UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA. Ana Flávia Faria da Silva Maísa de Mendonça

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Resposta à Demanda através da Utilização de Medidores Inteligentes em

Baixa Tensão

Ana Flávia Faria da Silva

Maísa de Mendonça

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA

Ana Flávia Faria da Silva

Maísa de Mendonça

Resposta à Demanda através da Utilização de Medidores Inteligentes em

Baixa Tensão

Monografia apresentada ao Instituto de

Sistemas

Elétricos

e

Energia,

da

Universidade Federal de Itajubá, como parte

dos requisitos para obtenção do título de

Engenheiro Eletricista.

Orientador: José Maria de Carvalho Filho

Coorientador: Thiago Clé de Oliveira

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Resumo

Com a modernização do mundo proveniente da Revolução 4.0 relacionada a Internet das Coisas, a tendência é que o consumo de energia também seja alvo de monitoramento constante da demanda através de medidores inteligentes. É fato que o equilíbrio entre a geração e o consumo da energia é crucial, e o principal desafio das concessionárias é fazer com que esses fatores sejam distribuídos da maneira mais homogênea possível ao longo do dia. Um dos principais recursos utilizados para obter equilíbrio entre o fornecimento e a demanda de energia é o GLD (Gerenciamento pelo Lado da Demanda) que consiste em uma forma de gestão com o intuito de reduzir os picos de demanda. Em paralelo tem-se verificado o avanço dos medidores inteligentes que permitem o cliente a ter acesso ao consumo instantâneo de suas residências por meio de dispositivos que monitoram a demanda de cada equipamento. O intuito de fazer com que essas informações estejam ao alcance dos usuários, é promover uma participação dos mesmos em tomadas de decisões relacionadas aos horários de uso dos equipamentos mais exigentes através de incentivos tarifários por parte das concessionárias através do estudo da curva de consumo. Neste contexto, o presente trabalho consiste no estudo das formas de implementação do GLD em consumidores de baixa tensão utilizando medidores inteligentes, associado a aplicação da tarifa branca. Serão estudados a aplicação de algumas estratégias do GLD para consumidores de baixa tensão mensurando os benefícios esperados.

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Abstract

With the modernization of the world coming from Revolution 4.0 related to Internet of Things, the tendency is that the energy consumption is also the target of the constant monitoring of the demand through smart meters. It is a fact that the balance between generation and consumption of energy is crucial, and the main challenge of concessionaires is to make these factors distributed in the most homogeneous way possible. One of the main resources used to balance energy supply and demand is DSM (demand side management), which is a form of management to reduce demand spikes. In parallel, we have seen the advance of the smart meters that allow the customer to have access to the instantaneous consumption of their residences through devices that monitor the demand of each equipment. The purpose of making this information available to users is to promote their participation in decision-making related to the schedules of use of the most demanding equipment through tariff incentives by the concessionaires through the study of the consumption curve. In this context, the present work consists of the study of the ways of implementing GLD in low voltage consumers using smart meters, associated with the application of the white tariff. The application of GLD strategies for low voltage consumers will be studied, measuring the expected benefits.

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Lista de Figuras

Figura 1: PIB e Consumo de Energia Elétrica 1990-2012 ... 11

Figura 2: Consumo de Energia Elétrica por Região (2015) ... 12

Figura 3: Curva de Carga Industrial ... 13

Figura 4: Curva de Carga Comercial ... 14

Figura 5: Curva de Carga Residencial ... 14

Figura 6: Curva de Carga Média de uma Residência Brasileira ... 15

Figura 7: Comparativo entre as tarifas convencional e branca ... 22

Figura 8: Técnicas do GLD ... 26

Figura 9: Curvas de Carga Obtidas... 28

Figura 10: Gráfico Comparativo entre Consumo Registrado e Consumo Estimado ... 31

Figura 11: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Deslocamento de Carga ... 35

Figura 12: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Preenchimento de Vales ... 37

Figura 13: Gráfico Comparativo entre Consumo Registrado e Consumo Estimado ... 40

Figura 14: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Deslocamento de Carga ... 44

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Lista de Tabelas

Tabela 1: Dados de Consumo - Concessionária A ... 30

Tabela 2: Equipamentos e Perfis de Consumo ... 32

Tabela 4: Descrição do Consumo Estimado ... 33

Tabela 5: Descrição Deslocamento de Carga ... 34

Tabela 6: Descrição Preenchimento de Vales ... 36

Tabela 7: Tarifas Concessionária A... 37

Tabela 8: Comparativo de Consumo – Concessionária A ... 38

Tabela 9: Comparativo de Preço de Fatura – Concessionária A ... 38

Tabela 10: Dados de Consumo - Concessionária B ... 39

Tabela 14: Descrição do Consumo Estimado ... 42

Tabela 15: Descrição Deslocamento de Carga ... 43

Tabela 16: Descrição Preenchimento de Vales ... 45

Tabela 17: Tarifas Concessionária B ... 46

Tabela 18: Comparativo de Consumo - Concessionária B ... 47

Tabela 19: Comparativo de Preço de Fatura - Concessionária B ... 47

Tabela 20: Matriz de Benefícios ... 48

Tabela 21: Análise Econômica ... 50

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Sumário

1. INTRODUÇÃO ... 9 2. REVISÃO DA LITERATURA ... 10 3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 11 3.1 Consumo de Energia ... 11

3.1.1 Consumo de Energia Elétrica por Região... 12

3.1.2 Curva de Carga ... 12

3.1.3 Consumo de Energia Elétrica no Setor Residencial ... 16

3.2 Sistema de Tarifação e Medição de Energia Elétrica ... 16

3.2.1 Considerações Iniciais ... 16

3.2.2 Estrutura Tarifária... 17

3.2.3 Medição Inteligente ... 23

4. GERENCIAMENTO PELO LADO DA DEMANDA ... 25

4.1 Histórico do GLD no Brasil ... 25 4.2 GLD – Conceituação ... 26 5. METODOLOGIA UTILIZADA ... 28 6. RESULTADOS OBTIDOS ... 29 6.1 Concessionária A ... 29 6.1.1 Estimação de Consumo ... 29 6.1.2 Deslocamento de Carga ... 34 6.1.3 Preenchimento de Vales ... 35 6.1.4 Tarifa ... 37 6.1.5 Análise Comparativa ... 38 6.2 Concessionária B ... 39 6.2.1 Estimação de Consumo ... 39 6.2.2 Deslocamento de Carga ... 42 6.2.3 Preenchimento de Vales ... 44 6.2.4 Tarifa ... 46 6.2.5 Análise Comparativa ... 46 7. ANÁLISE DE CONTEXTO ... 47 8. ANÁLISE ECONÔMICA ... 49

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9. CONCLUSÃO ... 51

10. TRABALHOS FUTUROS ... 52

REFERÊNCIAS ... 53

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1. Introdução

O consumo de energia elétrica de um país tende a crescer ano após ano devido ao desenvolvimento econômico e o aumento da qualidade de vida. Dessa forma, para manter o equilíbrio entre o consumo e a geração de energia faz-se necessária uma gestão qualificada baseada na oferta e/ou na demanda. Efetuar o gerenciamento pelo lado da oferta consiste em ampliar as fontes geradoras do sistema. Apesar de, historicamente, o setor elétrico brasileiro se caracterizar nessa forma de gestão, os investimentos em hidroelétricas – base do setor energético nacional – exige alto investimento e retorno a longo prazo, ou seja, tais peculiaridades estão promovendo uma diminuição dos investimentos e acarretando em incentivos de programas para o controle pelo lado da demanda.

O GLD – Gerenciamento pelo Lado da Demanda – pode ser definido como o planejamento e a implementação de ações das concessionárias com o objetivo de influenciar os consumidores a mudarem seus hábitos. Assim, promove-se mudanças desejadas na curva de carga, ou seja, mitiga os picos de consumo do sistema. Dentre as ações do GLD, destacam-se as tarifas diferenciadas, o uso racional da energia e a eficiência energética. Esta forma de gestão se torna promissora frente à tecnologia dos medidores inteligentes, que permitem a visualização em tempo real do consumo ao mesmo tempo em que mostram as mudanças do sistema de tarifa – Tarifa Branca – que faz com que a concessionária ofereça incentivos para impulsionar a mudança de comportamento do consumidor.

