O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS NA MATRIZ ENERGÉTICA, Dissertações de Mestrado de Combustíveis Fósseis. Centro Universitário do Sul de Minas Geral
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weberton25 de Abril de 2017

O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS NA MATRIZ ENERGÉTICA, Dissertações de Mestrado de Combustíveis Fósseis. Centro Universitário do Sul de Minas Geral

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A matriz energética brasileira é uma das mais limpas do mundo, com mais de 45% da energia consumida no país sendo gerada a partir de fontes renováveis, já a matriz energética mundial possui apenas 12,9% de fontes renováv...
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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE SETE LAGOAS – UNIFEMM

Unidade Acadêmica de Ensino de Ciências Gerenciais - UEGE

Engenharia Elétrica

WANDEL DE ABREU

O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS NA

MATRIZ ENERGÉTICA

SETE LAGOAS

2016

WANDEL DE ABREU

O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS NA

MATRIZ ENERGÉTICA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Unidade Acadêmica de Ensino de Ciências Gerenciais, do Centro Universitário de Sete Lagoas, como requisito parcial para Obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica.

Orientador: Prof. Renan Oliveira Lana

SETE LAGOAS 2016

WANDEL DE ABREU

O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS ELÉTRICOS NA

MATRIZ ENERGÉTICA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Unidade Acadêmica de Ensino de Ciências Gerenciais, do Centro Universitário de Sete Lagoas, como requisito parcial para Obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica.

Sete Lagoas, __________de _________________ 2016. Aprovado com nota: ________________ BANCA EXAMINDADORA: ORIENTADOR: Professor Renan Oliveira Lana _________________________________________ AVALIADOR: _________________________________________ AVALIADOR:

Dedico este trabalho a minha esposa, que

me apoiou e me incentivou a realizá-lo.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por mais esta conquista.

Ao professor Renan Lana, pela sabedoria com que me orientou durante a

realização deste trabalho.

“Aprender é a única coisa que a mente nunca se cansa, nunca tem medo e nunca se

arrepende”

Leonardo Da Vinci

RESUMO

A matriz energética brasileira é uma das mais limpas do mundo, com mais

de 45% da energia consumida no país sendo gerada a partir de fontes renováveis, já

a matriz energética mundial possui apenas 12,9% de fontes renováveis, segundo

dados da Eletrobrás. A geração de energia, seja para a produção de eletricidade,

seja para transporte de pessoas e cargas, é o principal fator de emissões de gases

de efeito estufa no mundo. Diante desse quadro, e da necessidade acerca do uso

racional de energia elétrica fomentou-se o desenvolvimento do conceito de Smart

Grid, no qual a rede elétrica passa a ser totalmente monitorada e controlada em toda

sua extensão. Smart Grid é a expressão inglesa usada atualmente para designar as

modernas e inteligentes redes de energia elétrica, as quais não somente levam a

energia para consumidor final, mas também podem recebem a energia gerada por

micro-produtores, criando dessa maneira um tráfego bi-direcional de energia, de

informação e também de monitoramento avançado. O conceito de uma rede Smart

Grid pressupõe a existência de vários nós distribuídos e dotados de inteligência para

a aquisição e computação de dados e também com capacidade para realizar

comunicação bidirecional com os demais elementos da rede de transmissão. Frente

a tudo isso, esse trabalho de conclusão de curso tem por objetivo o estudo teórico

da SmartGrid, bem como toda a contribuição desse novo sistema.

Palavras-chave: Smart Grid. Energia elétrica. Matriz Energética

ABSTRACT

The Brazilian energy matrix is one of the cleanest in the world, with more

than 45% of the energy consumed in the country being generated from renewable

sources, while the world energy matrix has only 12.9% of renewable sources,

according to Eletrobrás data. The generation of energy, whether for the production of

electricity, or for transportation of people and cargo, is the main factor of emissions of

greenhouse gases in the world. Given this framework, and the need for the rational

use of electric energy, the development of the Smart Grid concept was promoted, in

which the electricity grid is fully monitored and controlled throughout. Smart Grid is

the English term used today to designate modern and intelligent electric power

networks, which not only lead to energy for the end consumer, but also can receive

the energy generated by micro-producers, thus creating bi-directional traffic Energy,

information and also advanced monitoring. The concept of a Smart Grid network

presupposes the existence of several distributed and intelligent nodes for the

acquisition and computation of data and also with the capacity to realize bidirectional

communication with the other elements of the transmission network. Faced with all

this, this work of completion of course has as objective the theoretical study of the

Smart Grid, as well as all the contribution of this new system.

