1 | CONEXÕES INTELIGENTES
Luz no campo:
Saiba como obter a medição
precisa de energia em áreas
afastadas
Luz no campo:
Saiba como obter a medição precisa de energia em áreas afastadas
O setor elétrico brasileiro enfrenta uma série de desafios na medição de energia nas áreas rurais, e carecem de uma infraestrutura de comunicação de dados. Diante deste cenário, as concessionárias de energia elétrica contam apenas com a alternativa manual, feita por leituristas, que tem se tornado cada vez mais cara.
Além dos custos com a força de trabalho e o deslocamento frequente de pessoal para coletar as informações, as concessionárias têm pouca flexibilidade na criação de novos modelos de cobrança, e encontram uma série de obstáculos operacionais à identificação de problemas como fraudes e quedas de energia elétrica na região. No Brasil, as estradas nas áreas rurais geralmente não são pavimentadas, dificultando o acesso para a coleta de consumo dos medidores, e em períodos longos de chuvas fortes, cenário muito comum nas regiões agrícolas, este acesso se torna impossível por causa da lama e de queda de barreiras, impedindo o tráfego de veículos.
Diante desses desafios, as concessionárias implementaram uma série de tecnologias para reduzir os custos com a medição de energia no campo. Uma delas foi a Power Line Communication (PLC ou comunicação por rede elétrica), que não se consolidou e acabou sendo descontinuada devido às várias dificuldades de comunicação ocasionadas pelos “ruídos” na rede elétrica, que praticamente impediam a transmissão de dados.
Hoje, uma das tecnologias que mais avança para garantir a eficiência da medição de energia e reduzir custos são as Redes Mesh aliado ao emprego da tecnologia 6LoWPAN que, diferente de uma rede Wi-Fi tradicional ou ZigBee, não é composta somente de um único roteador conectado ao ponto de acesso limitando o alcance da rede em algumas dezenas de metros, mas de elementos (ou nós) que propagam e expandem o alcance da rede para dezenas de quilômetros e com confiabilidade, resiliência, e eficiência na entrega dos pacotes de dados.
Com arquitetura mais flexível e maior suporte às aplicações de medição inteligente, incluindo os sistemas de automação da medição, as Redes Mesh 6LoWPAN estão ganhando cada vez mais espaço globalmente, especialmente nos casos de operações em áreas mais afastadas e com infraestrutura de telecomunicações mais carente, em que o 3G e o 4G não são capazes de cobrir ou cumprir com os requisitos de confiabilidade e disponibilidade.
Segundo um estudo da empresa de pesquisa Transparency Market Research (TMR), a América Latina é um dos mercados mais lucrativos para a aplicação de Redes Mesh em indústrias como água, gás e óleo, junto do Oriente Médio e a África, mesmo com os avanços em medição inteligente ainda sendo considerados “tímidos”, considerando a entrada em vigor da tarifa branca no início do ano no Brasil.
3 | CONEXÕES INTELIGENTES
Conheça as vantagens das
Redes Mesh
para a
medição de energia no campo
Além de exigir o deslocamento de técnicos para coletar os dados manualmente, os medidores tradicionais não permitem que as concessionárias entendam as mudanças na demanda minuto a minuto, nem sejam capazes de gerenciar seus recursos de maneira mais eficiente.
A tendência é que os medidores inteligentes, conectados à uma infraestrutura de dados, sejam capazes de resolver esse problema, possibilitando o envio de informações de maneira remota, e garantindo a otimização das fontes de geração e das estratégias de distribuição, com o monitoramento em tempo real do consumo para acompanhar a distribuição equilibrada da energia elétrica.
Diante deste cenário, que também vem sendo impulsionado pela transformação digital, cada vez mais organizações estão buscando reestruturar parte de sua infraestrutura para obter mais flexibilidade e diagnósticos mais precisos e eficientes das suas redes de distribuição.
Para isso, no entanto, o investimento em conectividade pode ser alto quando pensamos nas redes mais tradicionais, que exigem a implementação de torres, antenas direcionais que demandam equipes especializadas e período extenso para ajustes até obter uma conexão confiável, estruturas e espaço para acomodar grandes equipamentos e banco de baterias que suportem o consumo de energia, tudo isso dentro de um ambiente com controle de temperatura e umidade, além de uma
configuração com alto nível de complexidade. No caso das áreas mais afastadas, nem sempre é possível contar com um local próprio para montar esta estrutura, que pode ser alvo de vandalismo ou não ter disponibilidade de energia para alimentar os equipamentos.
A tecnologia de Redes Mesh é uma boa alternativa para superar esses obstáculos por se tratar d e uma tecnologia de fácil implementação, baixo consumo de energia, e de custo baixo, além d e atender a todos os requisitos de disponibilidade e confiabilidade exigidos pelo
setor de energia.
