VIII CIERTEC. Fortaleza - Brasil Agosto de 2013

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1 TÍTULO DO TRABALHO: Gerenciamento de Dados e Software Inteligente aplicados aos Sistemas de SmartGrid Tema: Smart Grid (Smart Metering) Autor: RODRIGO AFFONSO ORNELLAS Empresa: ITRON DADOS DO AUTOR RESPONSÁVEL Nome: RODRIGO AFFONSO ORNELLAS Cargo: EXECUTIVO DE VENDAS Endereço: R. FIORAVANTE MANCINO 1560 MODULO 8-CHACARA MONTE ALEGRE-SUMARE-SP Telefone: +55 (19) Fax: RODRIGO.ORNELLAS@ITRON.COM PALAVRAS-CHAVE (até 7): SMART GRID METER AMR AMI DATA MANAGEMENT RESUMO DO TRABALHO: Objetivo: Este trabalho discute as tendências em Smart Grids para o contexto brasileiro de Software e Sistemas e propõe estratégias de maximização dos benefícios da adoção de tecnologias da informação para responder adequadamente aos desafios propostos pela implementação dos Smart Grids em larga escala. Métodos: Este trabalho utiliza-se de experiências de implantação de Smart Grid nas regiões Norte Americana e Europeia, apresentando os principais casos de sucesso e suas similaridades e diferenças com o contexto Brasileiro. A introdução de Smart Grid na pauta das principais economias regionais e globais, introduziu ao mesmo tempo um novo conjunto de desafios para as Concessionárias de Energia Elétrica, Consumidores, Governos e Sociedade. Diferentes geografias e culturas criaram distintas demandas e soluções de mercado, comumente agrupadas e rotuladas sob a temática Smart Grid. Assim Smart Grid é compreendido como um número plural de iniciativas que incluem Smart Meter, Distribuição Automatizada, Comunicação, Gerenciamento Doméstico, Gerenciamento de Demanda e até Pré-Pagamento. Entre os benefícios propagados pela tecnologia de Smart Grid destacam-se fornecimentos mais confiáveis de energia elétrica, aumento da eficiência energética, aumento da capacidade de gerenciamento das fontes renováveis, redução de emissões poluentes, e finalmente a fusão multidisciplinar de conceitos tão complexos como Energia, Comunicações e Sistemas. A partir desta análise o trabalho propõe estratégias regionais de implementação, seus riscos e recomendações. São analisados os principais desafios técnicos, comerciais e regulatórios. 1

2 Resultados e Conclusão: Questões não completamente resolvidas colocam-se neste contexto: As políticas públicas e programas existentes são aderentes às novas demandas estratégicas de Smart Grid ou são emergenciais? Como as políticas públicas se estabelecem e se instrumentalizam para o setor de energia elétrica e quais são os seus impactos diretos na administração de uma complexa infraestrutura de energia x medição? Quais são os principais atores deste processo e como se modificam as relações entre eles nestes contextos de transformação e evolução? A adoção de sistemas críticos neste ambiente em evolução é decisão estratégica diretamente relacionada ao sucesso do empreendimento e não apenas uma decisão operacional. Esse trabalho assim conclui-se apresentando como o uso da Tecnologia da Informação pode ser maximizado neste complexo ambiente Técnico-Comercial-Regulatório e quais são os caminhos alternativos para sua adoção em larga escala no Brasil. 2

3 1. INTRODUÇÃO A introdução de Smart Grid na pauta das principais economias regionais e globais apresentou um novo conjunto de desafios para as Concessionárias de Energia Elétrica, Consumidores, Governos e Sociedade. Apesar disso, no Brasil o Smart Grid ainda vive seus primeiros passos através do inicio da instalação de medidores inteligentes, primeiros sistemas e aplicações O que é Smart Grid? Smart Grid é um assunto muito abrangente e a definição costuma variar dependendo do interlocutor. Para iniciarmos de um ponto comum, coloco aqui a minha definição de Smart Grid. Smart Grid ou rede inteligente é um conjunto de iniciativas como sistemas de informática, equipamentos de automação de rede e medidores inteligentes com um objetivo comum de melhorar desde a operação da rede de distribuição e fornecimento de energia até a geração da conta de consumo dos clientes. A ideia por trás de uma Smart Grid é dar inteligência e controle sobre a rede a fim de permitir que a concessionária conheça melhor a rede e seus comportamentos possibilitando ações preventivas ou corretivas com maior rapidez do que as redes não inteligentes. E a cada dia novas soluções, produtos e serviços inovadores de monitoramento remoto, coleta de dados, controles e aplicações são adicionados aos projetos de Smart Grid. Através das Smart Grids as concessionárias esperam poder: Disponibilizar ao consumidor final mais informações que o permitam otimizar o seu uso de energia para atender suas necessidades individuais. Reduzir representativamente o impacto do sistema no meio ambiente através de um melhor gerenciamento dos recursos e menor desperdício de energia. Melhorar o grau de confiabilidade, qualidade e segurança do fornecimento. Balancear dinamicamente o lado do fornecimento com a demanda Ajudar na redução do consumo de energia Reduzir custos operacionais e adiar investimentos Diminuir desperdícios, roubos e fraudes. 2. CONSTRUINDO UMA SMART GRID Diferentes geografias e culturas criaram distintas demandas e desafios para suas concessionarias. Dessa forma as Smart Grids são diferentes em cada concessionaria e incluem um conjunto de iniciativas de soluções como Smart Meter, Distribuição Automatizada, Comunicação, Gerenciamento Doméstico, Gerenciamento do Lado da Demanda, Pré-Pagamento e etc. A adoção de medidores inteligentes já viabiliza hoje as funcionalidades de Smart Grid para varias concessionárias Brasileiras. Outras tecnologias Smart Grid já existem e já são usadas a tempos mas somente agora passam por processos de integração numa clara iniciativa de construir soluções de Smart Grid. Fica mais fácil entender as diferentes tecnologias envolvidas numa Smart Grid se as separarmos em categorias ou camadas num modelo de arquitetura: 3