Keywords: Smart Grid. Electricity. Energy matrix

LISTA DE IMAGENS

Imagem 1 – Carro elétrico sendo recarregado.......................................................30

Imagem 2 – Bateria do carro elétrico.....................................................................30

Imagem 3 – Veículo elétrico e seus sistemas........................................................31

Imagem 4 – Sistema de transmissão.....................................................................31

LISTA DE FIGURAS

Imagem 1 - Projeção da matriz energética brasileira pra 2030..............................37

LISTA DE SIGLAS

ABRADEE.........Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica

ABVE.................Associação Brasileira de Veículos Elétrico

AMI....................Advanced Metering Infrastructure

ANEEL...............Agência Nacional de Energia Elétrica

CA......................Corrente Alternada

CC......................Corrente Contínua

CEMIG...............Companhia Energética de Minas Gerais

CIM....................Common Information Model

DRC..................Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica

DRP...................Duração Relativa da Transgressão de Tensão Precária

GNV..................Gás Nacional Veicular

ICCP..................Inter-Control Center Communications Protocol

IEA....................International Energy Agency

IED....................Intelligent Electronic Devices

IEEE..................Institute of Electrical and Electronics Engineers

MME.................Ministério de Minas e Energia

NAN..................Neighborhood Area Network

Ni/MH................Níquel-hidreto Metálico

PLC...................Power Line Communications

PRODIST..........Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema

Elétrico Nacional

SEP...................Sistema Elétrico De Potência

VE.....................Veículo Elétrico

VEH..................Veículo Elétrico Híbrido

VEHP................Veículo Elétrico Híbrido Plug-In

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO......................................................................................... 13

2 REFERENCIAL TEÓRICO...................................................................... 15

2.1 Sistema Elétrico de Potência Brasileiro.............................................. 15

2.2 O Que é Smart Grid................................................................................ 17

2.3 Smart Grid............................................................................................... 17

2.3.1 A tecnologia presente no smart grid.................................................... 19

2.4 Cenário Nacional e Internacional......................................................... 20

2.5 Implantação do Smart Grid no Brasil................................................... 22

2.6 Atraso na Implantação........................................................................... 23

2.7 Smart Meter............................................................................................ 23

2.8 Projeto Cidades do Futuro CEMIG....................................................... 25

2.9 Desafios Tecnológicos e Econômicos................................................. 27

3 OS VEÍCULOS ELÉTRICOS................................................................... 28

3.1 Veículos Elétricos - Aspectos Básicos................................................ 32

4 OS VEÍCULOS ELÉTRICOS A TECNOLOGIA SMART GRID E A

MATRIZ ENERGÉTICA CONVENCIONAL.............................................

34

4.1 Suprimento de Energia Elétrica............................................................ 37

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................... 40

6 CONCLUSÃO.......................................................................................... 42

REFERÊNCIAS....................................................................................... 44

13

1 INTRODUÇÃO

Vivemos em uma época aonde o forte aumento da emissão de CO2 vem

causando enormes prejuízos para o meio ambiente, o que contribui de uma maneira

considerável para a aceleração do aquecimento global, sendo os carros movidos à

combustão a base de petróleo, importantes agentes contribuintes para essa

emissão.

Segundo informações da hidrelétrica Itaipu Binacional (2011), a matriz

energética alimentada pelos combustíveis fósseis está com os dias contados.

Conservados os atuais padrões de crescimento, espera-se que a China terá,

sozinha, 1,8 bilhão de carros em 2017 e precisará de 120 milhões de barris de

petróleo/dia. Este volume é maior que a produção mundial de hoje. Deste modo, é

indispensável re-estruturar a economia global, com adoção intensa de fontes

renováveis de energia e de soluções que fazem uso dessa energia.

