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Gerenciamento de Demanda de Energia Elétrica

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Amanda Souza

on 5 May 2015

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Transcript of Gerenciamento de Demanda de Energia Elétrica

Geração distribuída auxiliando o gerenciamento da demanda de energia elétrica
Gerenciamento de Demanda de Energia Elétrica
São métodos que incitam o consumidor a modificar seu comportamento quanto ao uso de energia elétrica
Desempenho das redes inteligentes na gestão de EE pelo lado da demanda (Demand Side Management – DSM)

Métodos Indiretos de Gestão
GreenAnt
Por que gerenciar a DEMANDA de energia elétrica no SEP?
Em 17 de Abril de 2012, a Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012 entrou em vigor.
Estabele as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuídas aos sistemas de distribuição de energia elétrica e os sistema de compensação de energia.
O que é geração distribuída de energia?
Expressão usada para designar a geração de energia elétrica realizada junto ou próxima do consumidor.
Geração por meio de fontes renováveis com alta eficiência energética.
Definições
Microgeração distribuída: central geradora com potência inferior à 100 kW baseada em energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada (reaproveitamento do calor perdido na geração térmica).
Minigeração distribuída: central geradora com potência entre 100 kW e 1MW baseada nas mesmas fontes de energia citadas anteriormente.
Sistema de compensação de energia elétrica: a energia ativa gerada pela unidade consumidora (UC) é cedida à distribuidora local gratuitamente e, em seguida, transformada em crédito de consumo de energia elétrica para essa mesma UC. Em caso de excedente de energia, a mesma poderá ser consumida em um prazo de até 36 meses.
Definições
Custo/benefício da instalação dos geradores
Tipo da fonte de energia
Tecnologia dos equipamentos
O porte da UC e da central geradora
Localização
Sistema tarifário a qual a UC está submetida
Condições de pagamento/ financiamento do projeto
Existência de outras Ucs que possam usufruir dos créditos de compensação
Vantagens da geração distribuída
Economia nos investimentos em linhas de transmissão e distribuição
Redução das perdas no SIN
Diminuição de impactos ambientais
Diversificação da matriz energética brasileira
Demanda máxima de potência
A figura a seguir, construída a partir de dados da ONS, indica os valores de máxima potência demandada no período de JAN/2010 – MAI/2012.

Gerenciamento pelo lado da demanda (GLD)
Participação ativa dos consumidores nas decisões à cerca da configuração da sua curva de carga
O que é uma rede inteligente
Características do sistema elétrico
Vantagens do uso da smart grid
Aplicação das redes inteligentes na gestão de EE pelo lado da demanda
Empecilhos à instalação das redes inteligentes
Variações de demanda da carga do sistema sem um adequado suporte de potencia reativa desestabiliza o SEP.
ESTABILIDADE
significa manter no sistema todos os consumidores atendidos e uma geração igual a carga demandada.
Apagão
19 de Janeiro de 2015
São Paulo
O sistema elétrico deve ser capaz de atender ao pico de demanda
Picos de demanda alteram a frequência do sistema
As próprias linhas de transmissão e de distribuição de energia elétrica são fontes parciais de energia reativa devido a sua própria reatância
O transporte de grandes blocos de energia reativa aumenta as perdas em linhas de transmissão, além de afetar diretamente na frequência do sistema
Caso real: colapso no Brasil.
"No dia 19 de janeiro, a partir das 14h55, mesmo com folga de geração no Sistema Interligado Nacional (SIN), restrições na transferência de energia das Regiões Norte e Nordeste para o Sudeste, aliadas à elevação da demanda no horário de pico, provocaram a redução na frequência elétrica.
(...)Visando restabelecer a frequência elétrica às suas condições normais, o ONS adotou medidas operativas em conjunto com os agentes distribuidores das regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste,  impactando menos de 5% da carga do Sistema.”
Métodos usuais
Tarifa horo sazonal
Correção do fator de potência
Problemas:
investimentos em adequação de suas instalações para uma elevação no fator de potência em indústrias;
correção a nível residencial é inviável economicamente.
Problemas:
Tarifa horo-sazonal para a BT é inviável ?;
Deslocamento da ponta elétrica para a ponta térmica;
O que é uma rede inteligente?
É a aplicação de tecnologias que possibilitam a monitoração em tempo real, de forma integrada e de fácil visualização, dos equipamentos e processos da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Especificamente, sensores inteligentes são instalados na rede elétrica, mantendo o sistema em operação contínua ao mesmo tempo que realizam o diagnóstico on-line dos sistemas envolvidos.
O conceito fundamental é a aplicação da tecnologia da informação – TI – para criar uma rede on-line capaz de manter seu status atualizado e dados disponíveis para tratamento numa central e manobras automatizadas.
Características do sistema elétrico
O sistema elétrico, em resumo, deve cumprir quatro requisitos:
Capacidade: a demanda por energia elétrica tem que ser satisfeita;
Confiabilidade: sempre que necessário a eletricidade deve estar disponível, com alta qualidade e sem interrupções;
Eficiência: da produção e transmissão, até o consumo final a energia tem que ser economizada; e
Sustentabilidade: Fontes de energia com baixo teor de carbono devem ser integradas ao sistema.
Vantagens do uso das redes inteligentes
Eficiência: reduzir perdas e melhorar a qualidade do atendimento, consequentemente gerando aumento da capacidade real;
Segurança operacional: gerir ativos, reduzir a vulnerabilidade e criar microgrids (Geração distribuída), o que aumenta consideravelmente a confiabilidade do sistema;
Sustentabilidade:
- Econômica: diversificar o negócio e as formas de tarifação;
- Ambiental: ampliar o uso de energias renováveis, controlando os impactos ambientais.