4 Camada de Criação ou a medição dos dados Camada de Coleta de Dados Camada de Gerenciamento de dados Camada de Utilização das informações 2.1. Camada de Criação: Medidores Inteligentes Um dos primeiros passos de uma Smart Grid passa pela transformação e modernização das leituras que atualmente são realizadas em sua maioria manualmente por leituristas registrando-as em terminais portáteis. Esses dados coletados através das medições alimentarão as aplicações que formam uma Smart Grid. oferecem soluções conhecidas como Remotas que realizam a função de coleta dos dados dos medidores não inteligentes dando uma sobrevida a eles. medidores inteligentes e mais atuais: os modelos mais atuais já capacidade de comunicação bidirecional com aplicações e sistemas remotos, permitindo-os enviar dados e receber comandos. Essa solução é conhecida como AMI - Advanced Meter Infrastructure. Smart Grid está na ponta de uma evolução tecnológica. Apesar da possibilidade de alguns saltos tecnológicos alguns componentes para a construção da rede são mandatórios. E como os investimentos são altos geralmente se opta por uma evolução passo a passo num caminho de construção da Smart Grid. Através dos novos medidores inteligentes, essa transformação permite com que os leituristas possam coletar os dados das medições de forma automatizada através da comunicação via rádio entre os novos medidores e terminais portáteis. Essa solução é conhecida pela sigla AMR - Advanced Meter Reading. Outra opção que traz um grau ainda maior de automação, a coleta é totalmente automática (sem leituristas) através de sistemas que acessam remotamente os medidores. Nesse caso é fundamental a existência de uma rede de comunicação de dados que podem ser de diferentes tecnologias como uma rede celular, RF Mesh, PLC entre outras. Nesse modelo através de coleta remota de dados, se encaixam dois tipos de soluções: sobrevida dos medidores mais antigos: como a maioria dos medidores atuais ainda são dos modelos não inteligentes (normalmente eletromecânicos), alguns fornecedores 2.2. Coleta de Dados(ou Collect): MDC - Meter Data Collection Na próxima camada de uma arquitetura Smart Grid estão as aplicações responsáveis pela coleta dos dados, conhecidas como MDC (do inglês = Meter Data Collection) que em português significa Coletor de Dados de Medição. O MDC usa as redes de dados disponíveis para realizar a coleta dos dados armazenados nos medidores. Para isso o MDC precisa possuir drivers capazes de se 4