No capítulo 2 é retratado uma revisão da literatura em que mostra como o assunto de GLD está presente desde muito tempo atrás, com a citação de vários autores que embasam ainda mais o assunto em questão.

No capítulo 3, é apresentado o cenário de consumo de energia elétrica do Brasil através das curvas de cargas dos setores relevantes de consumo, que é uma ferramenta fundamental para os estudos de GLD. Além disso, são apresentados os sistemas tarifários vigentes no país e a apresentação dos medidores inteligentes abrangendo os benefícios para o consumidor e concessionária. Posteriormente, no capítulo 4, é realizada a conceituação do gerenciamento pelo lado da demanda que é o foco deste estudo, destacando seu histórico e as principais estratégias a serem tomadas pelas concessionárias.

O capítulo 5 apresenta a metodologia utilizada para subsidiar as simulações do presente trabalho destacando as duas técnicas utilizadas, o deslocamento de cargas e o preenchimento de vales, para dois consumidores, sendo o primeiro de classe média e o segundo de classe alta.

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No capítulo 6, são apresentados os resultados e as discussões de ambas as estratégias qualificando e quantificando os benefícios para o consumidor.

Finalmente, no Capítulo 7 é realizada a análise de contexto considerando as perspectivas do consumidor, da concessionária e do sistema de maneira qualitativa do cenário técnico e econômico. No capítulo 8, é realizada a análise econômica para estudar a viabilidade da compra do medidor ser realizada pelo consumidor. E por fim, no capítulo 9 tem-se a conclusão em que é apresentado a finalização do trabalho com os devidos comentários.

2. Revisão da Literatura

Segundo Balijepalli, o termo Demand Side Management (DSM) foi publicado em 1980 pelo Eletric Power Research depois de ter sido referenciado suas aplicações no setor elétrico durante a crise do petróleo em 1973. Desta forma, o DSM ou apenas resposta pelo lado da demanda aplicado no contexto elétrico pode ser definido como uma mudança dos padrões de uso da energia por parte dos clientes finais em resposta as mudanças de preço de energia ao longo do tempo, incentivos financeiros ou até mesmo consumo inteligente por meio de conscientização.

De acordo com Gellings (1985, p.1468–1470), conforme citado por Braga (2014, p.22), “O Gerenciamento pelo Lado da Demanda, GLD (DSM, do inglês DemandSide Management) é o planejamento e a implementação, que envolvem ações das concessionárias destinadas a influenciar os consumidores de forma a produzir alterações desejadas na curva de carga. Estas atividades englobam: gerenciamento de carga, conservação estratégica, eletrificação, geração de energia pelo lado do consumidor, substituição de equipamentos obsoletos por mais eficientes e estratégias para o crescimento da participação no mercado. Para que a capacidade da implementação seja bem-sucedida, deve haver um equilíbrio das necessidades de serviços públicos junto ao cliente. ”

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3. Referencial Teórico

3.1 Consumo de Energia

O Consumo de Energia elétrica no país fornece um indicador do estado de desenvolvimento econômico e qualidade de vida da sociedade onde está inserido. Isto porque, reflete não só o consumo industrial que está diretamente relacionado com o ritmo econômico do país, bem como o padrão das famílias em adquirir tecnologia para o setor residencial. Este cenário pode ser verificado com o gráfico apresentando na Figura 1 que mostra a relação entre o PIB brasileiro e o consumo primário de energia.

Figura 1: PIB e Consumo de Energia Elétrica 1990-2012 Fonte: EPE, 2014

Ressalta-se que as particularidades de cada momento da economia brasileira não serão discutidas neste estudo.

Além disto pode-se citar também o panorama do último ano (2016) em que o consumo de energia do país obteve um recuo de 0,9 %, segundo a EPE (Empresa de Pesquisa Energética), que atribuiu o resultado principalmente à retração da demanda industrial.

De posse das vertentes apresentadas comprova-se a relação direta entre a economia do país e o consumo total de energia elétrica.

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3.1.1 Consumo de Energia Elétrica por Região

O Brasil é um país com grande extensão territorial no qual é subdividido por regiões que se distinguem não só por condições climáticas, mas também que possuem particularidades econômicas e sociais bem definidas. Como já discutido no item anterior, tais aspectos influenciam diretamente no consumo de energia elétrica de cada região, bem como a quantidade de residências e indústrias instaladas. A Figura 2 apresenta a relação de consumo no país por região geográfica.

Fonte: PROCEL, 2015

3.1.2 Curva de Carga

A curva de carga é uma ferramenta importante para o estudo do GLD, esta é responsável por apresentar de forma gráfica a demanda de potência elétrica consumida ao longo de um intervalo de tempo, seja por uma unidade consumidora ou por um conjunto das mesmas. Conhecer a curva de carga de um sistema promove a caracterização dos consumidores e de como estes consomem a energia dentro de um intervalo definido e o resultado auxilia as concessionárias de energia na previsão do consumo de energia elétrica promovendo eficácia no atendimento de todos os clientes com custos reduzidos.

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3.1.2.1 Curva de Carga Industrial

Segundo a resolução 56/2000 ANEEL, define-se os consumidores industriais como a unidade consumidora em que seja desenvolvida atividade industrial, inclusive transporte de matéria-prima, insumo ou produto resultante do seu processamento.

A curva de carga deste setor está apresentada na Figura 3, onde observa-se que este setor apresenta uniformidade em praticamente 24 horas com exceção do horário de ponta pois neste período são aplicados programas de redução devido as modalidades tarifárias.

3.1.2.2 Curva de Carga Comercial

Segundo a resolução 56/2000 ANEEL, define-se os consumidores comerciais, serviços e outras atividades como a unidade consumidora em que seja exercida atividade comercial ou de prestação de serviços.

A curva de carga deste setor caracteriza-se por apresentar elevação por volta de 8 horas da manhã permanecer constante até o final do dia. O gráfico apresentado na Figura 4 mostra esta característica.

Figura 3: Curva de Carga Industrial Fonte: Mapeamento de Cargas, Puc – Rio, 2011

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Figura 4: Curva de Carga Comercial Fonte: Mapeamento de Cargas, Puc – Rio, 2011

3.1.2.3 Curva de Carga Residencial

Segundo a resolução 456/2000 ANEEL, define-se carga residencial a unidade consumidora com fim residencial e residencial baixa renda, a unidade consumidora com regulamento específico. Sua curva característica está apresentada na Figura 5, onde observa-se acentuada demanda no período entre 18:00 e 22:00 horas, com pico por volta de 20 horas.

Figura 5: Curva de Carga Residencial Fonte: Mapeamento de Cargas, Puc – Rio, 2011

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15 3.1.2.3.1 Aparelhos Eletrodomésticos

Como o setor residencial apresenta grande influência na curva de carga é de suma importância conhecer os eletrodomésticos no que se refere ao seu consumo de energia elétrica. Segundo a Eletrobrás (2007a) o consumo residencial se subdivide em 27% para os sistemas de refrigeração, 24% para aquecimento de água, 20% de ar condicionado, 15% para eletrodomésticos em geral e 14% para a iluminação.

A Figura 6 apresenta a curva de carga média de um consumidor residencial brasileiro destacando-se os principais componentes instalados em suas residências.

Através da curva apresentada é possível destacar que as cargas de refrigeração como a geladeira e o freezer não são passíveis de controle do consumidor, uma vez que ficam ligadas durante todo o dia. Além disso, destaca-se dois picos na curva apresentada: o primeiro entre 6 e 7 horas da manhã quando as pessoas estão se preparando para sair para a jornada de trabalho/escola. O segundo pico ocorre por volta de 20 horas quando toda família já retornou para suas residências e quando ocorre maior consumo dos eletrodomésticos.

Destaca-se ainda o período da madrugada quando o consumo está basicamente concentrado no ar condicionado.

Figura 6: Curva de Carga Média de uma Residência Brasileira Fonte: Adaptado de ANEEL (2010a)

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Ressalta-se que a curva de carga apresentada é referente a um dia útil de trabalho brasileiro, sem eventos esporádicos como: jogos de futebol e fim de novela. Nestas circunstâncias a curva de carga residencial sofre alterações significativas.

