IMPLEMENTAÇÃO DE PROJETOS SMART GRID NO BRASIL Marcos Vinicius Nunes Arruda Aluno do IFMT, Campus Cuiabá, voluntário Ruy de Oliveira Prof. Doutor. do IFMT, Campus Cuiabá, orientador Resumo As redes de energia elétrica ao redor do mundo sofreram poucas alterações ao longo de sua existência. Smart Grid (ou redes inteligentes, abreviado para SG a partir daqui), é um conceito inerente à nova geração de redes de energia elétrica para proporcionar a revolução tecnológica tão esperada pelo setor energético. A SG se baseia na integração de novas tecnologias de comunicação, sensoriamento e automação com as redes elétricas tradicionais, tornando-as mais modernas e inteligentes. O processo de modernização do setor energético oferece vários benefícios a todos os segmentos da rede de energia elétrica, que inclui a geração, a transmissão, a distribuição e o consumo; sobretudo com relação aos aspectos de eficiência e segurança. Atualmente, nos Estados Unidos (EUA) existem centenas de projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) relacionados à SG, e na Europa existem 281 projetos P&D e cerca de 90 projetos de medição inteligente. Tais projetos abrangem áreas de geração, transmissão, distribuição, armazenamento e consumo de energia elétrica. A implementação de uma SG é um processo gradativo e específico de cada rede. Não se pode simplesmente copiar as inovações tecnológicas realizadas em uma determinada rede e aplica-las à outra, pois cada uma possui características próprias, e os motivadores para a implementação de uma SG difere de uma rede para outra. Nos EUA e em vários países da Europa, as principais motivações para a implementação de SG são a possibilidade de maior inserção de fontes de energia renováveis, segurança da rede, confiabilidade e disponibilidade. Por outro lado, Países como Índia e Brasil, veem nas SGs uma maneira eficiente de solucionar suas deficiências de longa data no setor energético, tais como apagões e furtos de equipamentos e de energia elétrica. No Brasil, algumas concessionárias de energia estão investindo em pesquisas a fim de validar a implementação das SGs. Nesse sentido, este trabalho discute os principais projetos em SG existentes no país, como base norteadora para futuros trabalhos na área. Palavras-chave: Smart Grid. Eficiência energética. Projetos pilotos. Eletricidade. 1 - Introdução As redes de energia elétrica brasileiras possuem uma infraestrutura defasada. O país sofreu um grande número de apagões nos últimos anos e o prejuízo com perdas nãotécnicas (fraude, furto, falta de medidores nas residências, entre outros) ultrapassa R$8 bilhões por ano (ANEEL, 2011).
Uma rede de energia elétrica confiável, segura e estável é uma necessidade básica para o desenvolvimento de um país. O Brasil receberá nos próximos anos, dois dos maiores eventos esportivos mundiais, a Copa do Mundo (2014) e as Olimpíadas (Rio, 2016), exige uma preocupação inerente a rede elétrica do país durante esses eventos e existe o consenso de que a rede elétrica brasileira precisa melhorar muito (SMARTGRIDNEWS, 2012). Um novo conceito de energia elétrica está em crescimento no mundo todo, as chamadas Smart Grids, ou redes inteligentes. Esse conceito se caracteriza pelo aplicação de: equipamentos de comunicação, sensoriamento, automação e tecnologia da informação (TI), à todo segmento das redes elétricas existentes (geração, transmissão, distribuição e consumo) tornando-as redes mais modernas, seguras e confiáveis (BANDEIRA, 2012). 2 O conceito Smart Grid As redes de energia elétrica passaram por poucas inovações tecnológicas ao longo de sua existência. No passado, a comunicação entre os envolvidos com a rede era realizada através de linhas telefônicas. Atualmente, o setor energético possui uma maior variedade de tecnologias de comunicação empregadas à rede, porém ainda não abrange todo o segmento. Nas SGs, toda a rede elétrica é integrada através de canais de comunicação. A Figura 1 aborda a evolução das redes de energia elétrica. Figura 1 - Evolução das redes de energia elétrica Fonte: International Energy Agency IEA, Smart Grid Roadmap (2011)
