smart grid- redes inteligentes

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Introdução

O surgimento da eletricidade foi uma das maiores invenções do homem. Com ela, foi possível produzir mais, viver melhor e inventar mais coisas. A internet, por exemplo, tem tudo a ver com eletricidade, pois assim como a energia que você recebe em sua casa, ela também chega por meio de redes de transmissão. 

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O sociólogo Manuel Castells em seu livro Galáxia da Internet, traça uma analogia interessante entre internet e eletricidade, pois para ele “a tecnologia da informação é hoje o que a eletricidade foi na Era Industrial, em razão de sua capacidade de distribuir a força da informação por todo o domínio da atividade humana”. Contudo, as formas de distribuição da Internet evoluíram muito, o que não aconteceu com os métodos de distribuição da energia elétrica.

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Resumo

D.M. Falcão – Por que precisamos de Redes Elétricas mais Inteligentes? – SEPOC+SESP – Santa Maria RS – 24 a 27 de agosto de 2014

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Definições

Por que precisamos de REI?

Onde as REI podem nos ajudar?

Tecnologias de REI• Advanced Metering Infrastructure

(AMI)• Self Healing• Controle Coordenado de Tensão• Microrredes• WAMPAC (PMU)

REI no Mundo e no Basil

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Redes Elétricas Inteligentes (REI)

D.M. Falcão – P Slide 7

Smart Grid (SG)

Um conceito

É uma rede elétrica com elevada integração de tecnologia de informação, telecomunicações, sensoriamento/medição e automação, de forma a aumentar consideravelmente sua capacidade de atender cenários com fontes intermitentes e distribuídas de energia, altos requisitos de confiabilidade, baixo impacto no meio ambiente e compatível com novos mercados de energia.

Fonte: EPRI

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O que são os Smart Grid

A lógica da Smart Grid está em uma palavra: inteligência. Isso que dizer que as novas redes serão automatizadas com medidores de qualidade e de consumo de energia em tempo real, ou seja, a sua casa vai conversar com a empresa geradora de energia e, em um futuro próximo, até fornecer eletricidade para ela. A inteligência também será aplicada no combate à ineficiência energética, isto é, a perda de energia ao longo da transmissão.

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Porque precisamos de REI?

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Redução de CO2

Redução do consumo (energia)

Redução de custos operacionais

Confiabilidade e segurança

Melhoria da qualidade do serviço

Redução de perdas (técnicas e comerciais)

Redução da ponta (potência)

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Geração de Energia Elétrica no Brasil

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UHE - Usinas Hidrelétricas UTE - Usinas Termelétricas PCH - Pequenas Centrais Hidrelétricas EOL - Usinas Eolioelétricas UTN - Usinas Termonucleares SOL - Fontes Alternativas de Energia CGH - Central Geradora Hidrelétrica 

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Potencial de Crescimento da Demanda

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OCDE - Organização de Cooperação e de Desenvolvimento Económico

As origens da OCDE América remontam a 1960, quando 18 países europeus mais os Estados Unidos e Canadá

United States- Estados Unidos da América

Brazil-Brasil

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Qualidade do SuprimentoDEC no Mundo (minutos)

D.M. Falcão – Por que precisamos de Redes Elétricas mais Inteligentes? – SEPOC+SESP – Santa Maria RS – 24 a 27 de agosto de 2014

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Estados Unidos 214 Reino Unido 70 França 53 Holanda

29 Japão 6 Singapura 2

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Perdas na Distribuição

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oPerdas na Distribuição n Mundo (%)

Brasil Rússia Reino Unido ChinaEstados Unidos JapãoCoréia do SulFonte: US Energy Information Administration (EIA)

18,812,2

8,17,86,85,14,4

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Onde as REI podem ajudar

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Fontes intermitentes de energia e armazenamento• Eólica• Solar• Ondas• Armazenamento• Veículos Elétricos(VE)

Geração distribuída conectada na rede de distribuição• Microgeração (Roof Top)• Minigeração

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Onde as REI podem ajudar (cont.)

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Melhoria da confiabilidade• Automação da distribuição• Microrredes• WAMPAC (Wide Area

Monitoring, Protection and Control)

Gerenciamento pelo lado da demanda• Resposta da demanda

(redução da ponta)• Tarifação dinâmica

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Onde as REI podem ajudar (cont.)