Com relação ao fato da preservação ambiental, os automóveis elétricos,

que segundo informação da Associação Brasileira de Veículos Elétrico (ABVE), são

“veículos automotores que empregam pelo menos um motor elétrico pra

acionamento da(s) roda(s)” e vêm aparecendo com a finalidade de promover a

substituição dos veículos movimentados a petróleo por fontes renováveis e não

poluentes que ofereçam melhor qualidade de vida as cidades.

Segundo Arruda (2013):

Os carros elétricos contribuem de forma direta para preservação do meio ambiente, pois, como funcionam à energia recarregável através de suas baterias, não emitem gases como o CO2 que é um dos principais vilões do clima no mundo. (ARRUDA, 2013, p. 43)

Os veículos elétricos chegam impulsionados por determinadas inovações

tecnológicas, podendo ser movidos unicamente por eletricidade ou por sistemas

híbridos, que misturam combustíveis tradicionais e eletricidade.

Para a produção desse trabalho, nos baseamos em pesquisa bibliográfica

em sites acadêmicos, revistas e folhetos de divulgação.

Nosso objetivo será o de analisar a viabilidade dos carros elétricos em

seus aspectos econômicos e ambientais, bem como relacionar a sustentabilidade

14

com a produção de carros elétricos, apresentar a sua história e o desenvolvimento e

avaliar as vantagens e desvantagens da utilização destes carros.

15

2 REFERENCIAL TEÓRICO

A necessidade de captar e processar informações em tempo real e de

automatizar o sistema elétrico atual fez com que surgisse o conceito smart grid ou

redes inteligentes. Esta inovação tecnológica vem se tornado um tema amplamente

discutido em todo o mundo.

Como toda inovação tecnológica em andamento, a disseminação das

redes inteligentes requer grandes investimentos, levantando discussões sobre a sua

viabilidade econômica e a melhor forma de implantá-las.

Em todo o mundo, há diversas iniciativas de estudo e disseminação, entre

as quais podemos citar os Estados Unidos e a China, nos quais a implementação já

se encontra em um estágio avançado. No Brasil, as iniciativas práticas ainda são

tímidas, limitando-se a diversos projetos pilotos como o Projeto Cidades do Futuro

da Cemig. (FALCÃO, 2012)

2.1 Sistema Elétrico de Potência Brasileiro

O Sistema Elétrico De Potência (SEP) tem como objetivo gerar, transmitir

e distribuir energia elétrica atendendo os padrões de confiabilidade, disponibilidade,

qualidade, segurança e custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de

segurança pessoal. (MANDELMAN, 2011)

A geração de energia elétrica hoje corresponde a uma tensão alternada, a

qual é expressa por uma onda senoidal, com frequência fixa e amplitude que varia

conforme o atendimento em baixa, média ou alta tensão. Essa onda propaga-se pelo

sistema elétrico mantendo a frequência constante e variando a amplitude à medida

que trafegue por transformadores. (MACHADO, 2014)

Já a rede de transmissão interliga as grandes usinas de geração a áreas

de grande consumo. Em geral apenas consumidores com alto consumo de energia

elétrica estão conectados a essas redes na qual se predomina a estrutura de linhas

aéreas. A rede é continuamente monitorada e gerenciada por um centro de controle.

A segurança é fundamental para as redes de transmissão. No caso de falha neste

nível pode-se levar a descontinuidade no fornecimento a um grande número de

consumidores. (TOLEDO, 2012)

16

A rede de subtransmissão recebe energia da rede de transmissão com

objetivo de transportar energia elétrica a pequenas cidades ou consumidores

industriais. Em geral, o arranjo das redes de subtransmissão é em anel visando

aumentar a segurança do sistema.