O conceito de SG aborda uma série de características inovadoras, que visam a otimização do setor de energia elétrica: Rede de comunicação: Presença de tecnologias de comunicação bidirecionais, que permita a interação entre os dispositivos envolvidos na rede e as centrais de controle, por exemplo: PLC, Zigbee, Wimax, GPRS, fibras ópticas, entre outras (FAN, Zhong et al.,2012); Sensoriamento: Os sensores distribuídos estrategicamente ao longo da rede possibilitam uma leitura mais precisa e um maior controle da rede às concessionárias (FALCÃO, 2010); Geração de energia distribuída: As redes inteligentes também se caracterizam pela inserção de fontes alternativas de energia elétrica (geralmente, solar ou eólica) na rede, além de estimular a geração de energia através dos consumidores, que podem distribuir essa energia à rede através de um canal bidirecional de energia elétrica (FALCÃO, 2009); Infraestrutura Avançada de Medição: Uma maneira mais inteligente de se coletar informações inerentes ao consumo de energia dos clientes, através dos medidores inteligentes (ou Smart Meter, em inglês, são medidores de energia elétrica, que possuem uma série de funcionalidades novas, além de permitir uma comunicação bidirecional entre concessionárias e consumidores de energia elétrica) (FALCÃO, 2010). A integração dessas tecnologias oferecem uma série de benefícios a todos os envolvidos com a rede elétrica. Segundo (IEA, 2011a) entre as principais características presentes/esperadas em uma SG, pode-se citar: (a) Aproximação entre concessionárias e consumidores: Com a inclusão de equipamentos e maior conscientização dos consumidores, o que melhora a eficiência nos processos de planejamento e operação da rede; (b) Resistência a ataques físicos e cibernéticos: As redes de comunicação presente em uma SG deve ser tolerante a ataques e possuir a capacidade de proteger os dados que fluirão através das redes de comunicação presentes nas SGs; (c) Redução dos impactos ambientais: As SGs possuem um alto nível de tecnologia, o que permite a detecção e
prevenção de perdas, ademais uma SG estimula a integração de fontes de energia renováveis à rede; (d) Capacidade de recuperar-se: Uma SG possui um elevado número de processos automatizados, as redes devem detectar, analisar e resolver os problemas - quando possível automaticamente. A implementação de uma SG é um processo gradativo e específico de cada rede. Não se pode simplesmente copiar as inovações tecnológicas realizadas em uma rede e aplica-las à outra, pois cada uma possui características próprias e os motivadores para a implementação de SG diferem de uma rede para outra. Nos EUA e em vários países da Europa, as principais motivações para a implementação de SG são a possibilidade de maior inserção de fontes de energia renováveis, segurança da rede, confiabilidade e disponibilidade. Países como a Índia e o Brasil, vêm nas redes inteligentes uma maneira eficiente de solucionar as deficiências do setor energético, como: prevenir roubos, furtos de energia elétrica e reduzir problemas (BANDEIRA, 2012). 3 Motivadores para a implementação de Smart Grid no Brasil O Brasil é o país que mais investe em SG na América Latina. Um estudo divulgado recentemente, estima que o país invista cumulativamente - cerca de 27,7 bilhões de dólares até o ano de 2022 com projetos relacionados com SG (NORTHEAST, 2012). Em 2012, a ANEEL 1 aprovou o regulamento dos medidores inteligentes, peça chave para a implementação de uma SG (ANEEL, 2012) e, estipulou o prazo de 18 meses para que as distribuidoras de energia elétrica substituam todos os 63 milhões de medidores instalados no Brasil. Com os novos medidores inteligentes, uma série de novos benefícios passa a ser oferecido aos consumidores, como a criação de condições para a disseminação da microgeração distribuída 2. Ainda segundo (ANEEL, 2012) o novo sistema de medição proporciona ao consumidor maior eficiência no consumo de energia elétrica, pois com a implementação dos medidores inteligentes ele passará a ter mais informações sobre o seu perfil. Uma lei federal determina que as concessionárias e permissionárias de serviços públicos de distribuição de energia elétrica brasileiras, invistam no mínimo 1% de sua receita operacional em programas de eficiência energética e projetos P&D (ANEEL, 2010). 1 ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) é a autarquia vinculada ao MME (Ministério de Minas e Energia), responsável pela regulamentação e fiscalização da geração, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica no Brasil. 2 A possibilidade de que o consumidor atue como pequeno gerador de fontes alternativas de energia elétrica.
