Desde o final do século XIX, os sistemas de distribuição de energia (muitas vezes chamados de redes) têm sido a principal fonte de eletricidade do mundo.Quando estas redes são criadas, funcionam de forma bastante simples – geram eletricidade e enviam-na para casas, edifícios e qualquer lugar onde haja necessidade de eletricidade.
Mas à medida que a procura de electricidade aumenta, é necessária uma rede mais eficiente.Os modernos sistemas de distribuição de energia de “redes inteligentes” actualmente em uso em todo o mundo dependem de tecnologia de ponta para optimizar a eficiência.Este artigo explora a definição de uma rede inteligente e as principais tecnologias que a tornam inteligente.
O que étecnologia de rede inteligente?
Uma rede inteligente é uma infraestrutura de distribuição de energia que fornece comunicação bidirecional entre fornecedores de serviços públicos e clientes.As tecnologias digitais que permitem tecnologias de redes inteligentes incluem sensores de potência/corrente, dispositivos de controle, centros de dados e medidores inteligentes.
Algumas redes inteligentes são mais inteligentes que outras.Muitos países concentraram muitos esforços na conversão de redes de distribuição obsoletas em redes inteligentes, mas a transformação é complexa e levará anos ou mesmo décadas.
Exemplos de tecnologias de redes inteligentes e componentes de redes inteligentes
Medidores Inteligentes – Os medidores inteligentes são o primeiro passo na construção de uma rede inteligente.Os medidores inteligentes fornecem dados de consumo de energia no ponto de uso para clientes e produtores de serviços públicos.Eles fornecem informações sobre consumo e custos de energia para alertar os usuários sobre a redução do desperdício de energia e ajudar os fornecedores a otimizar as cargas de distribuição em toda a rede.Os medidores inteligentes geralmente consistem em três subsistemas principais: um sistema de energia para medir o consumo de energia, um microcontrolador para gerenciar a tecnologia dentro do medidor inteligente e um sistema de comunicação para enviar e receber dados de consumo/comando de energia.Além disso, alguns medidores inteligentes podem ter energia de reserva (quando a linha de distribuição principal está desligada) e módulos GSM para identificar a localização do medidor para fins de segurança.
O investimento global em contadores inteligentes duplicou na última década.Em 2014, o investimento anual global em contadores inteligentes foi de 11 milhões de dólares.De acordo com o Statista, os investimentos globais em contadores inteligentes atingirão 21 milhões de dólares até 2019, tendo em conta os ganhos de eficiência do sistema decorrentes da implementação de contadores inteligentes.
Chaves inteligentes de controle de carga e quadros de distribuição – Embora os medidores inteligentes possam fornecer dados em tempo real aos fornecedores de serviços públicos, eles não controlam automaticamente a distribuição de energia.Para otimizar a distribuição de energia durante períodos de pico de uso ou em áreas específicas, as concessionárias de energia elétrica utilizam dispositivos de gerenciamento de energia, como interruptores e quadros de distribuição inteligentes de controle de carga.Esta tecnologia economiza quantidades significativas de energia, reduzindo a distribuição desnecessária ou gerenciando automaticamente cargas que excederam os limites de tempo de uso permitidos.Para otimizar a distribuição de energia durante períodos de pico de uso ou em áreas específicas, as concessionárias de energia elétrica utilizam dispositivos de gerenciamento de energia, como interruptores e quadros de distribuição inteligentes de controle de carga.Esta tecnologia economiza quantidades significativas de energia, reduzindo a distribuição desnecessária ou gerenciando automaticamente cargas que excederam os limites de tempo de uso permitidos.
Por exemplo, a cidade de Wadsworth, Ohio, utiliza um sistema de distribuição elétrica construído em 1916. A cidade de Wadsworth fez parceria com a Itron, fabricante deChaves inteligentes de controle de carga(SLCS), para reduzir o uso de eletricidade do sistema em 5.300 megawatts-hora, instalando SLCS em residências para acionar compressores de ar condicionado durante os períodos de pico de uso de eletricidade.Automação do sistema de energia – A automação do sistema de energia é possibilitada pela tecnologia de rede inteligente, utilizando infraestrutura de TI de última geração para controlar todos os elos da cadeia de distribuição.Por exemplo, os sistemas de energia automatizados empregam sistemas inteligentes de coleta de dados (semelhantes aos dos medidores inteligentes), sistemas de controle de energia (como interruptores inteligentes de controle de carga), ferramentas analíticas, sistemas de computação e algoritmos de sistemas de energia.A combinação desses componentes principais permite que a grade (ou múltiplas grades) se ajuste e otimize automaticamente com a necessidade de interação humana limitada.