A estrutura dessa rede é como nas de transmissão (linhas aéreas), sendo

também utilizados cabos subterrâneos próximos a centros urbanos. O sistema de

proteção é do mesmo tipo dos usados nas redes de transmissão e o controle é feito

de forma regional. (SOUZA, 2013)

As redes de distribuição atendem os consumidores industriais de médio e

pequeno porte, consumidores comerciais, de serviços e residenciais. Os níveis de

tensão de distribuição são classificados segundo documentos elaborados pela

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que normatizam e padronizam as

atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de

distribuição de energia elétrica, Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica

no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). (ANEEL, 2012)

Em Minas Gerais, por exemplo, a capacidade instalada de geração de

cerca de 18GW, representando 18,4% do total nacional sendo a geração hidráulica

predominante no estado. (ANEEL, 2012)

As usinas hidroelétricas representam cerca de 92,5% da capacidade

instalada mineira, sendo em sua maioria provido pelas usinas hidrelétricas de

grande porte (capacidade instalada acima de 300MW).

Entre outras opções renováveis, há quatorze usinas movidas a bagaço de

cana de açúcar, uma usina térmica que aproveita licor negro como combustível e a

usina eólica experimental do Morro do Camelinho. (SOUZA, 2013)

As usinas de Ibirité e Juiz de Fora somam aproximadamente 93% da

capacidade instalada de geração a gás natural principal fonte fóssil para geração

elétrica em Minas Gerais. O óleo combustível é utilizado para geração elétrica

apenas na usina de Igarapé. A capacidade de geração a diesel no Estado

corresponde a apenas 0,04% do total, sendo, basicamente, uma capacidade

instalada autoprodutora emergencial, em algumas indústrias e em aeroportos.

(MANDELMAN, 2011)

17

Os consumidores do setor industrial utilizam 62% da energia elétrica

faturada no Estado; o setor residencial é responsável por 17,2%; e os setores

comercial e demais setores correspondem aos 20,9%.

2.2 O Que é Smart Grid

Smart grid é um termo que se refere às novas e inteligentes redes de

energia elétrica, viabilizadas por uma nova plataforma tecnológica de integração

entre ativos de energia, telecomunicações e tecnologia de informação.

A plataforma tecnológica européia define smart grid’s, como redes de

eletricidade que podem integrar inteligentemente o comportamento e as ações de

todos os usuários conectados a ela (produtores e consumidores) a fim de

eficientemente entregar um fornecimento de energia sustentável, e econômico

Uma característica fundamental a ser observada com a implementação

deste novo paradigma no sistema de potência atual, é a existência do fluxo

bidirecional de energia e dados. Com isto, a concessionária de energia pode obter

dados atualizados e mais precisos em relação ao consumo dos seus clientes,

permitindo monitorar o fluxo de potência em tempo real, otimizando a capacidade da

rede, podendo inclusive intervir no caso de sobrecargas, por exemplo, de modo a

evitar interrupções, antes que esta venha a acontecer.

Através da comunicação bidirecional, é possível também, endereçar

automaticamente as perturbações na rede. Além disto, os consumidores passaram a

poder gerar energia (eólica, solar, entre outras) nas suas residências.

Como eventualmente a capacidade de geração pode exceder o consumo,

surge também a possibilidade de integrar essas opções de geração à rede,

vendendo (ou negociando) o excedente de energia à concessionária. Desta forma,

mensurando o fluxo de potência nos dois sentidos, os smart grids são também, uma

maneira de incorporar estes clientes especiais ao sistema elétrico atual.

2.3 Smart Grid

O sistema de energia elétrica está sofrendo uma mudança histórica,

devido ao fato de se ter evoluído pouco tecnologicamente. Todo o sistema

18

energético encontra se em um momento crítico, onde o atual modelo está prestes a

sofrer modificações por falta de estrutura. (SCHIBUOLA et al, 2011)

Conseguir uma eficiência maior das redes elétricas é algo necessário, o

que traz um grande desafio, projetar uma tecnologia inovadora que supra a

necessidade do consumidor e aumentar a confiabilidade do sistema de transmissão

e distribuição de energia, assim integrando ao sistema fontes de energia limpa.

