadas de maneira individual devem gerar benefícios incrementais para suas respectivas cidades, comunidades, empresas e países; porém, se consideradas de forma acumulada, há uma oportunidade para extrapolar e alcançar a Inovação Social em Energia. Inovação Social em Ação Como é Hoje Existem várias áreas onde já podemos ver a Inovação Social melhorando o setor de Energia, em modos e escalas diferentes. Geração de Energia Com a demanda global de energia crescendo em torno aos 2% por ano até 2020, e um total de 55% até 2040, a maior necessidade de inovação reside em satisfazer essa demanda de uma forma sustentável. Nos próximos anos haverá um aumento na capacidade de geração de quase todas as fontes de energia. Até mesmo as fontes de combustível de origem fóssil (carvão, petróleo e gás natural) crescerão em termos absolutos, porém a uma taxa de crescimento menor que as de origem não-fóssil, cuja participação no mercado irá de 37% da capacidade instalada em 2015 para 48% em Geração Global de Energia: Evolução da Capacidade Instalada por Tipo de Energético Note: All figures are rounded. The base year is Source: Frost & Sullivan 13

14 Em mercados emergentes, a demanda por eletricidade está crescendo a um ritmo mais acelerado, impulsionada pelo crescimento industrial, e pela expansão da população, urbanização e melhoras nos padrões de vida. Isso significa que devemos encontrar soluções para que a geração de energia consiga acompanhar o ritmo de crescimento da demanda, ao mesmo tempo em que minimizamos o impacto para o meio ambiente. Enquanto isso, em várias das regiões mais pobres de mundo, onde as taxas de eletrificação são as mais baixas, é necessário encontrar soluções de geração local e sustentável para comunidades remotas. Em economias mais maduras, há crescentes problemas para satisfazer a demanda durante horários de pico de consumo, enquanto que em outros momentos a capacidade de geração fica subutilizada. Além disso, muitos países, especialmente na Europa, têm usinas de geração muito antigas, que são ineficientes e estão chegando ao fim do ciclo de vida. Apesar desses dois cenários mercados maduros vs. emergentes parecerem muito diferentes, a realidade é que as soluções para eles são parecidas. Em ambos os casos, um futuro sustentável dependerá de uma combinação de ativos de geração novos e mais limpos, assim como também de um melhor uso da capacidade instalada por meio de tecnologias que permitam a adoção de soluções de DR para mudar a demanda dos horários de pico, e soluções de VPP para agregar de maneira inteligente o crescente número de fontes de geração distribuída. Veremos um aumento no uso de fontes de energia renováveis especialmente eólica e solar, além da maior adoção do gás natural, do desenvolvimento do gás de xisto, uma nova geração de usinas de energia nuclear e o crescimento da geração distribuída, utilizando fontes limpas mais próximas do ponto de consumo. Nos lugares onde os combustíveis fósseis continuam sendo utilizados, também há oportunidades para aumentar a eficiência e reduzir emissões. Exemplos disso incluem tecnologias avançadas para controle de poluição ambiental para reduzir NOx e emissões de enxofre; captura e armazenamento de carbono para manter o CO2 fora da atmosfera; e usinas de geração com tecnologia ultra-super crítica (USC) capazes de operar a temperaturas mais elevadas com melhor eficiência. Redes Mais Inteligentes A necessidade global de melhorar e investir em redes de eletricidade se manifesta de forma diferente em diversas partes do mundo: na Europa e no Japão, o foco está em melhorar a eficiência de redes elétricas em decadência; na América do Norte, está no aumento da confiabilidade das redes, especialmente nos centros urbanos dinâmicos e seus arredores; nas regiões em desenvolvimento, o foco está em construir redes de eletricidade resistentes ao futuro, para suportar o crescimento industrial e a melhoria no estilo de vida das pessoas. Assim, juntando a isso o crescimento global de energias renováveis e de veículos elétricos que precisam ser integrados à rede, não é de se surpreender que a tecnologia das redes inteligentes seja a principal área de crescimento e inovação. 14