5 comunicar a cada modelo de medidor para realizar a coleta. Duas alternativas de soluções de MDC são encontradas no mercado; uma onde se utiliza um MDC por fabricante de medidor e outra com MDCs multi-vendors que oferecem a integração a diferentes fabricantes de medidores numa mesma plataforma. Considerando os modelos apresentados, do ponto de vista da arquitetura das aplicações não existe grandes diferenças e elas pode ser mescladas. No entanto, cada uma gerará impactos em diferentes momentos do projeto. Uma solução multi-vendor se apresenta melhor na etapa inicial ou em projetos pequenos devido ao melhor custo beneficio por utilizar menos hardware e software. No longo prazo, com o aumento do número de pontos medidos e coletados a vantagem da solução muil-vendor poderá desaparecer devido a necessidade de ampliação do hardware da plataforma se igualando a solução com fabricantes separados. Porem a manutenção dos drivers dos medidores da solução multi-vendor tende a se mostrar mais complexa e custosa. Referente ao dimensionamento da quantidade de servidores de MDCs em qualquer uma das duas soluções dependerá de algumas variáveis, especificas a cada fabricante, projeto e concessionária: capacidade de processamento de cada solução de MDC hardware utilizado, tamanho da planta instalada de medidores, parcela da rede que fará parte do solução de Smart Grid, quantidade de dados coletados por medidor, frequência com que os dados são coletados nos medidores, 5 tempo de armazenamento dos dados, capacidade de armazenamento da solução, quantidade de fabricantes de medidores na rede. SCADA Que não fique de fora dessa discussão que alguns fabricantes de soluções para Smart Grid, AMR e AMI utilizavam os aplicativos SCADA já existentes para agregar a função de coleta de dados de medição. Terminais Portáteis (Handheld) As soluções de MDCs também devem ser capazes de receber os dados coletados pelos terminais portáteis (Handhelds) das leituras ainda realizadas manualmente (leituristas) pois durante o processo de evolução das Smart Grids os diferentes cenários de coletas de dados podem conviver por muito tempo Gerenciamento dos Dados (ou Manage): MDM Meter Data Management Na próxima camada fica a aplicação mais importante da arquitetura chamada MDM Meter Data Management (ou Gerente de Dados de Medidores). O MDM fica numa camada acima da camada de coleta de dados (onde ficam os MDCs) e numa posição central da arquitetura.

6 sem ter que enviar equipes a campo para realizar manualmente essas atividades. Bases de Dados Dados são um ativo da concessionária e o MDM deve ser um guardião deles. O MDM além de processar as informações poderá distribui-las para outros sistemas que as necessitem. Figura 1: Arquitetura com MDM Integração de Múltiplas Tecnologias Na arquitetura com o MDM, é o ponto focal para integração de múltiplas tecnologias e plataformas. Ao invés de uma arquitetura onde sistemas se comunicam entre si, com o MDM priorizase uma integração com o MDM reduzindo a complexidade das integrações. Com a escolha de ter o MDM na arquitetura, os Sistemas Operacionais/CIS da Concessionária existentes não precisam suportar ou interfacear com vários sistemas de coleta. Broker / Intermediador Além de trazer dados dos medidores para os sistemas CIS, o MDM é capaz de enviar alguns tipos de comandos ou configurações para os medidores do tipo inteligente que já possuam capacidade de comunicação bidirecional (nesse caso o MDM também depende da capacidade do MDC de se comunicar com os medidores). Mais uma razão pela qual as soluções Smart Grid precisam ser projetadas fim a fim. Uma grande aplicação para essa funcionalidade é o Corte e Religamento remoto. Dependendo do grau de integração dos sistemas, a área comercial ou financeira da concessionária pode realizar os cortes e/ou religamentos de energia através dos sistemas CIS (SAP, ERP e etc), 6 Nessa arquitetura, o MDM evita a duplicidade de dados em vários sistemas que acabam gerando problemas de sincronismo, alto trafego de dados pela rede além de altos custos de manutenção e licenças. Clientes Residenciais A maioria das concessionarias utiliza a medição remota em seus clientes de médio e grande porte (C&I Comercio e Indústria) responsáveis pelo maior faturamento na concessionaria mas são a minoria em quantidade. Os clientes de médio e grande porte geram um pequeno volume de dados. O grande volume de dados começará a ter que ser tratado a partir da implantação dos medidores inteligentes para os clientes residenciais. VEE Validação, Estimativa e Edição Uma das funções mais importantes do MDM é conhecida como VEE ou Validação, Estimativa e Edição dos dados coletados. O MDM identifica dados incompletos ou errados ou redundantes (coleta duplicada) e os corrigi de acordo com as regras definidas pela concessionária e incorporadas ao modulo VEE. Esse processo se torna ainda mais importante quando esses dados forem utilizados por outros sistemas de maior relevância como o Sistema de Billing que necessita de dados confiáveis.

