Comunicação em Smart Grid
Nas últimas décadas, uma demanda crescente por eletricidade levou a um aumento do número de usinas geradoras. Em algumas áreas, o abastecimento de eletricidade, especialmente em horários de pico, pode ser prejudicado com essa demanda crescente, resultando em uma piora na qualidade da energia elétrica fornecida, o que inclui oscilações de tensão, quedas, cortes de energia e até apagões. Cada vez mais a sociedade depende de eletricidade para a indústria, condicionamento de ambientes, comunicação, iluminação e entretenimento.
Pesquisas realizadas pela EPE [2], apontam que este cenário de crescente demanda deve permanecer nos próximos anos, resultando num acréscimo anual de 4,3% na demanda de energia elétrica para o consumo em residências. Diante deste cenário, o uso de fontes de energia renováveis torna-se uma importante estratégia para minimizar o impacto de grandes obras de geração, transmissão e distribuição de energia. Por conseqüência, o crescente uso dessas fontes traz desafios técnicos e econômicos para o setor de energia elétrica, pois afetam o comportamento de um considerável número de entidades do setor [3].
Segundo informações da ANEEL, a participação da energia solar na matriz energética brasileira é de apenas 0,0152%, totalizando 22916(KW) gerados por essa fonte [4].
HAN (Home Area Network) Comunicação e Gestão de Energia
Conforme [5], uma pesquisa realizada pela Associação de Fabricantes de Eletrodomésticos (AHAM) mostrou que as tecnologias ZigBee, Wi-Fi, HomePlug, Z-wave e M-Bus são as que melhor se enquadram nos requisitos de eletrodomésticos smart.
A tecnologia ZigBee tem a capacidade de operar em uma topologia de malha e alguns dos dispositivos numa rede ZigBee podem permanecer hibernando quando não estão ativos, resultando em economia de energia. Z-wave é um padrão sem fio livre de interferências que foi projetado especificamente para o controle remoto de aparelhos e amplamente utilizado para Hans. No entanto, na camada de aplicação as informações não foram totalmente padronizadas por qualquer uma dessas tecnologias.
A gestão de energia no lado do consumidor é formada basicamente por sensores, aparelhos inteligentes e sistemas de controle. Sua tarefa fundamental é a eficiência energética, onde componentes da rede que consomem ou produzem energia elétrica podem ser monitorados e controlados para equilibrar e tornar mais eficiente o fornecimento e consumo de energia.
Todos os dados referentes ao consumo ou produção de energia elétrica são medidos. Assim como dados da previsão do tempo são coletados da web e enviados para uma central de monitoramento e controle na residência, permitindo uma análise e tomada de decisões sobre seu comportamento de consumo. Essa comunicação entre os componentes do sistema nas instalações do cliente podem ser feitas com dispositivos de baixo consumo de energia, tecnologias de curta distância, tais como ZigBee, Bluetooth e HomePlug. Não existe necessidade de uma grande quantidade de largura de banda ou de velocidade de comunicação, uma vez que tais aplicações não são consideradas como eventos críticos. ZigBee é a tecnologia predominante utilizada nessas instalações e oferece uma utilização flexível, de baixa potência e recursos de implantação de baixo custo, sendo um bom candidato para a comunicação nesses sistemas [5].
Comunicação V2G: A comunicação de veículos elétricos com o sistema pode ser realizada com dispositivos de comunicação sem fio de curto alcance, como ZigBee ou Bluetooth, se estiverem estacionados próximos ao sistema [6]. As especificações para esse link de comunicação são 5-10 kbps e a latência de dados é um máximo de 2 s [5].
[3]- Solar Intensity Forecasting using Artificial Neural Networks and Support Vector Machines L. Marquesa , T. Pintoa , T. M. Sousaa , I. Praçaa , Z. Valea, S. L. Abreu. http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/5888/1/COM_LMarques_2014_GECAD.pdf
[4]- Matriz energética brasileira. http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.cfm
[5]- A Survey on Smart Grid Potential Applications and Communication Requirements http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6298960
[6]- Vehicle-to-grid power implementation: From stabilizing the grid to supporting large-scale renewable energy Willett Kempton, Jasna Tomic http://www.udel.edu/V2G/KempTom-V2G-Implementation05.PDF
[7]- Implementing the National Broadband Plan by Studying the Communications Requirements of Electric Utilities to Inform Federal Smart Grid Policy http://energy.gov/sites/prod/files/gcprod/documents/Verizon_Comments_CommsReqs.pdf
[8]- DEPARTMENT OF ENERGY - COMMUNICATIONS REQUIREMENTS OF SMART GRID TECHNOLOGIES http://energy.gov/sites/prod/files/gcprod/documents/Smart_Grid_Communications_Requirements_Report_10-05-2010.pdf