15 A convergência entre TI e equipamentos de transmissão & distribuição de energia e tecnologias de sensores significa que a próxima geração de soluções em redes inteligentes criará oportunidades para linhas com a capacidade de auto-reparação, gerando eficiência até a última milha das redes de distribuição, minimizando perdas técnicas. A transformação digital das empresas de serviços de energia começa pelas redes de energia que conectam fornecedores com usuários, ao reduzir ineficiências e permitir a criação de sistemas de controle e monitoramento distribuído mais eficientes. Contudo, isso não fica restrito a empresas de serviço de energia, as redes inteligentes também estão transformando as operações dos operadores dos sistemas de distribuição, e inclusive facilitando o crescimento de prosumidores, isto é consumidores que geram sua própria energia. A próxima geração de soluções em redes inteligentes criará oportunidades para linhas com a capacidade de auto-reparação, gerando eficiência até a última milha das redes de distribuição No futuro próximo também veremos a tecnologia das redes inteligentes se tornar um impulsionador e facilitador-chave para o crescimento das soluções DR, com o software DR utilizando dados para aumentar o nível de inovação e eficiência. A mudança no perfil de demanda dos usuários para se adaptar às necessidades de um sistema de energia eficiente resultará num ecossistema de energia mais flexível, eficiente, econômico e com menores emissões. O mesmo será aplicável às VPPs, criadas por meio da conexão de um grupo de fontes de geração distribuída. Graças à conexão digital de um vasto e diverso mix de fontes de geração incluindo prosumidores comerciais e residenciais as soluções VPP levarão o poder da agregação a um patamar mais avançado, promovendo a capacidade de geração virtual como alternativa para tirar a pressão sobre os ativos centralizados. Gestão da Energia A convergência de tecnologias também está transformando a forma na qual a energia é gerenciada por usuários comerciais e industriais em seus prédios e instalações, muitos dos quais podem facilmente atingir economias de energia de até 30% ou mais. Hoje, as tendências de gestão de energia também estão caracterizadas pela inovação em modelos de negócios com foco na redução de custos, sustentabilidade, flexibilidade, segurança e confiabilidade. Na Europa, por exemplo, os mercados de contratos por desempenho energético estão crescendo acima de 10% ao ano, impulsionados por uma preferência crescente dos consumidores a comprar resultados a seus problemas de energia, antes do que soluções ou produtos específicos. Esses modelos de negócios centrados no cliente e baseados em serviços, somados à tecnologia que os torna possíveis, como as soluções na nuvem, estão se proliferando nos mercados de gestão de energia. Os contratos por desempenho energético, as soluções DR e as VPPs são mudanças transformacionais que requerem novos modelos de negócios. Economia de energia, iluminação, calefação e refrigeração estão vivenciando um rápido crescimento sob o modelo XaaS, mudando o cenário competitivo e representando grandes oportunidades nos próximos anos. 15

16 As propostas de valor baseadas em resultados garantidos como economia de energia e desempenho de negócios facilitadas pela análise de dados baseada na nuvem estão incentivando a substituição de ofertas baseadas em produtos por soluções e serviços tais como os Sistemas de Gestão de Energia Predial (BEMS, na sigla em inglês) na nuvem e Sistemas de Gestão de Energia em Fábricas (FEMS, na sigla em inglês). Esse movimento para a camada de gestão na nuvem, combinado com análise de dados de avançada, está criando economias significativas para o usuário, ao mesmo tempo em que facilita a eficiência dentro e entre prédios via plataformas de gestão remota. Isso eventualmente caminhará para o conceito da Internet dos Prédios, em que equipamentos inteligentes e conectados dentro e entre vários prédios podem ser totalmente automatizados para facilitar a tomada de decisões sobre o uso da energia, do espaço e de recursos em todo um grupo de edifícios e, em última instância, de cidades inteligentes. Geração Distribuída e Micro Redes O modelo tradicional de fornecimento de energia, onde a geração de eletricidade é predominantemente centralizada, está mudando rapidamente. A geração distribuída se prolifera cada vez mais entre as redes de eletricidade, uma vez que as soluções vão se tornando mais econômicas e as novas tecnologias facilitam essa transformação. O aumento da geração distribuída é responsável pela aceleração do modelo de prosumidores. A Frost & Sullivan estima que o crescimento dos prosumidores leve a um incremento de mais de 60GW na capacidade de geração distribuída até 2020, no mundo inteiro. Essa transformação facilitada pela tecnologia está incentivando a eficiência ao trazer a geração mais perto dos centros de consumo. Também está incentivando a inovação em modelos de negócios e a maior colaboração entre fornecedores, negócios e comunidades, com a adoção de soluções mais centradas