3.1.3 Consumo de Energia Elétrica no Setor Residencial

De acordo com os dados fornecidos pela EPE (2015), o consumo residencial representa 24,9% do montante de consumo de energia elétrica do país, perdendo apenas para o setor industrial que lidera o ranking com 38,8% de consumo. Sendo assim, é válido salientar que as investigações para controle de consumo no setor residencial são de extrema importância para o cenário de eficiência energética promovendo o uso racional das fontes de energia.

Dos programas já existentes destaca-se o controle pelo lado da demanda que será o objeto de estudo deste trabalho e que promove metodologias para modificar a curva de carga através de ações de planejamento, implementação e monitoramento de atividades relacionadas ao uso de eletricidade por parte do consumidor.

3.2 Sistema de Tarifação e Medição de Energia Elétrica

3.2.1 Considerações Iniciais

A energia elétrica é essencial para toda a sociedade, seja nas residências ou nos diversos segmentos da economia. Para que seja possível sua utilização é necessária a aplicação de tarifas que remunerem o serviço de forma adequada, que viabilize a infraestrutura necessária para manter o serviço com qualidade e que crie incentivos para eficiência.

Dessa forma, pode-se definir tarifa como o preço da unidade de energia elétrica (R$/MWh) e/ou da demanda de potência ativa (R$/kW), que deverá ser paga pelos consumidores conectados ao sistema de distribuição, de forma a remunerar a administração, o investimento, a disponibilidade e a venda de energia.

A demanda de potência é determinada pela média da potência elétrica (kW ou MW) solicitada pelo consumidor, durante um intervalo de 15 minutos. A distribuidora, através de seu próprio sistema de medição, irá obter o valor máximo de demanda atingido durante um certo período de fornecimento de energia, dessa forma, o valor pago pelo consumidor será o produto dessa demanda pelo preço unitário em R$/kW ou R$/MW.

O consumo de energia (kWh ou MWh) corresponde ao valor acumulado no tempo pelo uso da potência elétrica disponibilizada ao consumidor durante o período medido. Pode ser representado pela integral da curva de demanda ao longo deste período, sendo faturado pela

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multiplicação do consumo verificado pelo preço unitário em R$/kWh ou R$/MWh. (GOULART, 2015).

Sendo assim, baseando-se nas características citadas, os consumidores conectados à rede de distribuição são divididos em dois grupos tarifários, grupo A e grupo B, de acordo com a Resolução Normativa ANEEL n° 456/2000.

 Grupo A: Composto de unidades consumidoras com fornecimento em tensão igual ou superior a 2,3 kV, caracterizados pela estruturação tarifária binômia, ou seja, constituído por preços aplicáveis ao consumo de energia elétrica ativa e à demanda faturável.  Grupo B: Composto de unidades consumidoras com fornecimento em tensão inferior a

2,3 kV, caracterizados pela estruturação tarifária monômia, ou seja, constituída por preços aplicáveis unicamente ao consumo de energia elétrica ativa.

O objetivo da divisão dos consumidores em grupos é diferenciar os tipos de unidades consumidoras para melhor destiná-las a aplicação de tarifas conforme suas características e consumos, facilitando assim a instauração de uma tarifa mais dinâmica.

3.2.2 Estrutura Tarifária

De acordo com a ANEEL, estrutura tarifária é o conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência ativas de acordo com a modalidade de fornecimento.

3.2.2.1 Estrutura Tarifária Grupo A

As tarifas do “grupo A” são construídas em três modalidades de fornecimento: convencional, horo-sazonal azul e horo-sazonal verde, sendo que a convenção por cores é apenas para facilitar a referência.

3.2.2.1.1 Estrutura Tarifária Horo-Sazonal

Analisando-se o comportamento da curva de carga ao longo do dia e a disponibilidade de água ao longo do ano, foi concebida a estrutura tarifária horo-sazonal que é caracterizada pela aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência, de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano.

O objetivo dessa estrutura tarifária é racionalizar o consumo de energia elétrica ao longo do dia e do ano, motivando o consumidor, pelo valor diferenciado das tarifas, a consumir mais

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energia elétrica nos horários do dia e nos períodos do ano em que ela for mais barata. Dessa forma estimula-se o deslocamento de parte da carga para os horários em que o sistema elétrico estiver menos carregado e orienta o consumo de energia para períodos do ano em que houver maior disponibilidade de água nos reservatórios das usinas.

Para as horas do dia são estabelecidos dois períodos, denominados postos tarifários. O posto tarifário “ponta” corresponde ao período definido pela concessionária e composto por 3 (três) horas diárias consecutivas, exceção feita aos sábados, domingos e feriados nacionais, considerando as características do seu sistema elétrico.

O posto tarifário “fora da ponta” compreende ao período composto pelo conjunto das horas diárias consecutivas e complementares àquelas definidas no horário de ponta.

Já para o ano, são estabelecidos dois períodos: “período seco”, que é um período de 7 meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a novembro; e o “período úmido” que é período de 5 meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte.

As tarifas no período seco são mais altas, devido ao maior custo de produção de energia elétrica devido à menor quantidade de água nos reservatórios das usinas hidrelétricas, provocando a eventual necessidade de complementação do atendimento da carga por geração térmica, que é mais cara.

3.2.2.1.2 Estrutura Tarifária Horo-Sazonal Azul

A tarifa horo-sazonal azul é a modalidade de fornecimento estruturada para a aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano, bem como de tarifas diferenciadas de demanda de potência de acordo com as horas de utilização do dia. Ela é aplicável obrigatoriamente às unidades consumidoras atendidas pelo sistema elétrico interligado, e com tensão de fornecimento igual ou superior a 69 kV. A tarifa horo-sazonal azul tem a seguinte estrutura:

- Demanda de potência (R$/kW)

 Um valor para o horário de ponta (P)  Um valor para o horário fora de ponta (FP)

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19 - Consumo de energia (R$/MWh)

 Um valor para o horário de ponta em período úmido (PU)  Um valor para o horário fora de ponta em período úmido (FPU)  Um valor para o horário de ponta em período seco (PS)

 Um valor para o horário fora de ponta em período seco (FPS).

3.2.2.1.3 Estrutura Tarifária Horo-Sazonal Verde

A tarifa horo-sazonal verde é a modalidade de fornecimento estruturada para a aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano, bem como de uma única tarifa de demanda de potência.

As unidades consumidoras atendidas pelo sistema elétrico interligado com tensão de fornecimento inferior a 69 kV e demanda contratada inferior a 300 kW podem optar pela tarifa horo-sazonal, seja na modalidade azul ou verde. A tarifa horo-sazonal verde tem a seguinte estrutura:

- Demanda de potência (R$/kW): valor único

- Consumo de energia (R$/MWh)

 Um valor para o horário de ponta em período úmido (PU)  Um valor para o horário fora de ponta em período úmido (FPU)  Um valor para o horário de ponta em período seco (PS)

 Um valor para o horário fora de ponta em período seco (FPS)

3.2.2.1.4 Estrutura Tarifária Convencional

A estrutura tarifária convencional é caracterizada pela aplicação de tarifas de consumo de energia e/ou demanda de potência independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano.

A tarifa convencional apresenta um valor para a demanda de potência em reais por quilowatt e outro para o consumo de energia em reais por quilowatt-hora.

O consumidor atendido em alta tensão pode optar pela estrutura tarifária convencional, se atendido em tensão de fornecimento abaixo de 69 kV, sempre que tiver contratado uma demanda inferior a 300 kW.

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3.2.2.2 Estrutura Tarifária Grupo B

Os consumidores do Grupo B utilizam uma estrutura tarifária convencional, ou seja, aplicação de tarifas de consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano.

Por mais que essa estrutura tenha descontos oferecidos pelo governo como forma de incentivo, como por exemplo, a Tarifa Social de Energia Elétrica para consumidores identificados e classificados como baixa renda, a mesma podia ser considerada ultrapassada, uma vez que o Brasil está em processo de dinamização das tarifas.

Porém, atualmente além dos incentivos governamentais, existe também as bandeiras tarifárias e a proposta da tarifa branca, que ainda está em fase de implementação.

3.2.2.2.1 Sistema de Bandeiras Tarifárias

O Sistema de Bandeiras Tarifárias foi adotado em 2015 e indica se a energia custa mais ou menos, em função das condições de geração de eletricidade.