7 3. APLICAÇÕES INTELIGENTES OU SMART TECHNOLOGY Cada vez as concessionarias têm mais informações sobre o comportamento dos consumidores e da rede sendo coletadas e enviadas a aplicações de Smart Grid. E as aplicações estão se tornando mais inteligentes para poder transformar esses dados em informações uteis aos operadores com foco na priorização de ações para o reestabelecimento da rede e do fornecimento de energia. Vejamos onde e como essas informações estão sendo utilizadas em alguns tipos de aplicações inteligentes Suporte ao Cliente(Customer Care) ou Portal Algumas soluções de MDM trazem funcionalidades interessantes como um portal com informações para os clientes acompanharem os seus detalhes de consumo, informações de falta de energia, sua conta de energia e etc. Outras soluções disponibilizam essas informações apenas para o SAC (Serviço de Atendimento ao Cliente) da concessionária a fim de permitir que o SAC as utilize durante o contato com o cliente. Algumas concessionárias disponibilizam apenas uma segunda via. Enfim, a ideia é ajudar o consumidor a entender qual o seu consumo de energia mês a mês e educa-lo para que cada consumidor se torne verdadeiramente responsável pelo controle do seu consumo e capaz de impactar no resultado da sua conta no final do mês. A partir de 2014, os consumidores poderão optar por uma nova modalidade tarifária permitirá que essa participação ativa dos consumidores tenha um verdadeiro impacto no consumo de energia nos horários de pico. Veja mais detalhes no tópico Tarifa Branca, neste documento. 7 Figura 2: fonte: button/ Green Button Nos EUA, existe uma iniciativa das concessionárias de Energia em conjunto com o governo chamada Green Button ou Botão Verde. Green Button começou a partir de outra iniciativa do governo chamada Blue Button ou Botão Azul que foi aplicada a indústria de saúde. A ideia era que através de um click em um botão azul no site os pacientes pudessem baixar o histórico do seu prontuário médico em formato eletrônico. Da mesma forma, o Green Button surgiu para que os consumidores pudessem baixar através de um botão verde no site da concessionária as informações de seu consumo. Na imagem ao lado o site da PG&E (Pacific Gas and Electric Company) onde o botão foi colocado. Em qualquer um dos casos, o objetivo por trás dessas iniciativas é disponibilizar mais informações aos clientes e assim participar no gerenciamento do seu consumo de energia. Espera-se que através dessas iniciativas os consumidores passem a contribuir com a economia de energia Analytics Alguns MDMs trazem Analytics como uma funcionalidade interessante, mas muitas aplicações são independentes do MDM já acabam fazendo uso dos dados

8 centralizados que o MDM carrega para a realização de analises da rede. Os Analytics permitem que a concessionária realize uma analise mais detalhada dos dados coletados a fim de identificar possíveis problemas na rede (trouble shooting), investigar situações estranhas e/ou raras, possíveis tentativas de fraudes e/ou roubo de energia. As soluções que possuem uma funcionalidade de Analytics possuem uma inteligência embutida que consegue identificar cenários conhecidos de fraudes pescando esses casos de dentro do grande volume de dados acumulados. Uma vez que esses casos sejam identificados, o operador pode se aprofundar na investigação e na analise a fim de validar, compreender, documentar e corrigir os pontos encontrados. Nem sempre os casos identificados representam tentativas de fraudes, podendo ser falhas ou sobrecargas na rede Outage Management (OMS) Outage Management é uma aplicação usada pelas concessionárias para auxilialas na recuperação do fornecimento de energia. O OMS depende plenamente das informações que chegam que então serão compiladas a fim de apresentar o que parece ser o problema na rede. Cada solução de mercado possui funcionalidades diferentes, mas de forma geral um OMS deve ser capaz de: Identificar a localização do elemento da rede que interrompeu a rede ou parte dela. Traduzir o padrão de chamados abertos pelos consumidores em localizações especifica que demandem atendimento de uma equipe de campo Priorizar os esforços de recuperação e gerenciar os recursos baseados existentes a fim de atender com critério as áreas afetadas (por exemplo: identificar áreas com demanda critica) Disponibilizar informações precisas do tamanho da área atingida pela interrupção de fornecimento e o número de consumidores atingidos Apoiar através do gerenciamento dos despachos de equipes e o seu rastreamento nas atividades de recuperação do fornecimento. As informações que enriquecem o OMS chegam de aplicações, sistemas e equipamentos da rede que devem estar integradas ao sistema OMS e que variam de concessionária para concessionária. Seguem alguns desses sistemas: GIS (Geographic Information System) para garantir acesso as informações de inventário dos elementos da rede com localização geográfica desses ativos. Work Force or Order Management para gerenciar a abertura de ordens de serviço para as equipes de campo CRM (Customer Relationship Management) onde os Call Centers registram os chamados e reclamações feitas pelos consumidores Sistema de Trouble Ticket ou Chamados de Falha onde são abertos os chamados de falha na rede. Medidores Inteligentes de onde passam a chegar informações/eventos de falta de energia SCADA por onde poderão chegar informações de queda de transformadores e/ou outros alarmes que auxiliam na identificação de falhas no fornecimento de energia. Numa solução de Smart Grid os transformadores inteligentes respondem a comandos remotos o que permite ao centro de operações rotear o fornecimento de 8