no cliente. Por exemplo, na Alemanha onde a energia nuclear está sendo eliminada há uma meta governamental para acelerar o papel da geração distribuída em pequena escala a partir de fontes renováveis próximas ao ponto de consumo. A geração distribuída facilitada por redes e soluções de gestão de energia mais inteligentes levará a uma rápida expansão no número de dispositivos e ativos conectados à rede de energia, gerando uma nova necessidade de inovação para integrar esse complexo mix. Uma área de inovação são as micro-redes: grupos autônomos e eficientes de ativos de geração distribuída e consumidores, não conectados às redes macro. Os avanços nas tecnologias de armazenamento de energia e modelos de negócios são um elemento-chave para essa tendência, especialmente porque ajudam a resolver a intermitência própria das fontes renováveis na geração distribuída. Os efeitos já podem ser percebidos no nível residencial, onde o armazenamento de energia permitirá o crescimento acelerado das redes de micro geração através de soluções como painéis fotovoltaicos para aumentar a flexibilidade e autonomia dos domicílios. 16

17 Estamos inclusive vendo a convergência de veículos elétricos e casas inteligentes e conectadas, ao incluir as baterias dos veículos no ecossistema de armazenamento de energia dos lares. Até 2020, só na América do Norte haverá 20 milhões de prosumidores residenciais. Enquanto isso haverá um forte crescimento de prosumidores comerciais e industriais na Europa, assim como de oportunidades no mundo inteiro. A geração distribuída é também uma grande facilitadora para a eletrificação rural, com energias renováveis, energia híbrida, armazenamento de energia em baterias e micro redes convergindo para criar soluções para a eletrificação de regiões remotas e emergentes. Inovação Social no Futuro A geração distribuída é também uma grande facilitadora para a eletrificação rural, com energias renováveis, energia híbrida, armazenamento de energia em baterias e micro redes convergindo Na medida em que muitos dos modelos de negócios descritos acima vão se estabelecendo e sendo adotados em grande escala, a Inovação Social fornece uma oportunidade cada vez maior para conectar várias iniciativas para melhorar a sociedade e a qualidade de vida. Em nosso futuro de soluções integradas e inteligentes para energia com uma abordagem menos centralizada e mais focada no cliente o controle automatizado e autônomo e o gerenciamento das redes de energia se tornarão algo comum, inclusive no papel mais proativo do indivíduo conectado. Na próxima seção veremos com mais detalhe as áreas específicas onde a Inovação Social em Energia terá um impacto significativo no nosso futuro e identificaremos os principais indicadores que podem ser quantificados para definir esse impacto. QUANTIFICANDO A OPORTUNIDADE Para determinar os benefícios monetários e sociais derivados da Inovação Social em Energia, a Frost & Sullivan leva em consideração três áreas principais: o valor da infraestrutura e do equipamento necessários para a entrega de energia limpa; o valor da infraestrutura inteligente de energia (soluções em tecnologias da informação e comunicação) para trazer inteligência digital e eficiência; e o valor dos benefícios para os usuários e a sociedade. Em primeira instância, examinamos a infraestrutura e os equipamentos que permitem a geração, transmissão, distribuição e consumo de energia mais eficiente e limpa. Isso envolve investimento em setores tais como tecnologias de energias renováveis, controle de poluição ambiental e redes inteligentes. A pesquisa contínua da Frost & Sullivan nestas áreas identifica um tamanho de mercado estimado em US$650 bilhões para Em segundo lugar, estudamos o investimento em infraestrutura e soluções de tecnologias da informação e comunicação que permitem uma gestão mais inteligente da energia em redes, cidades e prédios. A Frost & Sullivan estima que esse valor atinja US$102 bilhões anuais em 2020, o que representa aproximadamente 12% dos US$850 bilhões totais projetados em gastos com TI no setor da Energia nesse ano. 17