O sistema possui três bandeiras verde, amarela e vermelha – as mesmas cores dos semáforos, indicando:

 Bandeira Verde: Condições favoráveis de geração de energia. A tarifa não sofre nenhum acréscimo;

 Bandeira Amarela: Condições de geração menos favoráveis. A tarifa sofre acréscimo de R$ 0,020 para cada kWh consumidos;

 Bandeira Vermelha – Patamar 1: Condições mais custosas de geração. A tarifa sobre acréscimo de R$ 0,030 para cada kWh consumido.

 Bandeira Vermelha – Patamar 2: Condições ainda mais custosas de geração. A tarifa sofre acréscimo de R$ 0,035 para cada kWh consumido.

O sistema de bandeiras é aplicado por todas as concessionárias conectadas ao Sistema Interligado Nacional – SIN. A partir de 1º de julho de 2015, o sistema de bandeiras passou a ser aplicado também pelas permissionárias de distribuição de energia.

3.2.2.2.2 Tarifa Branca

A Tarifa Branca é uma modalidade dinâmica de fornecimento que é ofertada aos consumidores do Grupo B e indica a variação do valor da energia conforme o dia e o horário

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do consumo. Com isso, será oferecido ao consumidor a possibilidade de pagar valores diferentes de tarifa em função da hora e do dia da semana.

Essa nova modalidade tarifária segue a mesma ideia da tarifa horo-sazonal, em que os consumidores do Grupo A pagam uma tarifa mais cara em horários de ponta. Isso faz com que o consumidor fique instigado a adotar novos hábitos de consumo, de forma a optar pelo uso da energia em horários fora de ponta, fazendo com que se reduza os picos na curva de carga.

Nos dias úteis, o valor da Tarifa Branca varia em três horários: ponta, intermediário e fora de ponta.

No horário considerado como fora ponta, que compreenderá 19 horas consecutivas do dia, a tarifa aplicada é mais barata e tende a ser inferior que a tarifa convencional atualmente aplicada aos consumidores, aproximadamente a metade do valor.

Os horários intermediários e de ponta complementarão as 5 horas faltantes e serão aplicados em coincidência com o horário de pico de cada distribuidora. Desta forma a composição será de 2 horas no período intermediário, uma ao início e outra ao final do período de 5 horas, e 3 horas de ponta, que serão aplicadas de maneira consecutiva após a primeira 1 hora de período intermediário. Nestes dois períodos a energia é mais cara, chegando o período intermediário a 3 vezes o valor da tarifa branca para o período fora ponta e o período de ponta a 5 vezes este valor. Nos feriados nacionais e nos fins de semana, o valor é sempre fora de ponta.

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A Figura 7 faz uma comparação qualitativa entre as tarifas convencional e branca, de forma a ilustrar suas diferenças.

A adesão à Tarifa Branca é opcional, dessa forma, é importante que o consumidor tenha conhecimento do seu perfil de consumo e analise a diferença entre a Tarifa Branca e a Convencional. Se houver interesse da parte do consumidor na adesão da Tarifa Branca, o mesmo deverá se dirigir a distribuidora e solicitá-la, devendo ser atendido por esta em no máximo 30 dias. É possível também, que o consumidor na sua primeira ligação opte por iniciar seu fornecimento nessa modalidade tarifária, sendo a distribuidora responsável por atender essa solicitação em no máximo 5 dias para área urbana e 10 dias para área rural.

A opção por mudança para Tarifa Branca pode ser feita por todos os consumidores de baixa tensão, exceto iluminação pública e aqueles que fazem uso do sistema de pré-pagamento. O consumidor poderá retornar à Tarifa Convencional a qualquer momento, devendo solicitar a distribuidora, que terá o prazo de 30 dia para atendê-lo. Nestas condições, caso o consumidor queira fazer uma nova adesão à Tarifa Branca, isso só poderá ser feito após 180 dias.

Porém, para que a Tarifa Branca seja implementada, é necessário que haja um novo sistema de medição capaz de contabilizar as variações de tarifa por hora. De acordo com o proposto, os custos relativos ao medidor e à sua instalação são de responsabilidade da

Figura 7: Comparativo entre as tarifas convencional e branca Fonte: Adaptado de ANEEL (2015a)

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distribuidora, ficando eventuais custos para alterações no padrão de entrada da unidade consumidora por parte do solicitante.

Para obter um medidor com medições adicionais, o consumidor deverá pagar pela diferença de preço entre este e o medidor normal. Sendo assim, cabe a distribuidora especificar ao consumidor na fatura os valores consumidos em cada horário: ponta, fora de ponta e intermediário.

3.2.3 Medição Inteligente

Os medidores convencionais realizam a medição de energia por acumulação e necessitam de leitura manual. A tecnologia proposta pelos novos medidores consiste em uma comunicação bidirecional permitindo a visualização em tempo real do consumo pelo consumidor e pela concessionária. A medição inteligente destaca-se por conter além do medidor, uma comunicação de duas vias, ou seja, recebe e envia dados.

Vale a pena ressaltar que diferentemente dos medidores convencionais, os medidores inteligentes além da potência instantânea e a quantidade de energia consumida ao longo do tempo, também fornece outros parâmetros como fator de potência, potência reativa, tensão e frequência com alta precisão, além disso todos os dados podem ser medidos e armazenados em intervalos específicos. Outro ponto a citar é que estes não são vulneráveis a imãs ou fatores externos, tornando-os mais confiáveis.

Desta forma, cria-se uma rede doméstica centrada no medidor, vários serviços podem ser oferecidos e haverá um novo relacionamento entre cliente e concessionária, bem como uma nova relação entre o consumidor e seu uso da energia.

As funcionalidades para os medidores inteligentes são bastante amplas e variam bastante com as necessidades da aplicação. As funcionalidades básicas esperadas para os medidores inteligentes são:

 Medição de energia ativa;

 Medição de energia reativa reduzida;

 Medição do valor eficaz instantâneo de tensão;  Relé para ações de corte e religamento;

 Calcular os índices de qualidade de fornecimento DIC, FIC, DMIC, DRP e DRC.  Utilizar comunicação bidirecional e protocolo de comunicação público.

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3.2.3.1 Benefícios para a Concessionária

As principais vantagens que justificam os interesses das concessionárias em investigar e aplicar este tipo de tecnologia são:

 Controle online do consumo de energia nas residências;  Corte/religamento remoto;

 Tarifação horo-sazonal;  Detecção de fraudes;

 Obtenção de perfil de carga online;  Melhor interação com o consumidor.

Com a solução de medição online, o controle de consumo por parte das concessionárias passa a ser online e não apenas mensalmente como ocorre atualmente. Além disso, as interrupções no fornecimento de energia passam a ser identificadas de forma muito mais eficaz pois os medidores possuem tecnologia bidirecional que permite a integração com outros módulos. O sistema, por exemplo, prevê a conectividade com transformadores aéreos de distribuição que fornece informações de gestão como perdas técnicas e comerciais, além da qualidade da energia de forma dinâmica.

3.2.3.2 Benefícios para o consumidor

As principais melhorias atribuídas ao consumidor são:  Gestão online do consumo;

 Redução de interrupções de fornecimento;  Melhor interação com a concessionária.

Os benefícios para o cliente atribuídos ao acompanhamento em tempo real é auxiliá-lo nas tomadas de decisões dos usos das cargas residenciais. Além disso, difundir os medidores inteligentes está atrelada à chegada da tarifa branca aos consumidores residências que visualizando o seu consumo, o consumidor comece a racionaliza-lo ao longo do dia. Este gerenciamento de consumo será visto no capítulo posterior e é tema central deste estudo.

(25)

25

4. Gerenciamento pelo Lado da Demanda

Nesse capitulo será apresentado um breve histórico do Gerenciamento pelo Lado da Demanda no Brasil, principalmente, para consumidores residenciais.

Apresenta-se ainda a conceituação de GLD destacando suas principais ações, estratégias para moldar a curva de carga, assim como seus benefícios.

4.1 Histórico do GLD no Brasil

As atuações do GLD no Brasil desdobraram-se com o avanço das modalidades tarifárias que o país passou a adotar ao longo dos anos. Iniciou em 1982 quando efetivou-se a estrutura de tarifação diferenciada baseada nos custos marginais com a implementação da horo-sazonal azul para consumidores conectados na AT.