Ainda não existe uma SG consolidada no Brasil mas, em decorrência dessa necessidade de investimentos além de outros motivadores -, diversas concessionárias de energia elétrica estão com projetos pilotos em desenvolvimento, onde pretende-se iniciar a modernização da rede e adquirir know-how nesse novo paradigma tecnológico. Além dos obrigações legais, as concessionárias de energia elétrica brasileiras possuem outros motivadores para investir na modernização da rede de energia elétrica do Brasil. A matriz energética brasileira é uma das mais limpas do mundo. Cerca de 70% da energia elétrica produzida no Brasil é proveniente de empreendimentos hidroelétricos (FILHO A. V., 2013) e, existe a previsão de que até o ano de 2021 85% da energia produzida no Brasil seja oriunda de fontes renováveis (MME, 2013). O sistema de produção e transporte de energia elétrica está interligado (ilustrado na Figura 2), através de múltiplas ligações que formam o SIN (Sistema Interligado Nacional). 98% dos consumidores de energia elétrica brasileiros são atendidos pelo SIN. O ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico) é o órgão responsável pela manutenção e controle das operações do SIN. Como a geração de energia elétrica brasileira é predominantemente proveniente de empreendimentos hidroelétricos, a existência do SIN é de grande importância, pois com os subsistemas interligados entre si, é possível aproveitar mais eficientemente a sazonalidade dos rios e, permutar os excedentes de energia elétrica durante o período de cheia em cada região (ONS, 2013). Figura 2 Mapa do Sistema Interligado Nacional Brasileiro, 2013 Fonte: ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico (2013)
4 Projetos Smart Grid brasileiros No Brasil, algumas iniciativas SG já estão em desenvolvimento/operação. Os investimentos que estão sendo realizados buscam avaliar o comportamento das novas tecnologias em suas redes de energia elétrica. Entre os principais projetos, destacam-se: Cidades do Futuro: Projeto da Cemig, que está em desenvolvimento na cidade de Sete Lagoas MG. O projeto possui cerca de 3,8 mil medidores inteligentes em operação e, até 2014 serão cerca de 8 mil. (CEMIG, 2011); Smart Grid em São Paulo: Projeto em desenvolvimento pela AES Eletropaulo, que é a empresa responsável pela distribuição de energia na região metropolitana de São Paulo. A empresa pretende colocar em operação 60 mil medidores inteligentes até o ano de 2015. (AES ELETROPAULO, 2011); Cidade Inteligente Búzios: Iniciativa do Grupo Enel em parceria com a Ampla, o projeto busca transformar a cidade de Búzios em uma Cidade Inteligente, conceito que envolve política de eficiência energética, sustentabilidade, infraestrutura e serviços que se unem para aproximar a cidade e a população (CIDADEINTELIGENTEBUZIOS, 2013); InovCity Aparecida: Parceria entre a Ecil Energia e a EDP Bandeirante, o projeto busca transformar a rede elétrica da cidade de Aparecida em São Paulo em uma rede mais sustentável e eficiente. O projeto resultou na criação de uma linha de medidores inteligentes com tecnologias 100% brasileira, os medidores fazem uso de uma tecnologia de comunicação sem fio, denominada Zigbee (INOVCITY, 2013). Os projetos brasileiros possuem características e áreas de investimentos diferentes um dos outros, enquanto alguns focam na instalação dos medidores inteligentes em massa, outros priorizam a diversidade de áreas atendidas. O Quadro 1 apresenta a quantificação dos principais projetos brasileiros, onde é apresentado informações como, estimativa de investimento financeiro, número de medidores inteligentes instalados (ou que pretende-se instalar), data de