Para o sistema elétrico como um todo:
Vantagens do uso das redes inteligentes
Do ponto de vista da concessionária:
Aumento da eficiência sistêmica;
Melhoria da qualidade do serviço prestado;
Redução das perdas comerciais e técnicas; e
Maior controle sobre a demanda de energia.

Do ponto de vista dos consumidores:

Melhor controle sobre o consumo de energia;
Melhores opções de tarifação (Quando aplicada a tarifa branca); e
Possibilidade de diminuição com gastos de energia.
Aplicação das redes inteligentes na gestão de EE pelo lado da demanda
Os programas de gerenciamento pelo lado da demanda buscam, em palavras gerais, um mesmo objetivo: que os consumidores modifiquem seus hábitos de consumo durante os horários de pico de consumo. Para isso há incentivo financeiro e comprometimento por parte do consumidor que aceita participar desses programas.
Metodologias existentes:

Controle direto sobre a carga do consumidor: a concessionária controla o uso final de determinado equipamento de forma remota;
Controle das cargas pelo consumidor: neste caso os consumidores de médio e grande porte reduzem seu consumo no horário de pico; e
Programas emergenciais de resposta pelo lado da demanda: os consumidores reduzem voluntariamente seu consumo durante eventos que podem trazer riscos à confiabilidade do sistema elétrico.
No Reino Unido:
A empresa “KiWi Power”, no começo de 2014, realizou o projeto Low Carbon London Project conectando pontos comerciais, residenciais e industriais da capital inglesa numa rede inteligente num projeto piloto para verificar a eficácia do DSM utilizando redes inteligentes.
Através do controle direto sobre cargas, durante os 3 meses de verão, houve uma redução da demanda solicitada a rede que gerou um lucro líquido de 150 mil libras esterlinas (aproximadamente 700 mil reais) e uma economia de consumo de EE próxima a 50 MWh.
Nos EUA:
Programas de demanda dinâmica: utilizam dispositivos conectados a um equipamento (por exemplo, compressor de ar condicionado). Esses dispositivos, disponibilizados pelas concessionárias gratuitamente ou a baixos custos, percebem estresse na rede elétrica e desconectam os equipamentos temporariamente.
Programas de resposta a demanda: não são, em geral, automáticos: a concessionária de eletricidade solicita uma redução no consumo e atende-se ao pedido dentro de um período de tempo, reduzindo seu consumo à um nível pré-determinado.
No Brasil:
As redes inteligentes estão em estudo em toda a região sudeste, no Paraná, em Parintins (AM), em F. de Noronha (PE) e em Aquiraz (CE).
Descrição da rede em Aquiraz: Desenvolvimento e implantação de um piloto de rede Inteligente na cidade de Aquiraz. Contará com um Sistema de Reposição Automática (SRA) para rede de média tensão em 13,8 kV, dotado de um Sistema Inteligente para Mudança Automática de Ajuste do Sistema de Proteção (SIAP) para a rede de média tensão.
Dados da rede de Aquiraz: 19.177 consumidores, 225 km de extensão, 3 SE, 4 alimentadores, rede MT em 13.8 kV.
Empecilhos à instalaçãodas redes inteligentes no Brasil:
Há dificuldade em evoluir drasticamente no setor de transmissão de energia, pois a dependência dos órgãos públicos é grande (falta investimento por parte do governo);
Na distribuição há o problema dos medidores inteligentes. Seria necessário a substituição dos medidos comuns por outros modernos capazes de mensurar energia nos dois sentidos: são hoje 65 milhões de medidores, um negócio pelo menos 13 bilhões de reais (R$ 13.000.000.000,00).
São organizados em quatro grupos
Grupo 1: Ações tendo por finalidade encorajar a troca de equipamentos menos eficientes por equipamentos mais eficientes. São essencialmente ajudas financeiras ou facilidades para aquisição de novas tecnologias.
Grupo 2: O consumidor faz um acordo com o fornecedor para reduzir seu consumo durante certos períodos do dia em troca de ajuda financeira ou reduções nas tarifas. Esse acordo é usado principalmente para reduzir o consumo no horário de ponta.
Grupo 3: Aplicação de tarifas horosazonais. É uma ação indireta cujo resultado depende da sensibilidade do cliente a preços elevados.
Grupo 4: Métodos baseados na dinâmica do mercado de energia elétrica, o objetivo é aumentar a concorrência do mercado com a finalidade de reduzir os preços e tornar a comprar de blocos de energia no mercado mais atrativa.
Métodos Diretos de Gestão
Esses são métodos de controle que permitem aos operadores e aos usuários realizar ações de gestão da carga a fim de obter objetivos de controle bem definidos.
São organizados em dois grupos: os métodos de gestão preventiva e os métodos de gestão em tempo real.
O princípio desse método é fornecer informações, de maneira coerente e confiável, relacionadas ao consumo de energia futuro. Para fazer as previsões, os algoritmos levam em consideração variações nos custos da energia, mudança de comportamento no consumo dos usuários, previsões meteorológicas, dados anteriores de consumo, entre outros.
Para estimação das curvas de cargas, várias técnicas são disponíveis como:
- Redes Neurais Artificiais
- Sistemas Adaptativos