Em seguida, a horo-sazonal verde foi implementada também para este grupo de consumidores, e foi só mais tarde, 2015, que os consumidores de baixa tensão foram incluídos no sistema de bandeiras tarifárias. Um dos projetos de tarifa diferenciada que mais se destacou no início da implementação do GLD no país foi liderado pela CPFL. Teve como objetivo principal reduzir a ponta do sistema, avaliando a capacidade de modulação dos consumidores de BT em diferentes postos de horários de ponta. A aplicação ocorreu entre 1988 e 1989 em um conjunto de 101 consumidores no estado de São Paulo, os resultados obtidos foram satisfatórios, uma vez que se conseguiu uma modulação de 10 a 14% no horário de ponta do sistema.

Com a introdução da cláusula de investimento compulsório, que estabelece que as concessionárias devem investir 1% da sua receita anual em programas de Eficiência Energética submetidos a ANEEL, faz com que as concessionárias ampliem os projetos pilotos na área de redes inteligentes que proporcionem a ampliação das ações de GLD no país.

Destaca-se alguns projetos de Smart Grids com foco em GLD pelas concessionárias do Brasil, tais como: Arquipélago de Fernando de Noronha (CELPE) - Ilha de Fernando de Noronha/PE, Cidade Inteligente Búzios (Ampla/Endesa Brasil) - Cidade de Búzios/RJ, Smart Grid Light (Light) - Cidade do Rio de Janeiro/RJ, Smart Grid (AES Eletropaulo) - São Paulo/SP, InovCity (EDP Bandeirantes) - Cidade Aparecida/SP, Fazenda Rio Grande - Curitiba (Copel)/PR).

(26)

26

4.2 GLD – Conceituação

A fim de se obter um equilíbrio entre fornecimento e demanda é necessário que se faça uma gestão tanto da oferta como da demanda, de forma a otimizá-las. Porém, a gestão pelo lado da oferta não é efetiva uma vez que é necessário um grande período de tempo para disponibilizar as fontes de fornecimento de energia e suprir a demanda.

Dessa forma, para uma maior confiabilidade e estabilidade do mercado de energia elétrica, faz-se o gerenciamento pelo lado da demanda (GLD), que se efetiva através das Smart Grids, que possuem sistemas automáticos de controle e supervisão de redes de distribuição, geração de energia, automação residencial e novas soluções de tecnologia da informação.

Pode-se citar como sendo as principais ações do GLD, as tarifas diferenciadas, o uso racional de energia, a substituição de combustíveis, as aplicações energéticas emergentes, a resposta à demanda e a eficiência energética.

Para sua implementação é necessário que se faça o monitoramento do uso de eletricidade por parte dos consumidores, de forma a ter um equilíbrio entre necessidades do cliente e da empresa, analisando-se a curva de carga da concessionária e fazendo possíveis mudanças se necessário.

Há seis estratégias possíveis para moldar a curva de carga, conforme mostra a Figura 8.

Figura 8: Técnicas do GLD Fonte: Gellings, 1985

(27)

27

i) Conservação Estratégica: É feito por meio da substituição de equipamentos por

similares mais eficientes, proporcionando assim uma redução geral da demanda em toda a curva de carga, não somente no horário de ponta, mas também durante as outras horas do dia. Isso faz com que se tenha uma atenuação no custo médio do combustível e que retarde um possível aumento da capacidade de transmissão, geração e distribuição.

ii) Crescimento Estratégico da Carga: Com o objetivo de aumentar as vendas de

energia elétrica e realizar um preenchimento de vales, é feito um incentivo a adesão de novas tecnologias baseadas em eletricidade como forma de substituição de equipamentos baseados em combustíveis fósseis, estimulando o uso de carros elétricos. Isso acarreta em uma redução de tarifa pois distribui custos fixos sobre uma base maior de vendas de energia, beneficiando todos os consumidores.

iii) Curva de Carga Flexível: Neste caso, o consumidor pode optar pela qualidade de

serviço, que varia conforme o preço. Esta técnica apresenta a proposta de que no futuro, quando houver estudo de oferta e demanda, a carga poderá ser flexível, se forem propostas para o consumidor opções da qualidade de serviço variando com o valor a ser pago na conta de energia. Isto envolve carga não interrompível, gerenciamento integrado de energia e aparelhos individuais de controle.

iv) Deslocamento da Carga: Envolve o deslocamento da carga no horário de ponta

para o horário fora de ponta, isso é feito por meio de incentivos financeiros através de tarifas diferenciadas, horário de verão e campanhas de conscientização, combinando assim os efeitos do corte de ponta e preenchimento de vales.

v) Preenchimento de Vales: É uma maneira direta de melhorar o fator de carga, pois

incentiva o cliente a consumir mais energia elétrica durante períodos em que há geração a custos mais baixos. Como consequência, há redução no custo de serviço e nos custos médios de combustível.

vi) Rebaixamento de pico: É feito um controle direto da carga pela empresa de energia

com desligamento de aparelhos e a tarifação horária afim de reduzir a demanda no horário de ponta.

Dessa forma, pode-se dizer que os principais benefícios do GLD são: reduzir a margem de geração, melhorar o retorno do investimento da rede de transmissão e eficiência da operação, gerenciar o balanço de demanda e fornecimento de energia em sistemas com fontes renováveis

(28)

28

intermitentes, permitir a inserção de novas cargas no sistema elétrico e melhorar a eficiência do investimento na rede de distribuição.

5. Metodologia Utilizada

Para o desenvolvimento do presente trabalho, será realizado a aplicação de duas estratégias do GLD: o deslocamento de cargas e o preenchimento de vales. Tais técnicas foram escolhidas dentre as seis apresentadas por serem aplicadas à realidade brasileira e por se obter resposta rápida do consumidor frente a aplicação de incentivos financeiros.

Com o objetivo de analisar as vantagens e desvantagens da Tarifa Branca através da implementação do GLD para o consumidor residencial, obteve-se dados diários de consumo de um consumidor típico em cada uma das duas concessionárias aqui denominadas “Concessionária A” e “Concessionária B”. O consumidor da primeira é classificado como classe média e o da segunda como classe alta. As curvas de carga obtidas podem ser visualizadas na Figura.

Com base na Tabela do Procel, Tabela I que fornece uma estimativa de consumo médio mensal de eletrodomésticos de acordo com um uso hipotético, fez-se uma aproximação da utilização e do consumo de aparelhos eletrodomésticos ao longo do dia, conforme os kWh consumidos a cada hora, de forma a aproximar o consumo estimado do real (medido).

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Concessionária A Concessionária B

Figura 9: Curvas de Carga Obtidas Fonte: Elaborado pelo autor.

(29)

29

Em seguida, utilizando-se a técnica de deslocamento de carga, moveu-se algumas cargas que estavam sendo consumidas no horário de ponta para fora de ponta, de forma a beneficiar-se do incentivo financeiro promovido pela Tarifa Branca. Vale ressaltar que o consumo para esse caso não pode se diferenciar do consumo estimado, uma vez que não houve alteração do consumo, somente o seu deslocamento no tempo.

Também aplicou-se a técnica de preenchimento de vales, onde procurou-se distribuir a carga de forma homogênea, além de inserir o consumo de novos equipamentos, uma vez que no período fora de ponta, a tarifa é a metade do preço. Nesse caso o consumo se difere do valor estimado inicialmente devido a inserção de novas cargas.

Por fim, comparou-se o perfil de consumo estimado inicialmente, com os perfis de consumos obtidos com a aplicação das técnicas do GLD, assim como os valores pagos aplicando-se a tarifa convencional e a tarifa branca.

6. Resultados Obtidos

6.1 Concessionária A

6.1.1 Estimação de Consumo

A Tabela 1 apresenta os valores de consumo registrados e estimados para o consumidor de classe média da Concessionária A.