(MANDELMAN, 2011)

A idéia do smart grid está ai para solucionar grande parte dos problemas

encontrados pela matriz energética atual. A International Energy Agency (IEA) define

smart grid como uma rede de eletricidade que usa tecnologia digital para monitorar e

gerenciar o transporte de eletricidade a partir de todas as fontes de geração

encontrando uma variedade de demandas e usuários. Essas redes estarão aptas a

coordenar as necessidades e capacidades de todos os geradores, operadores e

usuários finais do mercado de eletricidade de forma a aperfeiçoar a utilização e

operação dos ativos no processo, minimizando os custos e impactos ambientais

enquanto mantém a confiabilidade, resiliência a estabilidade do sistema.

(MACHADO, 2014)

Smart grid é mais do que uma tecnologia inovadora para solucionar os

problemas da atual matriz energética, trata-se de um conceito abrangente fazendo

uso de diversas tecnologias para controlar através de automação e comunicações

toda a rede, o que propicia uma infra-estrutura mais integrada entre geração,

transmissão e distribuição de energia elétrica. (TOLEDO, 2012)

Algumas das características geralmente atribuídas à smart grid são:

 Auto-recuperação: capacidade de automaticamente detectar, analisar,

responder e restaurar falhas na rede;

 Empoderamento do consumidor: habilidade de incluir os equipamentos

e comportamento dos consumidores nos processos de planejamento e operação da

rede;

 Tolerância a ataques externos: capacidade de mitigar e resistir a

ataques físicos e ciber-ataques;

 Qualidade de energia: prover energia com a qualidade exigida pela

sociedade digital;

19

 Acomodar uma grande variedade de fontes e demandas: capacidade

de integrar de forma transparente uma variedade de fontes de energia de várias

dimensões e tecnologia;

 Reduzir o impacto ambiental do sistema produtor de eletricidade,

reduzindo perdas e utilizando fontes de baixo impacto ambiental;

 Viabilizar e beneficiar-se de mercados competitivos de energia,

favorecendo o mercado varejista e a micro geração.

Essas características poderão ser alcançadas através da introdução das

seguintes áreas de inovação tecnológica.

 Automação e controle digital da rede elétrica, utilizando controles

eletrônicos inteligentes, capazes de antecipar-se a perturbações e corrigi-las antes

que as mesmas ocorram;

 Introdução de medição inteligente com a capacidade de funcionar

como um portal inteligente do consumidor que permitirá a disponibilização de sinais

de preço e outras informações;

 Integração de um grande número de fontes de geração e

armazenamento de energia de pequena e média capacidade, intermitentes ou

contínuas, permitindo ao consumidor comprar e vender energia da rede.

Os benefícios proporcionados pela smart grid justificam os grandes

investimentos que vêem sendo feitos no Brasil e no mundo. Para o Institute of

Electrical and Electronics Engineers (IEEE) o conceito smart grid é tido como uma

das tecnologias mais promissoras dessa década. (SOUZA, 2013)

2.3.1 A tecnologia presente no smart grid

Dispositivos de eletrônica de potência: dispositivos capazes de controlar o

sistema de energia elétrica com a velocidade e precisão dos microprocessadores,

porém atuando em níveis de potência milhões de vezes maior.

Geração distribuída e micro geração: localização da geração próxima ao

uso final, com potencial para melhorar a confiabilidade e segurança de comunidades

e consumidores individuais.

Dispositivos de armazenamento de energia: melhora o suprimento às

cargas sensíveis a flutuações na qualidade de energia da rede.

20

Sistema integrado de comunicação: permite comunicação instantânea

entre todos os equipamentos críticos do sistema, permitindo o monitoramento,

controle e correção.

Sensores: redes de sensores inteligentes.

Um conceito importante do smart grid é o de Advanced Metering

Infrastructure (AMI) que propõe a incorporação da variação de preços e horários da

energia por eletrodomésticos inteligentes, realizando a gestão eficiente do uso da

energia. (MACHADO, 2014)

A aplicação da tecnologia smart grid na medição possibilita influenciar o

comportamento do consumidor através de tarifas flexíveis e eliminar custos

operacionais ao longo do processo, isso ocorre a partir dos Intelligent Electronic

Devices (IED’s) que são dispositivos eletrônicos que possuem a função de

programar um aparelho para operar apenas em períodos com tarifa elétrica baixa,

ou seja, fora do horário de pico. (MANDELMAN, 2011)