Métodos de gestão preventiva:
O objetivos desses métodos é controlar as carga de forma direta em um curto tempo de intervenção. Esses métodos são aplicados em domínios que as ações de controle são determinadas em função de eventos futuros, são baseados na utilização de sensores para aquisição dos dados.

A gestão em tempo real melhora a qualidade do serviço de gestão pois permite satisfazer as necessidades do usuários e otimiza a utilização da energia.

Métodos de gestão em tempo real:
Programa de gestão de demanda nos EUA
O National Action Plan on Demand é um programa que visa desenvolver a gestão de demanda elétrica nos EUA, foi apresentado pela Federal Energy Regulatory Commission (FERC) em 2010.
Propõe acordos entre produtores e consumidores de energia para que haja a segregação ou realocação de cargas durante horas críticas.
As cargas dos consumidores são comandadas por plataformas que usam algoritmos em tempo real e decidem quais cargas devem ser devem ser segregadas ou acionadas.
Para os produtores de energia, o interesse é evitar uma superprodução muita custosa nos momentos de pico de consumo, pois geralmente é necessário ligar centrais de geração de menor rendimento.
O segundo interesse é de evitar cortes de fornecimento, que representem 150 bilhões de dólares por ano nos Estados Unidos.
Para os consumidores é interessante pois permite que eles tenham um desconto na tarifa de energia ou recebam quantias em dinheiro pela redução da demanda em momentos de pico.
Plataforma Apollo
A plataforma Apollo surgiu da coalisão entre o programa DEMAND RESPONSE e sistemas de Smart Grid.
Composta por 53 empresas nos EUA como Oracle, Trilliant Networks, EnerNOC, Comverge, Ambiant Corporation, Johnson Controls entre outros.
Essa associação tem por objetivo fornecer serviços de gestão de energia elétrica usando tecnologias de redes inteligentes.
Capacidade da Plataforma Apolo
Permite o gerenciamento de até 150.000 residências e tem uma capacidade de gerenciar até 150 MW.
A plataforma possibilita coordenar todas as cardas das 150.000 residências de forma a reduzir o consumo em casos de urgência e sem prejuízos para os consumidores.
Expectativas do National Action Plan on Demand
Redução de 38 GW no pico de demanda em 2019 e entre 2% e 3% no pico de consumo nas áreas em que o programa já está implantado.

Caso o programa seja implantado em todo território dos EUA reduzirá de 82 GW o pico de demanda e 9% no pico de consumo.
O que é GreenAnt?
Tecnologia
Baseado na tecnologia NIALM – “Non-Intrusive Appliance Load Monitoring“, que permitem identificar o consumo de cada equipamento ligado à rede elétrica utilizando apenas um ponto de medição: um medidor instalado no quadro de distribuição ou o relógio digital da distribuidora de energia .
Ferramentas de Gestão
Acompanhamento de metas;
Sistema de alerta
Consumo Agregado
Aviso de Horário de Pico
O GreenAnt pode ser integrada à implementação do SMART GRID através da sua plataforma online em formato whitelabel.
Obrigado!
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