(30)

30

Tabela 1: Dados de Consumo - Concessionária A

Horário Consumo Registrado (kWh) Consumo Estimado (kWh) Erro Absoluto

00:00:00 0,5650 0,5025 0,0625 01:00:00 0,4990 0,5025 0,0035 02:00:00 0,5240 0,5025 0,0215 03:00:00 0,4400 0,5025 0,0625 04:00:00 0,4890 0,5025 0,0135 05:00:00 0,4750 0,5025 0,0275 06:00:00 0,3910 0,5025 0,1150 07:00:00 0,4640 0,5025 0,0385 08:00:00 0,7980 0,7979 0,0001 09:00:00 0,3890 0,5025 0,1135 10:00:00 0,4610 0,5025 0,0415 11:00:00 0,4900 0,5025 0,0125 12:00:00 0,5780 0,5025 0,0755 13:00:00 0,6110 0,5025 0,1085 14:00:00 0,5170 0,5025 0,0145 15:00:00 0,5880 0,5025 0,0855 16:00:00 0,6530 0,5025 0,1505 17:00:00 0,6150 0,5025 0,1125 18:00:00 0,4640 0,5025 0,0385 19:00:00 1,4810 1,4803 0,0007 20:00:00 1,5402 1,5588 0,0186 21:00:00 2,0030 2,0155 0,0125 22:00:00 1,7540 1,7770 0,0230 23:00:00 1,2830 1,2535 0,0295 TOTAL 18,0722 17,9280 0,1442

Na Tabela 1, os valores destacados em verde se referem ao período intermediário, em azul horário de ponta e branco fora de ponta.

Na Figura 10, é possível visualizar a curva de carga diária registrada e a estimada. Nota-se que a aproximação feita é considerada satisfatória dado que o erro obtido é pequeno.

(31)

31

Para conhecer o consumo em kWh/hora dos equipamentos, utilizou-se dos dados obtidos na Tabela I do Procel que fornece:

- Tipo de aparelho elétrico;

- Número de dias de uso estimado por mês (N); - Média de horas de utilização por dia (H); - Consumo médio mensal em kWh/mês (C);

A potência dos equipamentos foi calculada através da equação (1):

𝑃 = 𝐶

𝑁 ∙ 𝐻 (𝑘𝑊) (1)

Conhecendo-se a potência, basta multiplica-la pela quantidade de horas que o equipamento será utilizado para obter o seu consumo kWh/hora.

Sendo assim, determinou-se três perfis de consumo, “24 horas/dia”, “Pico da Manhã” e “Pico da Noite”. As Tabela 2 e 3 explicitam quais equipamentos são considerados em cada perfil. 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000

Consumo Registrado (kWh) Consumo Estimado (kWh) Erro

Figura 10: Gráfico Comparativo entre Consumo Registrado e Consumo Estimado Fonte: Elaborado pelo autor

(32)

32

Tabela 2: Equipamentos e Perfis de Consumo

24 horas/dia Pico da Manhã

Freezer vertical frost free Cafeteira Elétrica

Geladeira 2 portas frost free Torradeira

RádioRelógio TV LCD 40''

Telefone Sem Fio Sanduícheira

Portão Eletrônico Espremedor de Frutas

Pico da Noite Chuveiro elétrico TV em cores - 40" (LED) Lavadora de roupas Lavadora de louças Panela elétrica Notebook Secador de cabelo - 1000 W Secadora de roupa Aparelho de Som Lâmpada incandescente - 60 W Prancha (chapinha)

Ar-condicionado tipo janela menor ou igual a 9.000 BTU/h

Dessa forma, distribuiu-se o uso desses equipamentos de acordo com o horário, de forma a obter um consumo estimado próximo do consumo original obtido através dos registros. A Tabela 4 mostra os valores de consumo, assim como o período de uso.

(33)

33

Tabela 4: Descrição do Consumo Estimado

Horário Consumo Estimado (kWh) Período de Uso

00:00:00 0,5025 24 horas/dia 01:00:00 0,5025 24 horas/dia 02:00:00 0,5025 24 horas/dia 03:00:00 0,5025 24 horas/dia 04:00:00 0,5025 24 horas/dia 05:00:00 0,5025 24 horas/dia 06:00:00 0,5025 24 horas/dia 07:00:00 0,5025 24 horas/dia

08:00:00 0,7979 24 horas/dia, Pico da Manhã

09:00:00 0,5025 24 horas/dia 10:00:00 0,5025 24 horas/dia 11:00:00 0,5025 24 horas/dia 12:00:00 0,5025 24 horas/dia 13:00:00 0,5025 24 horas/dia 14:00:00 0,5025 24 horas/dia 15:00:00 0,5025 24 horas/dia 16:00:00 0,5025 24 horas/dia 17:00:00 0,5025 24 horas/dia 18:00:00 0,5025 24 horas/dia

19:00:00 1,4803 24 horas/dia, Lavadora de Louça e Lavadora de Roupa, 1 Lâmpada

20:00:00 1,5588 24 horas/dia, TV, Panela Elétrica, 4 Lâmpadas

21:00:00 2,0155 24 horas/dia, Chuveiro, TV, 3 Lâmpadas

22:00:00 1,7770 24 horas/dia, TV, Secador de Cabelo, Notebook, Secadora de

Roupa, 4 Lâmpadas

23:00:00 1,2535 24 horas/dia, TV, Som, Prancha de Cabelo, 6 Lâmpadas

Total

(34)

34

6.1.2 Deslocamento de Carga

Essa estratégia tem como prioridade deslocar uma parte do consumo de energia do horário de ponta para períodos de menor demanda no horário fora de ponta, onde o custo da tarifa branca é menor. A Tabela 5 mostra os valores de consumo com as respectivas durações após a implementação dessa técnica.

Tabela 5: Descrição Deslocamento de Carga

Horário Consumo (kWh) Período de Uso

00:00:00 0,5025 24 horas/dia 01:00:00 0,5025 24 horas/dia 02:00:00 0,5025 24 horas/dia 03:00:00 0,5025 24 horas/dia 04:00:00 0,5025 24 horas/dia 05:00:00 0,5025 24 horas/dia 06:00:00 0,5025 24 horas/dia

07:00:00 0,6492 24 horas/dia, Lavadora de Roupa

08:00:00 2,0663 24 horas/dia, Lavadora de Louças, Secadora de

Roupa, Pico da Manhã

09:00:00 0,5025 24 horas/dia 10:00:00 0,5025 24 horas/dia 11:00:00 0,5025 24 horas/dia 12:00:00 0,5025 24 horas/dia 13:00:00 0,5025 24 horas/dia 14:00:00 0,5025 24 horas/dia 15:00:00 0,5025 24 horas/dia 16:00:00 0,5025 24 horas/dia

17:00:00 1,2558 24 horas/dia, Panela Elétrica, Notebook

18:00:00 0,7655 24 horas/dia, TV, 3 Lâmpadas

19:00:00 0,6225 24 horas/dia, 2 Lâmpadas

22:00:00 0,7655 24 horas/dia, TV,3 Lâmpadas

23:00:00 2,9377 24 horas/dia, TV, Chuveiro, Secador de Cabelo,

Som, Prancha de Cabelo, 6 Lâmpadas

(35)

35

Como pode-se constatar, o consumo total diário apresentado nas Tabelas 4 e 5 são iguais.

A Figura 11 apresenta um gráfico comparativo entre o perfil de consumo estimado sem e com deslocamento de carga.

Figura 11: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Deslocamento de Carga Fonte: Elaborado pelo autor

Pode-se observar na Figura 11 que houve a redução do pico da noite no horário de ponta do sistema. A transferência de cargas promove o aumento no pico da manhã e nos períodos imediatamente anteriores ao pico da noite. Portanto, obtém-se um resultado satisfatório da aplicação da estratégia proposta.

6.1.3 Preenchimento de Vales

Essa estratégia tem como prioridade uniformizar o consumo ao longo do dia, fazendo com que não se tenha picos muito elevados em certos horários. Isso incentiva o consumidor a adquirir novos equipamentos, pois consumindo de forma correta, é possível consumir mais mantendo-se o valor da conta de energia, aumentando sua qualidade de vida. A Tabela 6 mostra os valores de consumo com as respectivas durações após a implementação dessa técnica.