18 Em terceira instância, para estimar o valor dos benefícios para os usuários e sociedade, estudamos o valor das economias que podem ser alcançadas por meio da implantação da Inovação Social em três áreas cruciais: o valor das economias geradas com iniciativas de eficiência energética; o valor derivado da otimização dos ativos existentes de geração; e por último, o valor da redução de emissões de CO2 por meio da substituição de combustíveis de origem fóssil por energias renováveis. A Frost & Sullivan estima que o investimento total anual global em Energia é da ordem dos US$6 trilhões, dos quais perto do 50% é gasto em eletricidade (correspondente a aproximadamente 24,000 TWh de consumo). Assim, o investimento global anual em eletricidade é estimado em US$3,2 trilhões, o que representa perto de 3% do PIB global. Isso coloca em segundo lugar as despesas dos usuários com energia, atrás apenas dos gastos com saúde, o que sucede na maioria dos países. Em alguns países, as despesas com energia chegam a ocupar o primeiro lugar. Em torno a 35% dessas despesas vem de usuários residenciais, e os 65% restantes, de usuários comerciais e industriais. A incrível soma de US$1,17 trilhões estará em jogo anualmente em 2020 Isso significa que uma economia de 10% do consumo com uma melhor gestão da energia pode gerar uma economia de custos de até US$320 bilhões, sem contar os benefícios ambientais. Dado o fato de que, para muitos clientes, é possível gerar uma economia de 30% ou mais no consumo, utilizando tecnologias avançadas e soluções em gestão da energia, podemos dizer que a estimativa do tamanho desse impacto da Inovação Social é ainda conservadora. Inovação Social em Energia - O Valor em Jogo Source: Frost & Sullivan Enquanto isso, o crescimento global em energias renováveis entre 2015 e 2020 levará à instalação de 700 GW de capacidade de geração adicional, segundo as estimativas de Frost & Sullivan, traduzindo-se num aumento de TWh na geração de energia elétrica de fontes renováveis em

19 Se olharmos para isso em termos de substituição de energia gerada a partir de combustíveis de origem fóssil, então isso indica uma economia potencial de 1,44 gigatoneladas (Gt), com base numa média de 0,82 kg de CO2 gerado a partir do mix global de carvão, gás natural e derivados do petróleo usado na geração de eletricidade (fonte: Administração de Informação de Energia dos Estados Unidos). Utilizando um preço de carbono de US$37 por tonelada (fonte: costofcarbon.org), isso oferece um potencial anual de economias de US$53,2 bilhões. Em troca, uma geração mais eficiente e melhorias no controle de poluição ambiental têm o potencial de reduzir as emissões de carbono das fontes tradicionais de geração em pelo menos 10%. Em 2014, as emissões de CO2 globais totalizaram 32 Gt, sendo 35% delas atribuídas ao setor da Energia e eletricidade (fonte: Agência Internacional de energia). Ao reduzir em 10% a proporção de emissões do setor de Energia, teríamos um potencial de redução de 1,1 Gt de CO2 anualmente, gerando economias de US$41 bilhões, se aplicarmos o preço médio por tonelada de carbono de US$37 citado acima. Além disso, embora a monetização dos benefícios desta significativa redução seja possível, o beneficio social real desta conquista é o impacto positivo na saúde das pessoas e o potencial de reduzir as 7 milhões de mortes por ano causadas pela má qualidade do ar. Em termos monetários, se combinados os impactos nessas áreas de Inovação Social, estimamos que a incrível soma de US$1,17 trilhões estará em jogo anualmente em 2020 em termos de oportunidade de mercado e benefícios para os usuários e a sociedade. E isso é sem sequer tentar quantificar enormes benefícios tais como melhoras sociais, ambientais, de saúde e econômicas que serão sentidas ao redor do mundo se conseguirmos trazer eletrificação ao 1,2 bilhão de pessoas que atualmente carece de acesso à eletricidade. Ou as melhorias em qualidade de ar, segurança, confiabilidade e garantia no suprimento de energia que ajudarão indivíduos e negócios a operar de uma forma mais eficiente e sustentável. A SINGULAR CONTRIBUIÇÃO DA HITACHI Inovação Social em Energia na Hitachi A Hitachi há 100 anos, pioneira global na adoção da Inovação Social como proposta de valor tem o negócio de Inovação Social como centro de sua missão, valores e visão. Em se tratando especificamente do setor da Energia, o objetivo da Hitachi com relação à Inovação Social é unir equipamentos e infraestrutura social com a expertise em TI e digitalização, operando ao longo de toda a cadeia de valor de Energia, desde a geração até o ponto de consumo. A visão da Hitachi é eventualmente adotar a mesma abordagem em áreas associadas e convergentes como água, mobilidade eléctrica e gestão de resíduos. 19