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Redução de Perdas• Perdas Técnicas• Perdas Não-Técnicas (Furto e

Fraude)• Meios

− Medição eletrônica e blindagem da rede

− AMI: Advanced Metering Infrastructure

− MDI: Meter Data Management

− Controle coordenado da tensãoOutros Custos

• Grandes áreas de concessão• Alimentadores radiais longos• Áreas de difícil acesso• Aplicações:

− Faturamento− Localização de faltas− Self Healing− Monitoração de ativos

Fonte: Aneel

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Tecnologias de REI

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Medidor Inteligente

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Smart Meter

Características Possíveis• Maior acurácia• Comunicação bidirecional• Aquisição de várias informações além do kWh• Medição em quatro quadrantes (EP, EQ)• Menos suscetível a fraude• Postos tarifários• Ações remotas de corte e desligamento• Calcular índices de qualidade (DIC, FIC, etc.)• Display remoto para comunicação com

consumidores• Etc.

Display Doméstico• Dispositivo móvel para permitir acesso fácil aos

dados de medidor inteligente

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Sistemas de Medição de Energia

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Convencional• Coleta mensal• Medidor eletromecânico ou eletrônico• Leitura manual e processamento manual

ou automático• Banco de dados

AMR (Automated Meter Reading)• Coleta em quase tempo-reall• Comunicação mono-direcional• Medidor eletrônico, leitura automática• Processamento automático• Banco de dados

AMI (Advanced Meter Infrastructure)• Coleta em quase tempo-real• Comunicação bi-direcional• Medidor eletrônico, leitura automática• Processamento automático• Banco de dados• Análise de dados (Data Analytics)

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Métodos Inteligentes para Recomposição

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Inteligência Centralizada• Baseado no sistema SCADA/COD

• Informação obtida ao longo da rede enviada para COD

• Executa algoritmo de reconfiguração de rede

• Envia comando de abertura/fechamento de chaves

Inteligência Distribuída• Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IEDs)

distribuídos ao longo da rede elétrica trocam informações entre si

• Métodos de inteligência distribuída decidem ações de cada dispositivo de seccionamento (Sistemas Multiagentes)

• Chaves e disjuntores são então acionados

IED1

IED3

IED2

IED4 IED6

IED5COD

IED1

IED3

IED2

IED4 IED6

IED5

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Microrredes

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Conceito• É um sistema de energia limitado regionalmente, contituído por recursos

energéticos distribuídos, consumidores e, opcionalmente, armazenamento

• Opera de forma autônoma, conectada ou não à concessionária• Atua como um agente único perante a concessionária, agregando os

recursos distribuídos

Características Buscadas• Autonomia• Estabilidade• Compatibilidade• Flexibilidade• Escalabilidade

Diferentes formatos e dimensões

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REI no Mundo e no Brasil

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REI no Mundo

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Primeiros Desenvolvimentos• Projetos de automação da distribuição na década de 1980• Wide Area Measurement System (WAMS) 2000 (BPA)

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REI no Mundo Itália

Telegestore (2005): 32 milhões de medidores inteligentes

Estados Unidos American Recovery Reinvestment Act (ARRA) Austin, Texas (2003): 1/3 do medidores substituídos Boulder, Colorado Southern California Edison: 5 milhões de medidores inteligentes

(2009-20012); 10 milhões até 2020 Xcel Energy:

Portugal Évora: Projeto InovGrid

Grupos de Usuários e Instituições IEEE Smart Grid Initiative (USA) NIST (USA) Galvin Electricity Initiative (USA) Intelligrid - EPRI (USA) SG European Technology Platform

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Iniciativas Relacionadas a REI no Brasil

D.M. Falcão – Por que precisamos de Redes Elétricas mais Inteligentes? – SEPOC+SESP – Santa Maria RS – 24 a 27 de agosto de 2014

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Grupo de Trabalho do MME

Grupo de Estudos da CGEE/MCTI• Redes Elétricas Inteligentes: Contexto

Nacional

Aneel• Powerline Communications (REN

375/2009)• Sistema de Informações Geográficas

(PRODIST)• Tarifas horárias (PRORET)• Medidores eletrônicos (REN 502/2012)• Micro e mini Geração Distribuída (REN

482/2012)