Implementação de Rede Inteligente
Quando as tecnologias digitais de comunicação bidirecional e de automação forem implementadas na rede inteligente, uma série de mudanças na infraestrutura maximizarão a eficiência da rede.A implementação da Smart Grid permitiu as seguintes mudanças de infraestrutura:
1.Produção descentralizada de energia
Como a rede inteligente pode monitorar e controlar continuamente a distribuição de energia, não há mais necessidade de uma única grande usina para gerar eletricidade.Em vez disso, a electricidade pode ser produzida por muitas centrais eléctricas descentralizadas, tais como turbinas eólicas, parques solares, painéis solares fotovoltaicos residenciais, pequenas barragens hidroeléctricas, etc.
2.Mercado fragmentado
A infraestrutura de rede inteligente também suporta a ligação de múltiplas redes como forma de partilhar energia de forma inteligente entre sistemas centralizados tradicionais.Por exemplo, no passado, os municípios tinham instalações de produção separadas que não estavam ligadas aos municípios vizinhos.Com a implementação de uma infraestrutura de rede inteligente, os municípios podem contribuir para um plano de produção partilhado para eliminar a dependência da produção em caso de corte de energia.
3.Transmissão em pequena escala
Um dos maiores desperdícios de energia na rede é a distribuição de energia por longas distâncias.Considerando que as redes inteligentes descentralizam a produção e os mercados, a distância líquida de distribuição dentro de uma rede inteligente é significativamente reduzida, reduzindo assim o desperdício de distribuição.Imagine, por exemplo, um pequeno parque solar comunitário que gera 100% das necessidades diurnas de electricidade da comunidade, a apenas 1 km de distância.Sem um parque solar local, a comunidade poderá necessitar de obter energia de uma central eléctrica maior, a 100 quilómetros de distância.As perdas de energia observadas durante a transmissão de centrais eléctricas distantes podem ser cem vezes maiores do que as perdas de transmissão observadas em parques solares locais.
4.Distribuição bidirecional
No caso de parques solares locais, pode haver uma situação em que o parque solar possa gerar mais energia do que a comunidade consome, criando assim um excedente de energia.Este excesso de energia pode então ser distribuído na rede inteligente, ajudando a reduzir a procura de centrais elétricas distantes.
Neste caso, a energia flui do parque solar para a rede principal não comunitária durante o dia, mas quando o parque solar está inactivo, a energia flui da rede principal para essa comunidade.Este fluxo de energia bidirecional pode ser monitorado e otimizado por algoritmos de distribuição de energia para garantir que a menor quantidade de energia seja desperdiçada a qualquer momento durante o uso.
Numa infraestrutura de rede inteligente com distribuição bidirecional e limites de rede descentralizados, os utilizadores podem atuar como microgeradores.Por exemplo, casas individuais podem ser equipadas com sistemas solares fotovoltaicos independentes que geram eletricidade quando em uso.Se o sistema fotovoltaico residencial gerar energia em excesso, esta energia poderá ser entregue à rede maior, reduzindo ainda mais a necessidade de grandes centrais eléctricas centralizadas.
A importância da rede inteligente
A nível macroeconómico, as redes inteligentes são fundamentais para reduzir o consumo de electricidade.Muitos fornecedores de serviços públicos locais e governos oferecem medidas generosas e agressivas para participar na adopção de redes inteligentes porque é financeiramente e ambientalmente benéfico.Ao adotar uma rede inteligente, a produção de energia pode ser descentralizada, eliminando assim o risco de apagões, reduzindo os custos operacionais do sistema de energia e eliminando o desperdício desnecessário de energia.
Horário da postagem: 15 de março de 2023