20 Ao longo de sua extensa história como fabricante de produtos, sistemas e soluções para o setor da Energia, a Hitachi é líder global em áreas que incluem energias renováveis, energia nuclear, controle de poluição ambiental, equipamentos de transmissão e distribuição, soluções em redes inteligentes, armazenamento de energia e economia de energia. Seu foco reside em tecnologias e soluções capazes de aumentar a eficiência, estabilidade e segurança na geração de fontes tanto renováveis quanto convencionais, assim como redes inteligentes, onde a Hitachi utiliza sua expertise em TI para equilibrar a oferta e demanda de eletricidade. Por meio de seu compromisso com a Inovação Social, a Hitachi apoia a transformação digital de empresas de serviços de energia para incentivar a eficiência energética e uma adequada integração das fontes renováveis. Graças a sua extensa expertise, que abrange desde a geração até o consumo, a Hitachi está construindo uma oferta sustentável de eficiência energética com base num portfolio completo de produtos e sistemas, todos possibilitados pela digitalização. Isso significa usar dados e conhecimento para incentivar a inovação e a eficiência, assim como soluções de software para dar vida a novos modelos de negócios como as VPPs e DR. A companhia também está usando suas soluções de gestão de projetos, TI avançada, e modelos de negócios criativos tais como economia de energia como serviço para entregar soluções de eficiência energética para cidades, indústrias e negócios, por meio da aplicação de sistemas de TI autônomos e descentralizados para o controle da energia. Projetos de Inovação Social da Hitachi: Exemplos de Convergência, Colaboração e Impacto Social no Setor de Energia Source:Frost & Sullivan A singularidade da contribuição da Hitachi no setor de Energia deriva de sua visão de colocar a sociedade em primeiro lugar e de olhar para um futuro caracterizado pela contínua convergência de infraestrutura, tecnologia e novos modelos de negócios. 20

21 Exemplo Vivo da Hitachi: A iniciativa JUMPSmartMaui cria comunidades inteligentes no Havaí A iniciativa JUMPSmartMaui aborda a necessidade de combater a grande dependência do Havaí no petróleo para energia e transporte. O Estado tem contado com combustíveis fósseis para a geração de mais de 90% de sua energia e tem sofrido cada vez mais com o aumento dos preços. Através da colaboração de várias partes interessadas, a iniciativa centrase na infraestrutura de energia e de transporte e na aplicação de sistemas de TI descentralizados e autônomos para controle da energia. O JUMPSmartMaui vai entregar 25% de energias renováveis até 2020 e 40% até 2030, e também maximizará a penetração de veículos elétricos, estabilizando a infraestrutura das redes e aprimorando as tecnologias da informação e comunicação e a mobilidade da comunidade, para melhorar a qualidade de vida dos moradores. O comprometimento da Hitachi com a Inovação Social possibilita seu foco em sustentabilidade, confiabilidade, segurança, e eficiência na geração, transmissão, distribuição e consumo de energia. Dado que o futuro da Energia tem tudo a ver com a integração (como foi mencionado anteriormente) isso colocará a Hitachi numa ótima posição para prosperar no mundo futuro fazendo uma diferença positiva nos negócios, sociedades e indivíduos. O Papel da Hitachi nas Energias Renováveis A área de energias renováveis é um bom exemplo de uma indústria onde a oferta de Inovação Social da Hitachi combina produtos e infraestrutura essenciais (como turbinas eólicas), tecnologias críticas (como armazenamento de energia), e expertise em TI para lograr um resultado otimizado, controle e integração. No setor da energia eólica, a Hitachi tem focado em tecnologias para turbinas de grande porte em parques offshore, onde pode gerar um profundo impacto tanto no futuro da segurança energética quanto na redução de carbono, por ser um segmento de grande crescimento. A companhia possui um sistema de geração de energia eólica de 2MW que é implantado principalmente em parques offshore flutuantes, mais adequados para locais de águas profundas ou para áreas onde a topografia do leito marino é desafiadora. Além disso, a empresa está na fase final de desenvolvimento de um sistema maior, de 5MW de capacidade. A Hitachi também integrou TI avançada em sua tecnologia de controle de energia e no sistema de estabilização interconectado para permitir uma operação e monitoramento mais fácil e eficiente dos parques eólicos offshore. Um exemplo do sucesso da companhia neste setor é o parque eólico offshore em Kamisu, Japão, que utiliza as turbinas da Hitachi em sua instalação flutuante, assim como também os sistemas de controle e estabilização interconectados. Contudo, as atividades da Hitachi na se limitam à energia eólica. A companhia também desempenha um papel significativo no setor da energia fotovoltaica. A Hitachi se especializa em serviços de longo prazo de operação e manutenção (O&M) de alta qualidade que incluem inspeção, manutenção, monitoramento remoto e resolução de problemas e monitoramento de alta precisão para falhas em módulos solares, que combinam teorias de semicondutores e serviços na nuvem. Um exemplo disso é o mega projeto de geração de energia solar em Oita, Japão, onde a Hitachi é responsável pela manutenção do projeto de 81,5MW durante 20 anos. 21