A smart grid é uma coleção de tecnologia baseada em padrões existentes

e emergentes que fornecem os meios para implementar decisões tomadas por

algoritmos inteligentes de controle tais como a interoperabilidade de tecnologias

trabalhando juntas, como tecnologias de controle para suprir a demanda de fluxo de

potência e armazenamento de energia. (TOLEDO, 2012)

2.4 Cenário Nacional e Internacional

O mercado brasileiro de smart grid é visto com grande potencial por

muitos países e representa uma grande oportunidade para o desenvolvimento de

negócios. No período de 2011-2016, o Brasil pretende investir uma quantia superior

a U$7,9 bilhões. Existem diferentes motivadores para o interesse brasileiro em smart

grid. Os mais importantes são a segurança e a eficiência energética. (MACHADO,

2014)

Segundo a ANEEL, no ano de 2011 existiam mais de 700 projetos

cadastrados dos quais 52 tem como objetivo avaliar os principais aspectos da

implantação de smart grid e cujos investimentos previstos totalizavam R$150

milhões.

21

No Brasil as tecnologias que permitem automação inteligente em

subestações de transmissão no contexto smart grid já se encontram em estágio

avançado. A norma IEC 61850 vem sendo utilizada nas instalações de empresas de

energia elétrica em todo território nacional. Há aplicações nas distribuidoras de

energia que visam permitir o restabelecimento automático da subestação em caso

de falta assinalada pelo sistema de proteção. (MANDELMAN, 2011)

Nas instalações dos centros de controle, o protocolo Inter-Control Center

Communications Protocol (ICCP) já se encontra bastante disseminado. Este

protocolo permite a distribuição de dados de forma que todos os centros

responsáveis por contingência mantenham os dados em tempo real não só sob sua

supervisão, mas também os dados sobre os quais será responsável em

eventualidade por contingência. O emprego de ambos (IEC 61850 e ICCP) encontra-

se em estágios bem avançados nas empresas e operadores do setor energético. Ao

passo que o modelo Common Information Model (CIM) se encontra em um estágio

mais preliminar. No entanto, a tendência por sua utilização na modernização dos

centros de controle é dada como certa. (MANDELMAN, 2011)

Em termos experimentais, muitas empresas distribuidoras estão

conduzindo projetos pilotos. O projeto mais avançado do ponto de vista de

desenvolvimento de tecnologias smart grid é conduzido pela Light e CEMIG que

investirão cerca de 65 milhões de reais em projetos de pesquisa e desenvolvimento,

cujo escopo prevê todas as fases tradicionais do programa: aplicação de pesquisa,

protótipos industriais entre outros. Com relação ao cenário internacional, nos

Estados Unidos, o presidente Barack Obama, anunciou no dia 27 de outubro de

2009 um pacote de investimento de US$3,4 bilhões para modernizar a sua rede de

energia elétrica, visando a transformação para o sistema smart grid, com o objetivo

de diminuir o consumo de eletricidade, através de programas para os consumidores.

(FALCÃO, 2012)

Além de criar uma rede mais confiável, o programa americano visa criar

dezenas de milhares de empregos no setor. A iniciativa pode reduzir o consumo de

eletricidade em mais de 4% até 2030, o que significaria a economia de US$20,4

bilhões para empresas e consumidores. (FREIRE, 2013)

China: a China é o maior consumidor mundial de energia elétrica e a

demanda de eletricidade chinesa aumentou rapidamente durante a primeira década

22

do século 21. A expectativa é de dobrar na próxima década e triplicar até 2035. Em

2010, 70% da geração de eletricidade da China veio de usinas de energia movidas a

carvão, mas agora o governo chinês está investindo fortemente em tecnologias de

energia renovável. Em última análise, a China se esforça para dominar o mercado

de tecnologia de energia limpa no exterior. Desde 2012, 17% da geração de

eletricidade da China provem de fontes renováveis e seu objetivo é aumentar a

energia renovável em mais 9,5% do consumo total. Para implementar a nova

capacidade da China de energia limpa a rede elétrica nacional irá requer

atualizações de infra-estrutura e, em última análise, uma rede inteligente. (FREIRE,

