Características de Funcionamento

O sistema de energia deve manter constante o fornecimento de energia, o que acaba obri- gando investimentos em grandes usinas de geração, longe dos locais de carga, e em longas linhas de transmissão, como observa-se na Figura 3.1, comprometendo o meio ambiente e comunidades, determinando investimento constante para aumentar alternativas de inte- gração e evitar os racionamentos e "apagões" [7].

Figura 3.1: Sistema de Fornecimento de Energia no Brasil [7]

Na Figura 3.2 é apresentada uma proposta de modelo com gestão da demanda de energia. Esse modelo inclui a existência dos prosumers (consumidores e produtores de energia) ao invés de produtores e consumidores. Nesse modelo os consumidores tornam-se interativos com as redes de transmissão. Caso ocorra falhas no sistema elétrico, o ope- rador deve encontrar alternativas ecientes para a energia direcionada às concessionárias de distribuição de energia, incorporando novas tecnologias, como sensores para grandes sistemas (WANS - Wide Area Sensor Networks) e equipamentos instalados nas redes de transmissão de longa distância [7]. O principal desao para a implementação de uma Smart Grid é o acoplamento de uma adequada infraestrutura de comunicação ao sistema elétrico, projetada para suportar operações de controle e interação entre centros de con- trole e subestações individuais e capazes de integrar monitoramento e controle de diversos dispositivos e fontes distribuídas [9].

Na Tabela 3.1 é apresentada uma comparação entre a rede elétrica existente e as redes inteligentes [13].

Tabela 3.1: Comparação entre rede elétrica existente e Smart Grid

Rede existente Smart Grid

Eletro-mecânica Digital

Comunicação em um sentido Comunicação em duplo sentido Geração centralizada Geração descentralizada

Hierárquica Não-hierárquica

Poucos sensores Muitos sensores

Cega Auto-monitoramento

Restauração manual Auto-restauração Falhas e blackouts Adaptativa

Controle manual Controle remoto

Controle limitado Controle ilimitado

Poucas escolhas para usuário Muitas escolhas para usuário

O Comitê "Intelligrid"do EPRI (Electric Power Research Institute) [29] em 2005 desen- volveu uma visão pioneira para o fornecimento de energia elétrica no futuro tais caracte- rísticas bem como os elementos básicos desta plataforma são apresentados a seguir [10,29]: • Interatividade: para a obtenção do melhor desempenho econômico do sistema, é obrigatório conceder ao usuário ampla visão e pleno acesso as tarifas de energia, possibilitando a resposta à demanda, representada pela variação dos preços das tarifas;

• Capacidade de adaptação: uma rede inteligente deve se adaptar às mudanças do ambiente circundante, que podem exercer inuência sobre ela, tendo inclusive a capacidade de auto recuperação pelo re-direcionamento de seus recursos;

• Previsibilidade: uma rede inteligente não tem somente a capacidade de adaptação e correção de eventos, mas também é capaz de diagnosticar situações de risco potencial antes que efetivamente ocorram, ou seja, ser autorecuperativa.

• Otimização: no que diz respeito à eciência básica do sistema, a rede inteligente tem meios para otimizar o nível de utilização da capacidade instalada. Através de monitoração contínua, previsibilidade mencionada e controle pela interatividade o sistema pode racionalizar o uso de seus ativos, reduzindo as perdas de modo a postergar investimentos destinados à construção de novas plantas;

• Integração: as redes inteligentes devem reunir sistemas de monitoramento, controle, proteção e manutenção, além de funções avançadas como EMS (Energy Management System) e DMS(Distribution Management System);

• Segurança de dados: uma rede inteligente assim como qualquer sistema baseado na tecnologia da informação, deve garantir a segurança dos dados que por ela trafegam. Para o funcionamento destes elementos, é necessário uma adequação na estrutura atual dos sistemas de distribuição, dado as profundas mudanças que os Smart Grids trarão tanto para a topologia quanto para a operação das redes. Os atuais métodos computacionais também deverão ser atualizados para este novo paradigma, além de outros métodos ne- cessitarem ser criados e novas tecnologias para simulação desses sistemas avaliadas [8].

A arquitetura "intelligrid"é planejada para integrar dois sistemas do setor elétrico: a geração e a distribuição de energia juntamente com os sistemas de informação (comunica- ção, rede e equipamentos inteligentes) de forma a permitir o seu controle. Estes sistemas devem ser desenvolvidos para formar uma rede de comunicação com equipamentos inteli- gentes e algoritmos capazes de suportar a contínua sosticação dos sistemas operacionais. Os equipamentos devem perceber a falta de uxo de carga nas linhas e enviar esta in- formação para outros equipamentos da rede. Estes equipamentos, por sua vez, deverão encontrar uma topologia que envie energia de volta para a linha em falta (se possível), buscando suprir ainda a redução das perdas [7,8].

Ainda em 2005 a Comunidade Europeia divulgou o programa Smart Grids European Technology Platform for Electricity Networks of the Future [30]. Este estudo teve por objetivo formular, a longo prazo, o programa elétrico europeu, sendo o primeiro a es- tabelecer benefícios ambientais que foram relacionados com o uso otimizado da energia elétrica e com o emprego de uma rede operando com informações bidirecionais (enviando e recebendo informações). Ainda nesta pesquisa, a rede inteligente colabora com as deman- das sociais e políticas que surgirão na questão da oferta de energia, com novos desaos e oportunidades no setor, trazendo benefícios para todos os consumidores, acionistas e companhias [7].

Na Figura 3.3, é apresentada uma Smart Grid dividida em camadas: a camada do consumidor, camada de comunicação e camada da subestação. O uxo de informação ui nos dois sentidos entre camada do consumidor e a camada da subestação via camada de comunicação, sendo que cada camada possui equipamentos e tecnologias próprias. Em especial, naquela a qual faz parte o consumidor, existem diversos equipamentos compo- nentes de uma rede inteligente [8].

Figura 3.3: Smart Grids em camadas [8]

Espera-se que, com o contínuo desenvolvimento, pesquisa e implementação desta tec- nologia, mais funcionalidades deverão ser imaginadas e posteriormente estudadas para implementação no Smart Grid. Esta linha de estudos é bastante recente e com muitas possibilidades para pesquisa e inovação.