9 energia a fim de minimizar o número de consumidores sem energia. MDM (Meter Data Management) que disponibilizará informações e alarmes de faltas de energia. Já existem discussões sobre a troca das soluções OMS existentes por versões mais modernas passam a integrar os dados dos medidores inteligentes que serão de grande ajuda na localização dos problemas na rede. Além disso, as soluções mais novas agora são capazes de serem integradas a sistemas de informações na internet assim como redes sociais. 4. APLICANDO SMART GRID NA REDE O avanço na inteligência das soluções vai já vali além aplicações que nos auxiliam nas tomadas de decisões. Já existem soluções que atuam de forma automática através de correções da rede sendo desnecessária qualquer ação de operadores humanos. Seguem algumas soluções que tem foco na redução da carga na rede e consequente consumo de energia Gerenciamento do Lado da Demanda (GLD) ou Demand Response Gerenciamento do Lado da Demanda (GLD) ou Demand Response trabalham para uma redução da carga na rede e consequente redução do consumo de energia. Apesar da redução do consumo de energia estar alinhada com o aumento da consciência ecológica dos consumidores, o seu objetivo principal é ajudar as concessionárias a gerenciar o equilíbrio do custo dos sistemas de energia e assim garantir a confiabilidade e a continuidade do fornecimento de energia ao consumidor. No Brasil o governo conta com usinas Termoelétricas que são ativadas em momentos de aumento de demanda ou 9 baixa capacidade de produção de energia de nosso parque de hidroelétricas. Esse não é necessariamente um caso de Gerenciamento pelo Lado da Demanda, pois na realidade estamos aumentando a capacidade de produção de energia da rede e não reduzindo a demanda. Apesar do uso das Termoelétricas ajudarem a garantir o fornecimento de energia ele seguem em sentido oposto ao GLD. Um exemplo de um GLD acontece no mercado de Alta Tensão (exemplo: indústria) através de contratos com consumidores. Os contratos permitem as concessionárias a identificar as demandas nos horários de pico e a indústria a se alinhar a soluções de menor custo para o fornecimento de energia. Devido aos altos custos da energia nos horários de pico, indústrias optam pela implantação de uma fonte alternativa de energia (como um gerador a diesel) que suprirá sua demanda nesse período onde a energia mais cara. Na pratica, a concessionária realiza o corte automático da energia fornecida e a indústria aciona o seu gerador durante esse quando a energia da concessionária estiver indisponível (conforme contrato). Assim a concessionária é capaz de deslocar o fornecimento para atender outras localidades HAN Home Area Network HAN ou Home Area Networks (em português: Rede de Área Doméstica). HAN acaba sendo uma forma de levar GLD para clientes de Baixa Tensão / residenciais. A implantação de uma HAN consiste na conexão de equipamentos residenciais chamados de Smart Appliances (ou dispositivos inteligentes) ao medidor

10 inteligente de energia instalado na residência através de tecnologia sem fio ( chamada ZigBee). Hoje, as tecnologias já permitem acesso direto aos medidores inteligentes, agora com a conexão dos medidores inteligentes aos Smart Appliances as concessionárias passarão a poder atuar nesses dispositivos a fim de reduzir o consumo de energia durante os horários de pico de demanda. prejudicar os consumidores. Exemplo: a concessionária não pode desligar o único elevador de um prédio. O ganho para a concessionária em soluções de HAN está no longo prazo com a adesão de mais consumidores enquanto que a percepção dos consumidores é de um ganho mais imediato o que ajuda numa campanha de divulgação. Ou seja, essas ações em consumidores individuais e/ou condomínios parecem isoladas e insignificantes, mas na realidade o ganho da soma das reduções de cada consumidores gerará um impacto significativo de redução nos horários de alta demanda para as concessionárias. Figura 3: fonte: mage_gallery/articles/2010_01/ _smart_main_dk 2b.jpg Já existem consumidores de Baixa Tensão (residenciais) nos EUA, que em troca de benefícios ou descontos na conta de energia, estão estabelecendo contratos autorizando as concessionarias a realizar acesso remoto para a manipulação do consumo dos dispositivos inteligentes. Como exemplo, as concessionárias poderiam nos horários de pico: regular a temperatura do ar condicionado ou aquecedores dos consumidores desligar e ligar motores de piscinas desligar e ligar bombas que estão enchendo caixas d agua desligar e ligar o motor de um dos elevadores do prédio Além de previamente combinadas, os clientes são avisados através de SMS (mensagem celular) das ações que serão tomadas a fim de não atrapalhar ou Micro Geração de Energia A norma cria o Sistema de Compensação de Energia, que permite ao consumidor instalar pequenos geradores em sua unidade consumidora e trocar energia com a distribuidora local. A regra é válida para geradores que utilizem fontes incentivadas de energia (hídrica, solar, biomassa, eólica e cogeração qualificada). Pelo Sistema de Compensação de Energia, a unidade geradora instalada em uma residência, por exemplo, produzirá energia e o que não for consumido será injetado no sistema da distribuidora, que utilizará o crédito para abater o consumo dos meses subsequentes. Os créditos poderão ser utilizados em um prazo de 36 meses e as informações estarão na fatura do consumidor, a fim de que ele saiba o saldo de energia e tenha o controle sobre a sua fatura. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) aprovou em, 17/04/2012, a Resolução 482 que regulamenta regras destinadas a reduzir barreiras para