2013)

O mercado de smart grid na China cresce a uma taxa anual média de

28,30% em relação ao período 2012-2016. Um dos principais fatores que contribuem

para o crescimento desse mercado é a necessidade crescente de redes de ligação e

sistemas de gestão e também a crescente preocupação ambiental. No entanto, o

aumento da exposição ao ataque cibernético representa um desafio para o

crescimento deste mercado. O governo chinês aprovou um plano para desenvolver

tecnologia de Smart Grid, o objetivo do governo chinês é construir uma rede

inteligente nacional forte, capaz de transmitir potência a partir de fontes de energia

convencionais e renováveis. Espera-se que a rede inteligente não só melhore a

eficiência energética, mas também reduza as emissões de carbono. (FREIRE, 2013)

2.5 Implantação do Smart Grid no Brasil

Nos últimos anos muito se tem falado sobre as redes inteligentes no

Brasil, porém pouco tem sido efetivamente implantado pelas concessionárias. Fala-

se em grandes vantagens que esta nova plataforma pode trazer às concessionárias

e ao consumidor, porém pouco se vê de concreto sendo realizado.

A ANEEL prometeu que até o fim do ano que vem (2017) será divulgada a

primeira norma, cuja audiência pública já foi realizada, de um total de duas normas

relativa à smart grid’s no Brasil.

Esta norma visa regulamentar o padrão que deve ser seguido pelos

fabricantes em potencial de medidores inteligentes para o Brasil. Também sabe-se

que nesta norma será descrito um padrão de comunicação de medidores a ser

23

seguido para assegurar interfaces de funcionamento entre plugues inteligentes,

gerenciamento e eletrodomésticos inteligentes

2.6 Atraso na Implantação

Desde 15 de abril de 2010, com a publicação da portaria n°440 do

Ministério de Minas e Energia (MME), muito vem se discutindo sobre a implantação

das smart grid e desde então pouco se avançou neste tema.

Segundo o presidente da Associação Brasileira de Distribuidores de

Energia Elétrica (ABRADEE) Nelson Fonseca Leite, o motivo das smart grid não ter

decolado, ainda, “é a falta de políticas públicas”. China, Japão, Estados Unidos,

Reino Unido e Itália se destacam no desenvolvimento da tecnologia, com

investimentos bilionários em execução ou já realizados. Para o executivo da

ABRADEE, o modelo regulatório atual não estimula as distribuidoras a investir. A

entidade defende critérios diferenciados para remuneração e depreciação de

equipamentos de TI e Telecom. (FREIRE, 2013)

O setor brasileiro de distribuição é formado por 63 concessionárias. São

72,1 milhões de consumidores, sendo que 2,1 milhões de novas ligações são feitas

anualmente. A receita bruta do setor é de R$152 bilhões, com investimentos anuais

de R$13 bilhões, segundo dados de 2015. Estão em desenvolvimento nove projetos

pilotos de smart grid, que envolvem as empresas Cemig-D, Ampla, Endesa, Light,

Amazonas Energia, AES Eletropaulo, EDP Bandeirante, Coelce, Copel-D e Celpe,

frutos da chamada nº11/2010 da ANEEL. (FREIRE, 2013)

2.7 Smart Meter

Há mais de um século o medidor de energia elétrica é o mesmo. O

medidor eletromecânico marca a energia recebida e um funcionário da companhia

fornecedora mede todos os meses o valor gasto.

