O que as concessionárias de Smart Grid realmente precisam
Em maio de 2016, houve uma notícia discreta na imprensa sobre o início da negociação de consumo no mercado de energia. Em outras palavras: os consumidores receberão pagamento pelo consumo alocado. Infelizmente, esse é um dos primeiros resultados tangíveis da “estratégia 20-20-20” da Comissão Europeia.
O desafio do investimento em energia
A principal questão é: como serão financiados os investimentos necessários no setor de energia, como novas linhas de distribuição, backup, proteção contra influências negativas das FER, etc.?
Vamos dar uma olhada nos efeitos da estratégia a longo prazo… Dizem que “o caminho para o inferno é pavimentado com boas intenções“. A principal intenção da Estratégia 20-20-20 era diminuir a pegada de carbono – e isso será alcançado – no entanto, seus impactos definitivamente não são positivos em todos os aspectos.
Regulação da instabilidade e do desequilíbrio da rede
Os principais efeitos negativos incluem o transbordamento de energia de redes de tensão mais baixa para redes de tensão mais alta e o impacto significativo da regulação de desequilíbrio na rede. Ambos os efeitos andam de mãos dadas, e a maneira de corrigi-los é muito semelhante.
Em vez de a P&D, a modernização da rede e o controle do sistema continuarem de forma evolutiva verificada, o método escolhido foi baseado na ideia de que a tecnologia é poderosa e resolverá todo e qualquer desafio.
A realidade das implantações de medidores inteligentes
Imediatamente, foi solicitada uma solução de telecomunicação (ou seja, padronização e interoperabilidade), mas o desenvolvimento desse processo demorou muito para acontecer. Os sistemas “perfeitos” propostos pela teoria e pelo mundo acadêmico mostraram bons estudos que elogiavam muito essas soluções propostas, mas poucas aplicações na vida real.
Com base na estratégia 20-20-20, grandes implementações de medidores inteligentes devem estar em andamento na maioria dos países da Europa. Esses medidores supostamente resolveriam todos os tipos de problemas. Mas será que realmente resolveram? As implementações que começaram com aplausos foram rapidamente encerradas e não parece que continuarão.
O mito da interoperabilidade
Os sistemas interoperáveis não atendem às necessidades do atual setor de energia. Eles não são capazes de oferecer uma resposta rápida em implementações em massa. Outros sistemas “interoperáveis” que afirmam ser abertos, rápidos e robustos são adequados apenas na condição de que você não precise de nada novo no futuro. Em muitos casos, a interoperabilidade mencionada existe apenas no papel, não na vida real.
Várias empresas de serviços públicos também ficaram entusiasmadas com um sistema que prometia taxas de comunicação mais altas, chamado BPL de banda larga. No entanto, esse sistema não é padronizado, não é interoperável e, devido à alta sensibilidade a distúrbios, à pequena resistência à sobretensão e ao curto alcance da comunicação, sua implementação é impossível.
Um caminho a seguir: Padrões comprovados
Qual é, então, o caminho a seguir? Aqueles que lidam com P&D sabem que o progresso é acompanhado por becos sem saída e falsos começos e não estão surpresos com a situação atual. O único padrão que provou seu valor ao longo de sua vida útil é o código OBIS.
Graças a esses códigos, todos os participantes podem se comunicar uns com os outros, o que é positivo. Além disso, isso foi comprovado na plataforma de comunicação universal – PLC – operando em uma faixa de frequência definida de 9 a 130 kHz com modulação robusta e correção de erros madura.
A função dos concentradores de dados
Essa é a única plataforma capaz de atender a todos os pontos de entrega do consumidor no nível de alta tensão. O requisito básico não é a taxa de comunicação, mas a robustez e a estabilidade do canal de comunicação.
Os projetos-piloto realizados comprovaram a necessidade de selecionar cuidadosamente os dados transferidos. O objetivo é utilizar protocolos proprietários que, se forem comprovados, poderão ser usados como padrão, o que também é comum no setor de telecomunicações.
Abordagem das complexidades da rede
As características e os comportamentos dos medidores dos consumidores levam à necessidade de criação de uma cadeia de comunicação em vários níveis. Isso evitará a transferência de problemas negativos (transbordamentos/desequilíbrios) para as camadas superiores.
Em uma rede de energia antiga com mudanças significativas na topologia, é necessário levar em conta a migração de medidores eletrônicos, e as novas redes de energia com linhas de cabos sofrem com o superaquecimento. Assim, fica claro que deve haver um dispositivo na rede PLC, ou seja, um concentrador de dados, que resolverá as solicitações da rede PLC de forma autônoma e, além disso, terá uma capacidade de computação satisfatória para a aplicação do controle distribuído.
A necessidade de controle descentralizado
Devido à dinâmica de transbordamento de energia, principalmente proveniente de painéis fotovoltaicos situados no nível de distribuição, não é possível realizar o controle executivo em um nível central – isso deve ser realizado no nível de controle da camada PLC.
Projetos-piloto comprovaram que a coleta de dados realizada a partir da central por meio de um gateway simples não está funcionando adequadamente, mesmo com um pequeno número de pontos de entrega de consumidores. Assim, as experiências desses projetos ajudaram a definir as solicitações de concentradores de dados e sua validação bem-sucedida.
Como resolver transbordamentos e desequilíbrios?
A única possibilidade é o controle dinâmico da carga no lado do consumidor. O único consumo de controle significativo é a produção de água quente para as residências (consumo adiado na forma de acumulação).
Podemos ampliar o controle de carga dos consumidores por meio do gerenciamento de aparelhos com uma variedade maior de tarifas. O aquecimento também é uma possibilidade interessante; no entanto, não é um problema para o ano todo e, além disso, as casas com baixo consumo de energia não ajudam em nada.
Conclusão
A partir de projetos-piloto, há algumas solicitações necessárias para resolver os requisitos básicos de serviços públicos no início do terceiro milênio. São elas:
- Definição de latência racional e garantida para a execução de comandos
- Necessidade de controle distribuído nas camadas inferiores devido à alta dinâmica dos efeitos negativos no sistema de energia
- Oferta de controle de aparelhos aos usuários finais, de modo que seja benéfico para ambas as partes
- Abertura do dispositivo do usuário final (medidor eletrônico) devido à dinâmica de desenvolvimento futuro e às novas características exigidas no futuro
Todos os dias, somos afetados por efeitos negativos no setor de energia que são reforçados por decisões políticas. Além disso, seu número aumentará no futuro. Vamos analisar os projetos-piloto realizados sem pressão de lobistas e escolher soluções que comprovem seu valor como solução para as solicitações de serviços públicos mencionadas acima.