11 instalação de geração distribuída de pequeno porte, que incluem a micro geração, com até 100 KW de potência, e a mini geração, de 100 KW a 1 MW Tarifa Branca Com a Resolução 502/2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), foi feita a regulamentação para o uso dos medidores inteligentes para os consumidores de Baixa Tensão (residenciais), o que tornará possível a esses consumidores optar por usar a tarifa branca a partir de A Tarifa Branca é o nome dado à modalidade tarifaria alternativa à convencional hoje em vigor e que oferecerá três diferentes patamares para a tarifa de energia, de acordo com os horários de consumo. A tarifa branca será opcional, e caso o consumidor não pretenda modificar seus hábitos de consumo, a tarifa convencional continuará disponível. A Tarifa Branca terá uma tarifa mais barata de segunda a sexta-feira na maioria das horas do dia; outra mais cara, no horário em que o consumo de energia atinge o pico máximo, no início da noite; e a terceira, intermediária, será entre esses dois horários. Nos finais de semana e feriados, a tarifa mais barata será empregada para todas as horas do dia. Apesar de ser um exemplo de GLD, nesse caso a concessionaria se baseia numa mudança de comportamento do consumidor ao invés de atuar sobre a rede para conseguir a redução da carga. Mas na busca pela redução do consumo de energia várias metodologias podem ser combinadas para gerar o resultado buscado Distribution Automation (DA) Distribution Autiomation DA (Automação da Distribuição) é uma família de tecnologias que incluem sensores, processadores, redes de comunicação e transformadores capazes de realizar uma série de ações no sistema de distribuição. DA tem sido aplicado para realizar o desligamento e religamento automático de tramos da rede, para coordenar a compensação de potencia reativa, roteamento de energia através de controles nos transformadores. Novas funcionalidades de Distribution Automation também incluem detecção e analise de falhas, controle de voltagem e medições de qualidade. DA é mais um componente no conceito de Smart Grid. Uma solução de DA permiti a concessionária a rotear o fornecimento de energia de forma a contornar pontos de falha, com frequência sem notável interrupção no fornecimento de energia ao consumidor final. Por exemplo: um cenário comum nas cidades brasileiras quando uma arvore durante uma chuva mais forte derruba um poste de distribuição de energia onde o resultado é a interrupção do fornecimento de energia. Numa rede com uma implementação de DA nesta região onde a árvore caiu, a solução de DA pode isolar automaticamente a área com problemas. Essa característica é conhecida como selfhealing que tem por objetivo minimizar o problema através da atuação sobre os transformadores a fim de rotear o fornecimento de energia de diminuir e isolar os clientes atingidos pelo incidente. Uma parcela dos consumidores será afetada pelo incidente porem o intuito da solução é minimizar essa quantidade. 11

12 4.6. Pré-Pagamento Conforme já mencionado anteriormente, a chegada dos medidores inteligentes além de permitir o acesso a um grande volume de dados rico de informações de comportamento e consumo, também viabilizam uma série de aplicações que já apresentei anteriormente neste documento. Pré-Pagamento é mais uma dessas aplicações que utilizam as diversas funcionalidades desses medidores eletrônicos e que também pode ser considerada parte da Smart Grid. E qual a vantagem para as concessionarias? No modelo de pré-pagamento as concessionárias ganham: ao deixarem de emitir contas reduzindo os custos com postagem. Enquanto que todos os meses as contas são enviadas as consumidores pós-pagos. com antecipação da receita. ao reduzirem os problemas associados a mal pagadores. Pagar primeiro e utilizar o serviço depois, até o limite dos créditos. O consumidor já sabe bem como isso funciona no celular. Em julho de 2012, a Aneel abriu Audiência Pública (AP) nº 48/2012 para discutir a regulamentação do pré-pagamento para esse serviço, como já acontece na Argentina, África do Sul, Colômbia, Austrália, Inglaterra, em Moçambique, entre outros países. Pelo texto proposto pela Aneel, o sistema pré-pago de energia elétrica será opcional tanto para as distribuidoras quanto para os consumidores, ou seja, a empresa só oferta se quiser, e o consumidor também pode aderir ou não a ele DESAFIOS Cada concessionária vive uma realidade diferente e mesmo assim compartilham muitos dos desafios comuns da operação de redes de distribuição e fornecimento de energia elétrica. Apesar dos mesmos desafios os impactos são particulares a cada concessionária favorecendo ou desafiando-as em seus projetos. A lista dos desafios é interminável, pois passa por questões sociais, econômicas, tecnológicas, e politicas. Por exemplo: capacidade de investir, objetivos de curto e longo prazo, politicas governamentais, condições de conservação da sua rede, perfil socioeconômico de seus consumidores, maturidade dos processos internos, crescimento da economia e da indústria local, condições climáticas, perfil de consumo de energia, densidade populacional, geografia, inadimplência, custos internos, entre outros. Abaixo passo por alguns desafios relacionados com a tecnologia e as aplicações que é o foco dessa discussão: Medidores Inteligentes Com as possibilidades de Micro Geração, adoção da Tarifa Branca a partir de 2014, e estudos sobre a implantação do Prépagamento a evolução para medidores inteligentes é inevitável. Para aquelas concessionárias que ainda não estão fazendo essa migração naturalmente como parte de suas estratégias de modernização e evolução de serviços a legislação está chegando e dando uma ajudinha ou uns