A tecnologia smart grid da ao consumidor mobilidade para gerenciar o

gasto e até mesmo produzir energia que pode ser consumida nas atividades do

recinto ou armazenada em baterias ou vendida para a concessionária. (TOLEDO,

2012)

24

A tecnologia que proporcionará aos consumidores tais benefícios são os

smart meters. Ele é um medidor que registra o consumo de energia em tempo real,

incluindo os valores de tensão, ângulo de fase, frequência e diagnóstico da rede,

que de forma segura transmite as informações coletadas para a concessionária. Sua

capacidade de comunicação bidirecional permite o recolhimento de informações

detalhadas sobre a demanda de consumo de cada cliente. (SETTI, 2012)

Os dados recolhidos são uma combinação de parâmetros, tais como um

identificador exclusivo do medidor, data e hora da coleta dos dados e os valores de

consumo de eletricidade. O sistema de medição inteligente inclui um smart meter,

infraestrutura de comunicação e dispositivos de controle. Com o smart meter o

consumidor pode verificar o gasto registrado até determinado momento e saí de

cena a figura do funcionário que faz a leitura nos medidores analógicos. O aparelho

permite a adoção da tarifa branca com baixo custo em horários alternativos quando

o sistema é menos utilizado. (FALCÃO, 2012)

De acordo com Daniel Senna, gestor do projeto Cidades do Futuro: “O

consumidor poderá otimizar o uso da energia. Para a Cemig, a implantação de

infraestrutura de medição avançada significa um novo patamar de relacionamento

com os seus consumidores e um desafio tecnológico”. (CEMIG, 2013)

A companhia também ganha com a rede inteligente munida de um

aparato de sensores, automação e medidores inteligentes instalados na linha,

permitindo que a distribuidora saiba a quantidade exata e a qualidade da energia

fornecida. Com esse sistema, é possível também saber qualquer problema na

transmissão em tempo real e remotamente, proporcionando a resolução de alguns

deles sem a necessidade de um técnico, situação que reduzirá o furto de energia,

conhecido como “gato”. (FALCÃO, 2012)

Esta nova tecnologia permite a integração de milhares de novos

produtores ao sistema: os usuários de coletores de energia renovável. O consumidor

já pode instalar células fotovoltaicas ou microgeradores eólicos em casa e também

gerar mais do que consome, o saldo excedente precisa ser estocado em baterias ou

é desperdiçado. Com a rede digital, cada morador pode ser também um fornecedor,

ao enviar esses watts para a rede, assim reduzindo o custo final da conta.

Em agosto de 2012 a ANEEL aprovou o regulamento dos smart meters. O

texto submetido à audiência pública prevê o estabelecimento das funcionalidades

25

mínimas do medidor inteligente. Em seu Art. 5º o regulamento estabelece as

grandezas que devem ser medidas em cada unidade consumidora: (ANEEL, 2012)

 Tensão: valor eficaz instantâneo;

 Energia elétrica ativa: registro do valor para fins de faturamento do

consumo, em cada posto horário;

 Energia elétrica reativa indutiva: registro do valor, em cada posto

horário, apenas na frequência nominal da tensão e da corrente (60 Hz).

Foram também definidas funcionalidades complementares que devem ser

apuradas, tais como:

 Interrupções de curta duração: devem ser registradas data e hora de

início e fim de cada interrupção de curta duração;

 Interrupções de longa duração: devem ser registradas data e hora de

início e fim de cada interrupção de longa duração;

 Duração de transgressão de tensão: devem ser apurados os

parâmetros para efeito de cálculo de Duração Relativa da Transgressão de Tensão

Precária (DRP) e de Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica (DRC);

 Postos tarifários: deve haver capacidade de aplicação de tarifas

diferenciadas, no mínimo, em 4 postos horários, devendo ser programáveis o início e

o fim de cada posto. (LEÃO, 2014)

2.8 Projeto Cidades do Futuro CEMIG

O Projeto Cidades do Futuro está sendo desenvolvido inicialmente no

município de Sete Lagoas (MG) e envolve consumidores de todas as categorias. O

município foi escolhido para a implantação do projeto por possuir um grande

contingente de consumidores, propiciando a Cemig uma excelente oportunidade de

analisar o mercado. (ANEEL, 2012)

A presença do campus da UniverCemig foi outro fator relevante pois em

seu campus à uma rede modelo e laboratórios para a realização de testes. Esta rede

modelo vem sendo utilizada para capacitar e treinar os colaboradores da empresa.

O projeto se estende desde a implantação de smart meter, automação

das redes, geração distribuída, implantação da infra-estrutura de telecomunicações

e de sensores, ferramentas de gerenciamento pelo lado da demanda,

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