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000

(36)

36

Tabela 6: Descrição Preenchimento de Vales

Horário Consumo (kWh) Período de Uso

00:00:00 0,5025 24 horas/dia 01:00:00 1,0425 24 horas/dia, Ar-condicionado 02:00:00 1,0425 24 horas/dia, Ar-condicionado 03:00:00 1,0425 24 horas/dia, Ar-condicionado 04:00:00 1,0425 24 horas/dia, Ar-condicionado 05:00:00 1,0425 24 horas/dia, Ar-condicionado 06:00:00 0,8150 24 horas/dia, Chuveiro 07:00:00 0,8150 24 horas/dia, Chuveiro

08:00:00 0,7979 24 horas/dia, Pico da Manhã

09:00:00 0,7512 24 horas/dia, Secadora de Roupa

10:00:00 0,7512 24 horas/dia, Secadora de Roupa

11:00:00 0,8881 24 horas/dia, Lavadora de Louça

12:00:00 0,8692 24 horas/dia, Lavadora de Louça

13:00:00 0,8692 24 horas/dia, Panela Elétrica

15:00:00 0,6492 24 horas/dia, Lavadora de Roupa

16:00:00 1,1275 24 horas/dia, Chuveiro

17:00:00 0,9367 24 horas/dia, Secador de Cabelo

18:00:00 0,7025 24 horas/dia, Notebook, 3 Lâmpadas

19:00:00 0,7055 24 horas/dia, TV, Som, 2 Lâmpadas

20:00:00 0,7385 24 horas/dia, TV, 2 Lâmpadas, Prancha de Cabelo

21:00:00 0,7055 24 horas/dia, TV, 2Lâmpadas

22:00:00 0,9575 24 horas/dia, 3 Lâmpadas, Som

(37)

37

A Figura 12 apresenta um gráfico comparativo entre o perfil de consumo estimado e preenchimento de vales.

Figura 12: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Preenchimento de Vales Fonte: Elaborado pelo autor

Observa-se que neste caso, tanto a partir da Figura 12 como da Tabela 6, que houve um aumento de consumo, uma vez que houve inserção do ar-condicionado. Além disto, pode-se observar que com a aplicação desta técnica, a curva de carga passa a ser homogênea durante todas as horas do dia e o pico do sistema fica é bastante reduzido.

6.1.4 Tarifa

Para a Concessionária A, utilizou-se os valores de tarifa indicados na Tabela 7.

Tabela 7: Tarifas Concessionária A Tipo de Tarifa Preço (R$/kWh)

Convencional 0,442

Branca (Fora de Ponta) 0,221 Branca (Intermediária) 1,327 Branca (Ponta) 2,212 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

(38)

38

Ressalta-se que os valores acima se referem puramente as tarifas, TUSD - Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição e TE – Tarifa de Energia, sem os impostos, porém para os cálculos dos itens posteriores, foi considerado PIS de 0,95%, COFINS de 4,38% e ICMS de 25%, conforme valores vigentes na data presente do trabalho.

6.1.5 Análise Comparativa

De posse dos valores obtidos por estimativa, por deslocamento de carga e por preenchimento de vales, é possível realizar uma comparação entre os valores de consumo e o preço a ser pago de acordo com o tipo de tarifa considerada. A Tabela 8 mostra a comparação de consumo em kWh e a Tabela 9 a comparação do valor pago para cada caso.

Tabela 8: Comparativo de Consumo – Concessionária A

Consumo (kWh/mês)

Estimado 537,84

Deslocamento de Carga 537,84

Preenchimento de Vales 618,27

Tabela 9: Comparativo de Preço de Fatura – Concessionária A Tarifa Convencional Tarifa Branca

Estimado R$ 341,22 R$ 567,62

Deslocamento de Carga R$ 341,22 R$ 354,68

Preenchimento de Vales R$ 392,24 R$ 389,06

Comparando-se os valores apresentados na Tabela 9, pode-se observar que sem mudança de hábito não há vantagens para o cliente em aderir a tarifa branca visto que há um aumento de mais de 66% na conta de energia.

Conclui-se que para o cenário considerando o deslocamento de cargas também não vale a pena financeiramente, visto que há um aumento da conta de energia frente a um esforço de mudança de hábitos. Finalmente, para o preenchimento de vales, há um benefício pouco significativo quando se compara a tarifa branca com a convencional. Desta forma, conclui-se que para este consumidor, à adesão da tarifa branca praticamente não se viabiliza financeiramente, independentemente da estratégia de GLD considerada neste trabalho.

(39)

39

6.2 Concessionária B

Para a concessionária B foram realizados os mesmos procedimentos e cálculos aplicados ao consumidor da concessionária A. Dessa forma, nessa seção serão explicitados somente os resultados para o consumidor em questão.

6.2.1 Estimação de Consumo

A Tabela 10 apresenta os valores de consumo registrados e estimados para o consumidor de classe alta da Concessionária B.

Tabela 10: Dados de Consumo - Concessionária B

Horário Consumo Registrado (kWh) Consumo Estimado (kWh) Erro

00:00:00 0,7344 0,7540 0,0196 01:00:00 0,7212 0,7540 0,0328 02:00:00 0,7753 0,7540 0,0213 03:00:00 0,7265 0,7540 0,0275 04:00:00 0,6817 0,7540 0,0723 05:00:00 0,6921 0,7540 0,0619 06:00:00 1,1217 1,1127 0,0090 07:00:00 1,1656 1,1707 0,0051 08:00:00 1,0138 1,0475 0,0337 09:00:00 0,8801 0,7540 0,1261 10:00:00 0,7214 0,7540 0,0326 11:00:00 0,7536 0,7540 0,0004 12:00:00 0,8259 0,7540 0,0719 13:00:00 1,6990 1,6707 0,0283 14:00:00 1,7504 1,7617 0,0113 15:00:00 1,6561 1,6845 0,0284 16:00:00 0,6619 0,7540 0,0921 17:00:00 0,6873 0,7540 0,0667 18:00:00 0,7963 0,7540 0,0423 19:00:00 1,7281 1,7763 0,0482 20:00:00 2,5148 2,4818 0,0331 21:00:00 2,5824 2,5927 0,0103 22:00:00 2,9259 2,9390 0,0131 23:00:00 1,1996 1,2284 0,0288 Total Diário 29,02 29,27 0,2527

(40)

40

Na Figura 13, é possível visualizar a curva de carga diária registrada e a estimada. Observa-se que a aproximação feita é considerada satisfatória visto que o erro obtido é pequeno, o que favorece os cálculos e a análise pretendida realizada.

Figura 13: Gráfico Comparativo entre Consumo Registrado e Consumo Estimado Fonte: Elaborado pelo autor

Analisando-se o perfil de consumo do consumidor da concessionária B, determinou-se quatro perfis de consumo, uma vez que, têm-se três picos ao longo do dia, além dos equipamentos de uso contínuo. As Tabela 11 a 13 explicitam quais equipamentos são considerados em cada perfil.

24 horas/dia Freezer vertical frost free Geladeira 2 portas frost free

Rádio Relógio Telefone Sem Fio Portão Eletrônico 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

(41)

41

Pico da Manhã Pico da Tarde

Cafeteira Expresso Panela elétrica

Torradeira Lavadora de roupas

Chuveiro elétrico Lavadora de louças

Forno micro-ondas 20 L Ferro elétrico automático a seco - 1050 W

Sanduícheira Secadora de roupa

Prancha (chapinha) Enceradeira

Secador de cabelo - 1000 W Aspirador de pó

Pico da Noite Chuveiro elétrico Forno micro-ondas 20 L Aquecedor de hidromassagem

Ar-condicionado tipo janela menor ou igual a 9.000 BTU/h TV LCD 42''

Aparelho de blu ray Notebook Forno elétrico Torneira elétrica - 3250 W

Fritadeiraelétrica Lavadora de louças

Lâmpada fluorescente compacta - 23 W Aparelho de som Sanduicheira Liquidificador Cafeteira Expresso Modem de internet Roteador

Dessa forma, distribuiu-se o uso desses equipamentos de acordo com o horário, de forma a obter um consumo estimado próximo do consumo original obtido através dos registros. A Tabela 14 mostra os valores de consumo, assim como seu período de uso.