Saiba como funcionam as redes Mesh
A tecnologia de Redes Mesh permite que cada medidor inteligente se comunique com o que está mais próximo dele, passando os dados de dispositivo para dispositivo (ou de nó para nó) e, então, finalmente chegando a um concentrador (ponto de acesso). Assim, cada medidor tem múltiplas opções de roteamento e é dotado de inteligência, otimizando continuamente a topologia da rede para se adequar às mudanças ou falhas na sua estrutura.
Com isso, é possível reduzir a quantidade de concentradores e repetidores de maneira considerável, reduzindo os custos de infraestrutura, além de exigir configurações mínimas, já que todos os novos medidores são reconhecidos e configurados na rede automaticamente.
No caso das instalações em áreas afastadas, as concessionárias geralmente vão até o consumidor rural e instalam um equipamento chamado de Terminal Remoto, que se conecta com o medidor eletrônico previamente instalado através de uma porta de comunicação (normalmente serial ou óptica) e por outro lado faz a conexão com a Rede MESH implantada.
Uma das maiores vantagens é que, além de possibilitar o acompanhamento do consumo em tempo real e permitir a obtenção de arquivos mensais com os dados do consumo, os terminais permitem ainda a inclusão de um módulo capaz de fazer o corte e religa remoto da energia do consumidor, sem a necessidade de deslocar um técnico.
Por que as redes Mesh são mais confiáveis que as conexões 3G e 4G?
As Redes Mesh têm emergido como uma solução de ótimo custo-benefício para comunicações sem fio não apenas por causa de sua fácil e rápida implementação, mas, principalmente, pelo seu alto nível de disponibilidade e confiabilidade.
As conexões por Redes 3G e 4G (LTE), por outro lado, além da implementação mais lenta em áreas sem cobertura, exigem a implantação de Estações Rádios Bases – ERBs, que, além de exigirem alto investimento, não são garantia de uma cobertura de longo alcance, confiável e estável.
5 | CONEXÕES INTELIGENTES
Comparando Rede Mesh 6LoWPAN com ZigBee / XBee, Rádio Digital e Redes 3G e 4G
Para se ter uma ideia do quanto a implementação de Redes Mesh 6LoWPAN é consideravelmente mais vantajosa, vamos abordar outras três formas comuns de conectividade com medidores inteligentes e religadores no setor de energia: o rádio digital, Redes MESH com ZigBee / XBee, e a conexão 3G e 4G.
No caso do rádio digital, as empresas precisam montar torres e, apesar de ser ponto multi ponto, um único rádio base atende a no máximo 8 rádios. Com isso, uma única ligação pode levar mais da metade de um dia para ser feita devido à dificuldade de se realizar o apontamento correto da antena direcional. No caso de uma implementação de Redes Mesh, você pode fazer até 3 implantações neste mesmo período pelo fato de ser bem mais simples, não requer nenhum apontamento ou parametrização, além de ser muito mais barata.
As redes 3G e 4G, por outro lado, apesar de terem uma implementação relativamente mais fácil que o rádio digital, as taxas cobradas mensalmente pelas operadoras são uma grande desvantagem. Vale lembrar que é impossível garantir a disponibilidade da conexão das redes celulares de operadoras, que, frequentemente, ficam inoperantes (sem sinal) principalmente quando da falta de energia na rede elétrica, e impedem a atuação remota em religadores, exigindo o deslocamento de técnicos para o restabelecimento da energia. Com uma Rede Mesh não existem taxas mensais recorrentes para o uso, e sua disponibilidade para a troca de informações remotas é muito maior, com um nível de confiabilidade superior. Isso mostra que essa tecnologia é capaz de unir as vantagens do Rádio Digital (confiabilidade e disponibilidade) e das Redes 3G e 4G (implementação mais simples).
Apesar da implementação de uma Rede MESH ZigBee / XBee ser um pouco mais barata, são várias as vantagens das Redes MESH 6LoWPAN em relação ao ZigBee / XBee, ainda mais em se tratando de aplicações críticas como as exigidas pelo setor elétrico. Pode-se citar:
•O alcance muito superior, ultrapassando a faixa de quilômetros, enquanto o ZigBee / XBee não passa de centenas de metros, o que inviabiliza o uso do ZibBee / XBee em áreas rurais devido a longas distancias e baixa densidade; •A interoperabilidade alcançada pelo uso do IPv6 do 6LoWPAN, facilitando a troca de mensagens por mais de uma aplicação entre o Centro de Operações e os Dispositivos de automação e medição;
•A confiabilidade muito maior com algoritmos de verificação cíclica de redundância (CRC) dos dados transmitidos e suporte na detecção e correção de erros por hardware (FEC);
•Assegura uma boa confiabilidade na conexão em um cenário comprometido pela interferência por meio do esquema de salto de frequência (Frequency Hopping).
