CHAPTER 1 - SMART GRID TECHNOLOGY AND APPLICATIONS

Esta publicação irá permear o capítulo 1 do livro "Smart Grid Technology and Applications" destacando aqui os pontos mais importantes.

O sistema de distribuição atual é muito extenso porém ao mesmo tempo também é passivo, com limitada comunicação e controles locais. Nestes sistemas não há um monitoramento em tempo real e nem uma interação entre as cargas e o sistema de energia. 

A revolução da comunicação influenciada principalmente pelo ascensão da internet oferece a possibilidade de um maior e mais eficaz monitoramento e controle entre os sistemas de energia. Por mais que ainda seja uma tecnologia dispendiosa, o uso de ICT's (Information and Communication Technologies) será essencial para revolucionar os sistemas de energia elétrica atuais. Junto a isso, a preocupação em emitir cada vez menos gases do efeito estufa tem estimulado ainda mais a implementação das Smart Grids.

Por que implementar Smart Grids agora?

Desde 2005 há um interesse crescente em aplicar este tipo de tecnologia. O reconhecimento de que ICT's oferecem oportunidades significativas para modernizar a operação da rede de energia elétrica coincidiu com o entendimento de que o este setor somente será totalmente isento de carbono se for controlado e monitorado efetivamente.

Envelhecimento dos ativos e falta de capacidade no circuito: Em muitas partes do mundo, o sistema de energia se expandiu rapidamente a partir dos anos 1950 e os equipamentos de transmissão e distribuição que foram instalados agora estão inadequados e precisam de troca. A necessidade de uma forma completa nestes meios de transmissão e distribuição são uma oportunidade para inovar com novos conceitos e práticas.

Limitações de temperatura: Os atuais sistemas estão sobrecarregados. Quando um equipamento recebe corrente a mais do que deveria receber, ocorrem problemas de superaquecimento que reduzem sua vida útil e provocam acidentes.

Limites Operacionais: Todo sistema opera com tensão e frequência dentro de limites preestabelecidos. Se a voltagem por exemplo excede este limite os componentes da rede e dos clientes podem ser prejudicados, levando a curto-circuitos. Smart Grids utilizam sistemas de armazenamento de energia que mantém a estabilidade da rede e reduzem a necessidade de reparos na rede.

Segurança no fornecimento: O tradicional método de aumentar a segurança no fornecimento da rede é instalar circuitos redundantes adicionais, levando a um excessivo gasto e também a impactos ambientais. Utilizando a tecnologia  inteligente de reconfiguração pós falha inserida nas Smart Grids, os usuários continuarão a utilizar a energia mesmo após um blackout. Menos circuitos redundantes significam mais economia.

Definição de Smart Grids

O conceito de Smart Grid envolve um grande número de tecnologias, soluções para usuários finais e encaixe de várias políticas e regulações. Não há uma definição única. Na Europa, a definição de Smart Grids é:

“A SmartGrid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it – generators, consumers and those that do both – in order to efficiently delivers sustainable, economic and secure electricity supplies.”

Já o DOE (Department of Energy) americano define Smart Grids como sendo:

“A smart grid uses digital technology to improve reliability, security, and efficiency (both economica and energy) of the electric system from large generation, through the delivery systems to electricityc consumers and a growing number of distributed-generation and storage resources.”

Primeiras Iniciativas envolvendo Smart Grids

São apresentadas várias iniciativas no item 1.4 que convergem em vários aspectos. Um deles é em relação a comunicação bidirecional que essas novas iniciativas possuem. A direção do fluxo da energia e da magnitude da tensão na rede dependem tanto da demanda quanto da geração. Outras características também podem ser destacadas:

- Ser Inteligente, possuir Auto Cura e Segurança 

- Sustentar falhas sem interromper o serviço

- Focar em necessidades locais

- Melhorar a qualidade de vida e economia produtiva

- Serem capazes de atender os clientes com um custo razoável e com o mínimo de impacto natural

Overview das tecnologias requeridas para as Smart Grids

Para preencher os diferentes requerimentos de uma Smart Grid, as seguintes tecnologias devem ser desenvolvidas e implementadas:

1 - Tecnologia da Informação e da Comunicação

- Comunicação bidirecional para prover conectividade entre diferentes componentes e cargas;

- Arquitetura aberta para tecnologias plug and play como o caso de veículos elétricos e microgeração;

- Software para garantir e manter a segurança da informação e padrões para promover a escalabilidade e a interoperabilidade da informação e sistemas de comunicação.

2- Sensores, Medidores e tecnologias de Controle e Automação

- Sensores integrados à rede para prover informação em tempo real;

- Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IED) para garantir a proteção do sistema de energia;

- Smart Meters para garantir que usuários possam ter o controle do uso da energia.

3- Eletrônica de Potência e Armazenamento de Energia

- Armazenamento de Energia para garantir flexibilidade e confiabilidade do sistema;

- Interface para a conexão entre as fontes de energia renováveis e os dispositivos de armazenamento;

- Alta Tensão de Transmissão DC (HVDC) e Flexíveis Sistemas de Transmissão AC (FACTS) para permitir o transporte entre longas distâncias e a integração com fontes de energia renováveis.