lançamento/conclusão de cada projeto e, por fim as principais características inovadoras de cada projeto. Quadro 1 - Principais características dos projetos SG brasileiros Projeto Investimento Número de Smart Meters implantados / Planejados Cidades do Futuro Smart Grid em São Paulo Cidade Inteligente Búzios R$50 milhões. 3,8mil instalados. O projeto prevê a instalação de 8 mil. R$71,2 milhões até 2015 Pretende-se instalar até 2015, cerca de 60 mil medidores inteligentes na região metropolitana de São Paulo. Data de lançamento / Conclusão do projeto Lançamento:2009 Previsão de conclusão: 2014. Lançamento: 2007 R$ 40 milhões 200 instalados Lançamento: 2011 Previsão de conclusão: 2014 InovCity R$ 10 milhões Pretende-se instalar cerca de 15,4 mil medidores inteligentes. Lançamento: 2011 Principais inovações tecnológicas do projeto - Integração de fibras ópticas, PLC e GPRS para telecomunicação. - Volt/VAR - Aplicativos para Android e ios. - Self-healing; - Volt/VAR; - Piloto de energia pré-paga; - Fibra óptica e WiMax; - Integração de OMS e AMI; - 10 Taxis elétricos. - Baseada no protocolo de comunicação aberto: Meter & More. - Zigbee - WiMax - GPRS Fonte: Construção dos autores baseado em: (CEMIG, 2011; ROCHAS, 2013; PIMENTEL, 2013; CIDADEINTELIGENTEBUZIOS, 2013; INOVCITY, 2013) 5 Conclusões As SGs representam o futuro do setor energético, a implementação desse novo paradigma oferece uma série de benefícios a todos os envolvidos. Países do mundo todo estão investindo em projetos relacionados à modernização do setor energético, objetivando alcançar uma rede de energia elétrica mais segura, confiável, moderna e limpa.
Este artigo apresentou uma breve introdução às redes de energia elétrica do futuro e apresentou os principais aspectos para a implementação desse novo paradigma no Brasil. O artigo também identificou os principais projetos em desenvolvimento no país. Os projetos de maior relevância ainda se concentram na região sudeste do país, onde a demanda por energia elétrica é maior. Mas, projetos menores estão em surgimento e a tendência é de que em alguns anos o pais inteiro possua uma rede de energia elétrica inteligente. Referências Bibliográficas AES Eletropaulo,. Sobre a AES Eletropaulo. Disponível em: <http://www.aeseletropaulo.com.br>. Acesso em: 11 jun 2013. ANEEL, Consumo irregular de energia gera prejuízo de R$ 8,1 bilhões ao ano. Agência Nacional de Energia Elétrica, 31 mai. 2011. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/>. Acesso em: 20 mar. 2013. ANEEL, ANEEL publica norma sobre medidores eletrônicos, 14 ago 2012. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>. Acesso em: 01 jan 2013. ANEEL. Agencia Nacional de Energia Elétrica. Lei n 12.212, Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idarea=546&idperfil=6>. Acesso em: 11 jun 2013. BANDEIRA, F. de P. M., Redes de energia elétrica inteligentes (SMART GRIDS). Brasília, 2012. Disponível em: <http://www2.camara.leg.br/documentos-epesquisa/publicacoes/estnottec/tema16/2012_7872.pdf>. Acesso em: 07 fev 2013. CEMIG, Energia da Gente: Informativo mensal para os empregados da Cemig, Minas Gerais, junho 2011, ano viii, n 79. Disponível em: <http://www.cemig.com.br/sites/imprensa/ptbr/publicacoes/documents/energia%20da%20gente/n%c2%ba79_junho%20(2).pdf>. Acesso em: 20 abr 2013. CIDADEINTELIGENTEBUZIOS. Disponível em: <http://www.cidadeinteligentebuzios.com.br>. Acesso em: 04 fev 2013. FALCÃO, D. Smart grids e microrredes: o futuro já é presente. SIMPÓSIO DE AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS, v. 8, 2009. FAN, Zhong et al. Smart Grid communications: Overview of research challanges, solutions, and standardization activities. FILHO, A. V., Energia Elétrica no Brasil: Contexto Atual e Perspectivas.
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