13 empurrões na direção de habilitar as redes para aplicações inteligentes. A escolha do medidor também se torna um grande desafio a fim de atender aos requisitos do regulatório, demandas dos clientes e aos objetivos da concessionaria, especialmente, pela enormidade de opções de modelos e fabricantes no mercado. Essa escolha também precisa estar diretamente correlacionada com as soluções, aplicações e sistemas que serão escolhidos na camada de aplicações da arquitetura Smart Grid. A massificação desses medidores inteligentes será um processo lento que dependerá inicialmente do interesse dos consumidores e no longo prazo um processo natural de adoção de praticas e/ou planos de investimentos em Smart Grid. E naturalmente essas mudanças forçarão as concessionárias a mudar seus processos para se adaptarem as mudanças. Projeto de Longa Duração A maturidade dos processos, capacidade de se adaptar e promover mudanças internas fará toda a diferença para as concessionarias na determinação do sucesso da implantação de um projeto de Smart Grid que normalmente são de longa duração e compostos por altos investimentos. Novas Tecnologias Além de grandes mudanças internas, um projeto de Smart Grid envolve uma grande parcela de novas tecnologias. Assim sendo a concessionária deverá realizar um grande trabalho preparatório para entender como evoluir seu parque tecnológico atual passo a passo até chegar na sua solução Smart Grid. Algumas das tecnologias que farão parte do projeto: novos medidores inteligentes 13 um meio de comunicação entre os novos medidores e os sistemas CIS sistemas de coleta e gerenciamento dos dados dos medidores transformadores inteligentes para atuação sobre as redes de distribuição Desafios: garantir a integração entre todas as tecnologias da rede e seus sistemas CIS treinar cada equipe que será afetada pelas transformações tecnológicas Maturidade dos Consumidores Nos EUA e Canada existe uma parcela da população que é contra a substituição dos atuais medidores eletromecânicos por novos medidores inteligentes. As razões variam, mas estão entre as seguintes: medo das emissões de RF dos medidores inteligentes possam causar problemas de saúde. medo que suas contas de energia fiquem mais caras consumidores reclamam de invasão de privacidade pois desconfiam que as concessionárias irão monitorar remotamente o seu consumo de energia. BC Hydro do Canada já instalou medidores inteligentes em 95% de seus consumidores. Os 5% restantes estão disputando para não migrar justamente pelas justificativas acima indicadas. Grande Quantidade de Dados Quanto mais se avança no processo de modernização das redes e dos medidores maior é a quantidade de dados diários coletados. Sem um processo automatizado de coleta, validação, e analise desses dados, de nada eles servirão à concessionária. E no meio desses dados estão as mais diversas informações (como comportamento, consumo, fraudes, falta de energia, sobrecarga e muito mais) que