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42

Tabela 14: Descrição do Consumo Estimado

Horário Consumo

Estimado (kWh) Período de Uso

00:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia} 01:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia} 02:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia} 03:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia} 04:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia} 05:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

06:00:00 _1,1127 _{24 horas/dia, Cafeteira, Torradeira, Microondas, Sanduícheira}

07:00:00 _1,1707 _{24 horas/dia, Chuveiro}

08:00:00 _1,0475 _{24 horas/dia, Prancha, Secador de Cabelo}

09:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

10:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

11:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

12:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

13:00:00 _1,6707 _{24 horas/dia, Panela Elétrica}

14:00:00 _1,7617 24 horas/dia, Lavadoura de Louças, Lavadoura de Roupas, Ferro de

Passar Roupa

15:00:00 _1,6845 _{24 horas/dia, Secadora de Roupas, Enceradeira, Aspirador de Pó}

16:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

17:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

18:00:00 _0,7540 _{24 horas/dia}

19:00:00 _1,7763 _{24 horas/dia, Ar-Condicionado, Forno Elétrico, 3 Lâmpadas}

20:00:00 _2,4818 _{24 horas/dia, Chuveiro, Lavadoura de Louças, 4 Lâmpadas}

21:00:00 _2,5927 24 horas/dia, Aquecedor de Hidromassagem, Ar-Condicionado, 4

Lâmpadas

22:00:00 _2,9390 24 horas/dia, Ar-Condicionado, TV, Microondas, Chuveiro, 4

Lâmpadas

23:00:00 1,2284 24 horas/dia, Notebook, TV, Blu-ray, 6 Lâmpadas

Total

Diário 29,27

-

6.2.2 Deslocamento de Carga

Após a implementação dessa técnica obteve-se os valores de consumo com as respectivas durações, conforme Tabela 15.

(43)

43

Tabela 15: Descrição Deslocamento de Carga

Horário Consumo Período de Uso

00:00:00 1,3597 24 horas/dia, Ar-Condicionado, 3 Lâmpadas

01:00:00 1,2907 24 horas/dia, Ar-Condicionado

02:00:00 0,7540 24 horas/dia

03:00:00 0,7540 24 horas/dia

04:00:00 0,7540 24 horas/dia

05:00:00 0,7540 24 horas/dia

06:00:00 1,4984 24 horas/dia, Cafeteira, Torradeira, Microondas, Sanduícheira, Lavadora de Louças

07:00:00 1,1707 24 horas/dia, Chuveiro

08:00:00 1,0475 24 horas/dia, Prancha, Secador de Cabelo

09:00:00 0,7540 24 horas/dia

10:00:00 0,7540 24 horas/dia

11:00:00 0,7540 24 horas/dia

12:00:00 0,7540 24 horas/dia

14:00:00 1,7617 24 horas/dia, Lavadoura de Louças, Lavadoura de Roupas, Ferro de Passar Roupa

15:00:00 1,6845 24 horas/dia, Secadora de Roupas, Enceradeira, Aspirador de Pó

16:00:00 0,7540 24 horas/dia

17:00:00 1,5785 24 horas/dia, Microondas, Forno Elétrico, TV

23:00:00 5,1015 24 horas/dia, Ar-Condicionado, Aquecedor de Hidromassagem, Chuveiro, Notebook,

Blu-ray, 3 Lâmpadas Total

Diário

29,27 -

Como pode-se constatar, o consumo total diário apresentado nas Tabelas 14 e 15 são iguais, conforme era esperado.

A Figura 14 apresenta um gráfico comparativo entre o perfil de consumo estimado sem e com deslocamento de carga.

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44

Figura 14: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Deslocamento de Carga Fonte: Elaborado pelo autor

Pode-se visualizar na Figura 14 que houve um deslocamento dos picos de consumo do horário de ponta para fora de ponta, de forma a baratear a conta de energia devido ao incentivo financeiro que a Tarifa Branca promove.

6.2.3 Preenchimento de Vales

Conforme foi feito para a concessionária A, implementou-se essa técnica para o consumo estimado, acrescentando novos equipamentos que promovessem mais conforto ao consumidor e que não interferisse de forma significativa na sua fatura.

A Tabela 16 mostra os valores de consumo com as respectivas durações após a implementação da técnica preenchimento de vales.

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 6,0000

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45

Tabela 16: Descrição Preenchimento de Vales Horário Consumo (kWh) Período de Uso

00:00:00 _1,3137 24 horas/dia, Ar-Condicionado, 1 Lâmpada

01:00:00 _1,2907 24 horas/dia, Ar-Condicionado

06:00:00 _1,4260 24 horas/dia, Cafeteira,Torradeira, Sanduícheira, Chuveiro

07:00:00 _1,2867 24 horas/dia, Prancha, Secador de Cabelo, Aspirador de Pó

08:00:00 _1,3757 24 horas/dia, Microondas, Enceradeira, Lavadora de Roupas

09:00:00 _1,8373 24 horas/dia, TorneiraElétrica

10:00:00 _1,7346 24 horas/dia, Lavadora de Louças, Secadora de Roupas

11:00:00 _1,8707 24 horas/dia, Panela Elétrica, Ferro Elétrico

12:00:00 _1,9784 24 horas/dia, TV, Blu-ray, Fritadeira Elétrica

13:00:00 _1,9207 24 horas/dia, Forno Elétrico, Microondas, Som,

Ar-Condicionado

14:00:00 _1,7864 24 horas/dia, Lavadoura de Louças, Som, Ar-Condicionado

15:00:00 _1,9607 24 horas/dia, Sanduícheira, Ar-Condicionado

16:00:00 _1,7813 24 horas/dia, Liquidificador, Notebook, Cafeteira

17:00:00 _1,3790 24 horas/dia, Chuveiro

18:00:00 _1,1875 24 horas/dia, 5 Lâmpadas, TV, Modem, Roteador

23:00:00 _1,4050 24 horas/dia, Aquecedor de Hidromassagem, 2 Lâmpadas

Total Diário

35,33 _-

A Figura 15 apresenta um gráfico comparativo entre o perfil de consumo estimado e o preenchimento de vales.

(46)

46

Figura 15: Gráfico Comparativo entre Consumo Estimado e Preenchimento de Vales Fonte: Elaborado pelo autor

6.2.4 Tarifa

Para a Concessionária B, utilizou os valores de tarifa indicados na Tabela 17.

Tabela 17: Tarifas Concessionária B Tipo de Tarifa Preço

(R$/kWh)

Convencional 0,4807 Branca (Fora de Ponta) 0,2404 Branca (Intermediária) 1,4421 Branca (Ponta) 2,4035

Ressalta-se que os valores acima se referem puramente as tarifas, TUSD - Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição e TE – Tarifa de Energia, sem os impostos, porém para os cálculos dos itens posteriores, foi considerado PIS de 0,95%, COFINS de 4,38% e ICMS de 25%, conforme valores vigentes na data presente do trabalho.

6.2.5 Análise Comparativa

De posse dos valores obtidos por estimativa, por deslocamento de carga e por preenchimento de vales, é possível realizar uma comparação entre os valores de consumo e o

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000

(47)

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preço a ser pago de acordo com o tipo de tarifa considerada. A Tabela 18 mostra a comparação de consumo em kWh e a Tabela 19 a comparação do valor pago para cada caso.

Tabela 18: Comparativo de Consumo - Concessionária B Consumo (kWh/mês)

Estimado 878,03

Deslocamento de Carga 878,03

Preenchimento de Vales 1.059,96

Tabela 19: Comparativo de Preço de Fatura - Concessionária B Tarifa Convencional Tarifa Branca

Estimado R$ 500,94 R$ 753,33

Deslocamento de Carga R$ 500,94 R$ 447,96

Preenchimento de Vales R$ 604,78 R$ 572,78

Para o consumidor B observa-se que se não houver mudanças de hábitos não há vantagens em aderir a tarifa branca visto que ocorre um aumento de 50% na conta de energia. Entretanto, para a técnica de deslocamento de cargas, observa-se uma redução de 10,6% no custo de energia para o consumidor, o que já a torna atraente para uma melhor análise. Para a segunda técnica, com a inserção de equipamentos que promove maior conforto para o consumidor, constata-se que há um aumento de 14,34% quando comparado ao consumo inicial estimado considerando tarifa convencional.

7. Análise de Contexto

Com os resultados apresentados no item anterior, conclui-se que só há vantagem que justifique o esforço da mudança de hábitos associado à adesão da tarifa branca para clientes com alto índice de consumo. Conclui-se também que a curva de carga deve apresentar perfil de consumo distribuído, ou seja, que não tenha pico de consumo noturno elevado quando comparados com o restante do dia.

Como o objetivo de fazer uma análise mais ampla, apresenta-se na sequencia uma matriz de vantagens e desvantagens frente a três enfoques: