InovCity em Portugal, como implementar uma SmartCity. António Vidigal EDP Inovação

Transcrição

1 InovCity em Portugal, como implementar uma SmartCity António Vidigal EDP Inovação

2 Darwin s "Survival of the fittest" -> better adapted for immediate, local environment", not the common inference of "in the best physical shape" CVCV CVCV

3 Desafio: Crescer em conhecimento à frente dos nossos concorrentes!

4 O triângulo do conhecimento

5 Origin: Bill Gates in Innovating to Zero

6 Origin: Bill Gates in Innovating to Zero

7 Origin: Bill Gates in Innovating to Zero Origin: Bill Gates in Innovating to Zero

8 EV s can run on Renewables Origin: Bill Gates in Innovating to Zero Origin: Bill Gates in Innovating to Zero

9 há renováveis mais do que suficientes

10 6 relatórios recentes que procuram definir uma política energética sustentável para a Europa num horizonte de These reports were developed aiming to support the revision of the European Energy Policy expected to be debated by

11 concluem que cada vez será necessário utilizar mais electricidade Main drivers Componente de energia eléctrica no consumo total %, Maior eficiência Electric power technologies have higher efficiency than alternative tecs average= 48 Menor impacto em emissões de CO2 Existem já tecnologias zeroemissões As políticas energéticas têm facilidado a implementação OCDE UE United Kingdom Source: Key World Energy Statistics 2009 (IEA) 11

12 e aumentar a componente renovável Peso das renováveis na produção de energia eléctrica na UE. %, Average = United Kingdom 12

13 Este desafio joga-se nas cidades Megacidades no Mundo Xangai Nova Iorque Tóquio Fonte: CityMayors

14 Este desafio joga-se nas cidades Megacidades no Mundo Moscovo Lagos Cairo Istanbul Karachi Calcutá Déli Bombaim Xangai Pequim Dhaka Osaka Tóquio Los Angeles México Nova Iorque Manila Jacarta Rio de Janeiro Buenos Aires São Paulo Fonte: CityMayors

15 Este desafio joga-se nas cidades Megacidades no Mundo Moscovo Paris Lagos Cairo Istanbul Karachi Lahore Calcutá Déli Bombaim Tianjin Xangai Osaka Pequim Tóquio Dhaka Los Angeles México Nova Iorque Kinshasa Jacarta Manila Bogotá Lima Rio de Janeiro Buenos Aires São Paulo Fonte: CityMayors

16 Este desafio joga-se nas cidades Paris Lagos Cairo Moscovo Estima-se que em 2050 existam Tianjin Istanbul Xangai Los Angeles Osaka Calcutá Pequim 400 Megacidades Tóquio no mundo Karachi Déli México Dhaka Lahore Bombaim Nova Iorque Kinshasa Jacarta Manila Bogotá Lima Buenos Aires Rio de Janeiro São Paulo Fonte: CityMayors

17 Este desafio joga-se nas cidades Megacidades = Megadesafios Cidades concentram >50% da população mundial 90% do crescimento populacional até % do consumo energético 60% do consumo de água no mundo Megadesafios: Infraestrutura, Transportes, Energia, Água e Esgoto, Segurança, Saúde, Governance. 80% da emissão dos gases causadores do efeito de estufa Fonte: ONU, Siemens

18 Mudança de paradigma Velho Sector Sistema centralizado Novo Sector Sistema descentralizado e inteligente Baixa preocupação ambiental Elevada preocupação ambiental

19 Mudança da relação do consumidor com a energia Mini eólicas Painéis solares térmicos Painéis solares fotovoltaícos Bombas geotérmicas Iluminação eficiente

20 Mudança da relação do consumidor com a energia Mini eólicas Painéis solares térmicos Painéis solares fotovoltaícos Mobilidade eléctrica Bombas geotérmicas Iluminação eficiente

21 As áreas de actuação da EDP Inovação Offshore Energy Energia Solar Prioridades daedp Inovação: Duas delas são nas SmartCities Mobilidade eléctrica Smart grids Eficiência energética 21

22 Uma maior penetração das renováveis colocará novas exigências ao Sistema Padrões de geração % Padrões de consumos GW 0.07% 0.06% Solar Hydro Wind 0.05% 0.04% 0.03% Necessário: Flexibility Storage DSM Back-up 0.02% 0.01% 0.00% Hours 22

23 SmartGrids são essenciais para responder ao desafio de colocar na rede mais produção distribuída e veículos eléctricos Centrais Rede AT Energia renovável 399 Substaçõess Rede MT A este nível já existe inteligência Geração distribuída e veículos eléctricos Transformadors Rede BT 6 milhões de clientes O desafio é trazer inteligência para este nível 23

24 E é possível: o Mundo está cada vez mais instrumentado The transistor, invented 60 years ago, is the basic building block of the digital age. 1 b transistors/ pessoa cada umcusta apenas b telefones móveis 30b Rfid tags Triliões de coisas interligadas: carros, electrodomésticos, máquinas fotográficas., estradas, pipelines... até os remédias e o gado.