14 precisam ser disponibilizadas rapidamente para o tratamento pelas diversas áreas da concessionária responsáveis por tomadas de decisões. Receita de Bolo Como Smart Grid não é uma receita de bolo. Uma receita não servirá a todos os tamanhos e modelos de concessionárias. Na realidade, cada concessionária deverá se preparar, estudar as tecnologias disponíveis e entender qual o projeto que melhor se encaixará em seus objetivos e desafios. Existem exemplos de concessionárias que procuram soluções mais simples que buscam apenas a leitura remota dos medidores e outras querem soluções mais complexas com melhorias operacionais e automações na rede. 6. CONCLUSÃO Não existe um modelo de Smart Grid que serve a todas as concessionárias e nem nenhuma Smart Grid que nasce pronta. As concessionárias precisarão evoluir suas redes, seus medidores, processos e aplicações e passo a passo ir construindo a sua solução de Smart Grid que atenda aos seus objetivos. A maioria das concessionarias Brasileiras já possui medidores inteligentes realizando medições remotas para clientes de Alta Tensão. E por isso já devem possuir um modelo de infraestrutura pronta e em funcionamento para a realização de coletas remotas dessas medições. Com massificação dos medidores inteligentes os processos internos da concessionária, sua infraestrutura de comunicação e a escalabilidade das aplicações serão postos a prova. As aplicações como MDC, Billing, SAP e etc precisam estar prontas para receber os dados que chegarão e precisarão estar preparadas para crescer acompanhando o ritmo de implantação dos novos medidores. A realidade e a quantidade das questões que envolvem clientes de Alta Tensão são bem diferentes das encontras em clientes de Baixa Tensão onde as demandas na estrutura da concessionária são muito maiores. A aplicação mais interessante para garantir a escalabilidade das aplicações e sistemas CIS e ao mesmo tempo permitir o crescimento horizontal de medidores com o mínimo impacto nas integrações é uma solução de MDM Meter Data Management. O ideal é que a solução de MDM venha antes dos novos projetos e sistemas. O MDM possui uma grande identificação com a concessionária, pois contem muitos dos processos da concessionaria mapeados dentro das suas ferramentas. Sendo assim a implantação de um MDM exige naturalmente uma revisão de processos operacionais e financeiros que envolvam os clientes atendidos. Considerando que dentre os desafios o mais imediatos está a Tarifa Branca que acelerará a adoção dos medidores inteligentes, as concessionária precisam estar trabalhando na expansão dessa estrutura e dos sistemas para a chegada dos clientes de Baixa Tensão (residenciais). 14

15 7. FONTES DE CONSULTA Artigo: Critical smart grid applications Data: 8/Maio/2013 Link: /critical-smart-grid-applications/ Autor: Megan Dean (Analista de Pesquisas Senior na Zpryme) Site: Fierce Smart Grid Artigo: Hábitos sustentáveis dos consumidores cresceram nos últimos dois anos Data: 15/05/2013 Link: s-financas/noticia/ /habitossustentaveis-dos-consumidores-cresceramnos-ultimos-dois-anos Autor: Juliana Américo Lourenço da Silva Site: InfoMoney Artigo: Modeling a Green Energy Challenge after a Blue Button Data: 15/09/2011 Link: 1/09/15/modeling-green-energy-challengeafter-blue-button Autor: Aneesh Chopra Site: Office of Science and Technology Policy da Casa Branca dos Estados Unidos da America Definição de Smart Grid Link: Site: Wikipédia, a enciclopédia livre. Autor: Não indicado Brouchure da Itron: Meter Data Collection Systems Link: est%20overview%20%20gas/f5316- MDC_pb_EN_07_09.pdf Site: Itron.com 15 Autor: Copyright 2009, Itron. All Rights Reserved White Paper Itron: Key Features of Meter Data Management Systems Link: ontent/key%20mdm%20features%20wh itepaper_final.pdf Site: Itron.com Autor: Sharelynn Moore Artigo: Quatro usinas termoelétricas serão desligadas para gerar economia ao País Link: /05/09/quatro-usinas-serao- desligadas-para-gerar-economia-de-r-260- milhoes-por-mes Site: Portal Brasil Autor: Ministerio de Minas e Energia Artigo: As Termelétricas na geração de energia no Brasil Link: br/br/index.php?option=com_conteudo&ta sk=viewmateria&id=343 Site: Grandes Construções Autor: Diagrama Marketing Editoral - Apoio editorial: Revista Grandes Construções White Paper: OpenWay Demand Response - Maximizing Value and Efficiency in Energy Delivery Link: ent/openway%20demand%20response_ %20Maximizing%20Value%20and%20Eff iciency%20in%20energy%20delivery.pdf Site: Itron.com Autor: Stephen Johnson Artigo: Resolução Normativa 482 ANEEL Link:

16 Site: Solsticio Energia Autor: Solsticio Energia Autor: Katie Fehrenbacher Artigo: Tech View: Laying the Groundwork for the Coming Smart Grid Link: eatured_stories/2010_01/201002_techview _smartgrid.html?fbid=xozk_vs0n4v Site: AT&T Labs Research Autor: Don Bowen Artigo: Why so many utilities will be replacing their outage management systems Link: blish/delivery_grid_optimization/whyso-many-utilities-will-be-replacing-theiroutage-management-systems-5446.html Site: SmartGridNews.com Autor: Jesse Berst White Paper: Prepaid Metering in North America Link: P- 01_Prepaid%20Metering_in_North%20A merica.pdf Site: Metering.com Autor: Sharelynn Moore Itron Director, Product Marketing Artigo: BC Hydro forma parceria com Itron para iniciativa Smart Meter Link: 12/bc-hydro-forma-parceria-com-itronpara-iniciativa-smart-meter/ Site: SmartGridNews Autor: SmartGridNews Artigo: 13 energy data startups to watch in 2013 Link: energy-data-startups-to-watch-in-2013/ Site: Gigaom 16