Projetos de P&D

Programa Brasileiro de Redes Inteligentes• Projeto Estratégico de P&D Aneel• CEMIG + 36 concessionárias de distribuição e

geração• Coordenado pelo Instituto ABRADEE

Projetos Piloto

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Programa Brasileiro de Redes Inteligentes

D.M. Falcão – Por que precisamos de Redes Elétricas mais Inteligentes? – SEPOC+SESP – Santa Maria RS – 24 a 27 de agosto de 2014

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Objetivo• Avaliar a relação benefício custo da

adoção do conceito de redes elétricas inteligentes em três cenários

− Conservador− Moderado− Acelerado

Segmentos Analisados• Medição Inteligente• Automação da Distribuição e da

Transmissão• Geração Distribuída; Armazenamento e

Veículos Elétricos• TI e Telecom• Políticas Públicas e Regulação• Perspectiva do Consumidor

Metodologia• Avaliação da penetração em clusters

representando configurações típicas das redes de distribuição brasileiras

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Principais Projetos Piloto ou Experimentais

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ELEKTRO ‐SP

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Sustentabilidade

Além de inteligência, outra palavra que tem tudo a ver com Smart Grid: sustentabilidade. Isso porque, uma das novidades nesta nova rede de energia é o consumidor-produtor.

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Smart grid city

Aparelhos conscientesCom todas estas possibilidades a tendência é que até os eletrodomésticos se tornem mais inteligentes. Em breve será possível programar a máquina de lavar roupas para funcionar somente nos horários em que a energia é mais barata. Além disso, com a medição inteligente é possível saber quanto cada aparelho consome mensalmente, algo quase impossível hoje em dia. 

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Por meio de um site ou software, você pode acompanhar diariamente o gasto energético do seu vídeo game ou da geladeira nova e saber com precisão, quanto vai custar a fatura de energia no fim do mês. Até os carros podem servir como provedores de energia, pois em momentos em que o custo por KW for mais alto, a energia armazenada nas baterias do veículo pode servir como fonte de eletricidade para sua casa.

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Benefícios redução das emissões de dióxido de carbono

relacionadas à geração de energia, devido à diminuição das perdas na transmissão e ao acesso de grandes usinas eólicas, hidrelétricas e solares à rede

energia de maior qualidade nos vários níveis de tensão, aumentando a estabilidade do sistema

menor consumo de energia e maior eficiência operacional das concessionárias de energia, por meio da participação ativa dos consumidores (edifícios comerciais, plantas industriais, residências, etc.) nas Redes Inteligentes

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Benefícios

integração da geração descentralizada à rede por meio de Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) inteligentes

possibilidade de fluxo de energia bidirecional maior segurança do sistema melhor acompanhamento e monitoramento grau mais alto de segurança operacional redução dos custos de ciclo de vida dos ativos

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Smart Grid e o ambiente

O principal ponto das Smart Grids é o apelo ambiental, já que muito do desperdício será diminuído. A busca por formas alternativas de produção de energia também é um dos combustíveis das Smart Grids, tendo em vista que diversos tratados ambientais são discutidos todos os anos.

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Tarifa Branca A Tarifa Branca é uma nova opção de tarifa que sinaliza aos consumidores a variação do valor da energia conforme o dia e o horário do consumo. Ela é oferecida para as instalações em baixa tensão (127, 220, 380 ou 440 Volts). Com a Tarifa Branca, o consumidor passa a ter possibilidade de pagar valores diferentes em função da hora e do dia da semana. Se o consumidor adotar hábitos que priorizem o uso da energia fora do período de ponta, diminuindo fortemente o consumo na ponta e no intermediário, a opção pela Tarifa Branca oferece a oportunidade de reduzir o valor pago pela energia consumida. 

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Nos dias úteis, o valor Tarifa Branca varia em três horários: ponta, intermediário e fora de ponta. Na ponta e no intermediário, a energia é mais cara. Fora de ponta, é mais barata. Nos feriados nacionais e nos finais de semana, o valor é sempre fora de ponta.

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Avanço da eletricidade

Faz quase cem anos que Thomas Edison inventou a lâmpada. O sistema de distribuição de energia pouco mudou desde aquele período, mesmo com o fato de que a humanidade nunca cresceu tanto como nos últimos 25 anos.