25 E é possível: o Mundo está cada vez mais instrumentado 2 b pessoas interligadas 100b clicks/day 55T links 5% da electricidade de muno horas em parar A Single Global Machine Temos de melhorar no acreditar no impossível Web 3.0 Web 1.0 Web 1.5 Web

26 Há regras às quais não podemos fugir Não se pode construir uma SmartGrid off the shelf

27 Há regras às quais não podemos fugir Uma Smartgrid tem de ser construída com camadas independentes Application layer Phase 2 Future Apps & Services Smart Charging & V2G Distributed Generation & Storage Grid Optimization HAN Phase 1 AMI Communications layer Power layer

28 PLC, ZibBee meshed radio Há regras às quais não podemos fugir Communication layer Torna-se necessário recorrer a múltiplas tecnologias de comunicação

29 Há regras às quais não podemos fugir Communication layer Cada tecnologia tem um campo de aplicação

30 Há regras às quais não podemos fugir Torna-se necessário dispor de múltiplos canais para comunicar com o utilizador final

31 Há regras às quais não podemos fugir Arquitectura da Rede Casa Edifício PT WAN Central Cenário 1 HAN HAN C/ EB C/ EB HAN /LAN / WAN HAN C/ EB Separação da Arquitectura Lógica da Arquitectura Física Cenário 2 HAN HAN HAN HAN C/ EB C/ EB C/ EB C/ EB BAN BAN CT CT LANs HAN / BAN /LAN / WAN TAN DTC TAN DTC SE WAN(EDP) WANs (Publicas) SI Cenário 3 HAN HAN C/ EB C/ EB BAN CT HAN /BAN / WAN Cenário 4 HAN C/ EB HAN / WAN

32 Há regras às quais não podemos fugir Web Services HAN C/ EB Torna-se necessário dispor de Webservices bem definidos que assegurem que o sistema é aberto. HAN HAN C/ EB C/ EB DLMS//ZigBee/Etc CT WebServices IP Exemplo de WebServices: LerContadores( ) CortarEnergia() DTC AlterarPotencia() C/EB CT programaralaerme() DTC Aviso()

33 Um case study : a mobilidade eléctrica Cars need to be a species in fast evolution Esquecer o carro actual. O novo carro tem de ter uma extensão eléctrica Origin of photos: Wired

34 Começa a ser uma realidade A Nissan lança o Leaf, em Lisboa na Central Tejos. Os carregadores rápidos são da EFACEC.

35 Case study: Mobilidade Eléctrica

36 Veículo Eléctrico/ Battery Electrical Vehicle Um drive train muito eficientes, ~89% da energia armazenada é utilizada, e ainda por cima temos travagem regenerativa. Conseguimos viver com menos energia nas baterias. BEVs têm um custo maior de aquisição, mas O&M menor. Energia utilizada City car 15 kwh/100km Sedan 20 kwh/100km BEV Autonomia 160km precisa 30 kwh 250km precisa 47kWh Emissões Se utilizar energia renovável: Zero Emissões No mix de produção Português utiliza menos de 80gCO2/km Dinheiro gasto City car 1,7 /100km Sedan 2,2 /100km Autonomia comparada com um ICE Para ter a mesma autonomia que um ICE o BEV precisa de 1,500 kg de baterias ou então baterias com 4x a actual densidade. 36

37 Objectivo Kyoto ,2 Mton Se todos os EVs em Portugal fossem eléctricos PE consumption (1) MTep, % Emissions CO 2 Mton, % Energy Cost M, % External energy dependance % Electricity consumption TWhe, % Carros Restante 25,9 7,2-17% 21,6 83,2 17,4-12% 72,9 7, % -8% 84% 77% 28% 16% +35 % Carros Restante 67,6 2, , ,7 18,7 65,8 65, % 61% 50,0 50,0 ICE 100% EV ICE 100% EV ICE 100% EV ICE 100% EV ICE 100% EV (1) Primary Energy Nota: Assumes generation mix of 35% CCGT, 25% Coal and 40% Renewabls Source: DGEG, Balanço Energético

38 A Rede aguenta? Sim, se introduzirmos Smart Grids! Origin: SmartGarage Report

39 Se todos os veículos fossem eléctricos e não fizessemos nada Cenário 1 Carga não controlada e ocorrendo em 100% de sincronismo entre as 20h e as 23h. Power taken Premissas: 4.5 millhões de veículos em Portugal; Potência máxima pedida à rede: 230V x 16A, 3,68kW; Precurso diário ~30km; Consumo 15kWh/100km; Seriam necessários mais 6,75GW na rede!

40 Com smart charging Cenário 2 Carga controlada e destribuída automáticamente entre as 23h e as 07h Seriam necessários 2,9 GW adicionais da Rede! A potência média pedia por cada veículo desceria para 0,64 kw

41 V2G seria ainda melhor EVs and plug-ins, will decide when to buy or sell electricity according to the spot price of energy, taking into consideration constraints set up by their owners. System Operator Energy Energy

42 V2G seria ainda melhor Cenário 3 V2G, É possível utilizar a energia utilzada nas baterias para armazenar energias e devolvê-la à Rede, quando necessário. Here we are using 5 GWh to peak shaving energy in daytime. Cada EV contribui apenas com 1,2 kwh, o que representa 4% de uma bateria média (-6km autonomia) Área = 5000 MWh

43 O sistema MobiE

44 O sistema interagirá com o InovGrid Central Systems Market agents System Other (technical, commercial) System Operation and network control System Information services System Management and energy metering Elect. suppliers WAN Internet EG Mobi.E Distribution Substation Local Control and operation optimization DTC GPRS, ADSL, PLC, GPRS, ZigBee, Sub HV/MV (*) GPRS DTC GPRS Business Management System Customer Service WAN Wide Area Network LAN Local Area Network LAN WAN Local Bi-directional Demand PLC, GPRS, ZigBee, GPRS Billing / Rating User Interface Local Interaction Remote Interaction Charging network control PHEV / BEV