22 Exemplo Vivo da Hitachi: CrystEna: Solução de Armazenamento de Energia para Regulação de Frequência Avanços na tecnologia de armazenamento de energia são cruciais para garantir a estabilidade e flexibilidade das redes elétricas. Isso é especialmente importante na medida em que cresce a integração de energias renováveis em redes centralizadas e descentralizadas. A Hitachi tem desenvolvido uma solução inovadora de armazenamento de energia de 1MW em container que utiliza baterias íons-lítio (Li-ion). CrystEna é uma solução modular de resposta rápida que integra bateria, PCS, sistema de controle e resfriamento de ar numa unidade conteinerizada. CrystEna tem demostrado resultado positivos na América do Norte onde é utilizada para a estabilização da rede de eletricidade e para promover a instalação de fontes renováveis. Pode ser instalada de forma rápida e fácil para acompanhar o incremento de energias limpas, incentivando um futuro de energia mais sustentável. Benefício para o Ciente: Viabilizar melhorias ambientais por meio da integração eficiente de energias renováveis, garantindo a estabilidade do fornecimento de energia. Dado isso, o armazenamento de energia é um elemento essencial da proposta de Inovação Social da Hitachi, e a solução da Hitachi CrystEna de 1 MW em container é um ótimo exemplo de solução de armazenamento de energia para acelerar a transição para um futuro das energias renováveis e de baixas emissões. Seu desenho modular, facilidade de instalação e conectividade fazem da CrystEna uma solução otimizada para regular a frequência em serviços complementares. Também oferece flexibilidade, permitindo mudanças no software de controle e na configuração da bateria de forma que possa ser utilizada para outras aplicações como em horários de pico e DR. O Papel da Hitachi em Energia Mais Inteligente As redes inteligentes são outra área na qual a infraestrutura de energia continuará convergindo com TI para criar uma oportunidade significativa de Inovação Social. Neste âmbito a Hitachi novamente combina seus produtos e infraestrutura (como transformadores e dispositivos de controle e comando), tecnologia crítica (como sistemas de transmissão de Corrente Contínua em Alta Tensão HVDC, na sigla em inglês) e a expertise em TI para entregar linhas e redes de energia completas, totalmente flexíveis e inteligentes. Na arena das redes inteligentes, a Hitachi está numa ótima posição para ajudar a criar um futuro melhor, mais eficiente e sustentável para a transmissão e distribuição de eletricidade. Além de ser uma empresa líder global no fornecimento de equipamentos para centrais de transmissão e distribuição, a companhia também faz uso das funcionalidades das tecnologias de comunicação e controle necessárias para a construção de infraestrutura de medição avançada e para assegurar a segurança e estabilidade dos sistemas elétricos. O uso da expertise em TI é crucial para equilibrar a oferta e demanda no futuro e destaca o papel crítico que a Inovação Social desempenhará na criação de um futuro de maior eficiência energética. Um exemplo disso pode ser visto no Reino Unido, onde o Grupo de Energia de Cidades Inteligentes da Hitachi Europa tem implementado uma solução inovadora para redes inteligentes (baseada no controle da tensão) para integrar a crescente geração de energia a partir de fontes renováveis à rede de distribuição da Western Power Distribution e para controlar as variações de tensão causadas pela variabilidade da energia injetada. Outro exemplo é o da Bonneville Power Administration (BPA) nos Estados Unidos, onde a Hitachi implementou um projeto de estabilidade de rede de grande distância que utiliza tecnologias de controle que preveem cortes causados por falhas na linha de distribuição. A solução emprega dados da rede em tempo real para sugerir melhoras de confiabilidade e eficiência. As redes inteligentes também são outra área em que a visão da Hitachi consiste em fornecer soluções para toda a cadeia de valor, desde a transmissão (como disjuntores a gás, transformadores de alta tensão, e sistemas de transmissão HVDC), distribuição (como subestações e sistemas de gestão da distribuição), micro redes (como sistemas de gestão de energia e armazenamento), até o consumidor final. 22

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