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].
Tecnologias e Protocolos utilizados- ooo
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].
Projetos com foco em Smart Grid -
Requisitos para operação do sistema-
REGULAMENTAÇÃO
ANEEL- RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 502, DE 7 DE AGOSTO DE 2012 [9](Dados de saída do medidor)
Regulamenta sistemas de medição de energia elétrica de unidades consumidoras do Grupo B.
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CAPÍTULO II SISTEMAS DE MEDIÇÃO
Art. 2º O sistema de medição das unidades consumidoras enquadradas na modalidade tarifária branca deve apurar, observando a regulamentação técnica metrológica específica, o consumo de energia elétrica ativa em pelo menos 4 (quatro) postos tarifários, devendo ser programáveis o início e o fim de cada posto.
§ 1º Em complemento aos requisitos metrológicos referentes à apresentação de informações ao consumidor, devem estar disponíveis por meio de mostrador existente no próprio medidor ou em dispositivo localizado internamente à unidade consumidora:
I – o valor de energia elétrica ativa consumida acumulada por posto tarifário; e
II – a identificação do posto tarifário corrente.
§ 2º A critério da distribuidora, as informações referenciadas no § 1º podem ser adicionalmente disponibilizadas por meios alternativos com vistas a facilitar o acesso às informações pelo consumidor.
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Art. 3º Os titulares das unidades consumidoras abrangidas por esta Resolução, independentemente da adesão ao faturamento na modalidade tarifária branca, observando a regulamentação técnica metrológica específica, podem solicitar à distribuidora a disponibilização de um sistema de medição capaz de fornecer cumulativamente as seguintes informações:
I – valores de tensão e de corrente de cada fase;
II – valor de energia elétrica ativa consumida acumulada por posto tarifário;
III – identificação do posto tarifário corrente, se aplicável;
IV – data e horário de início e fim das interrupções de curta e de longa duração ocorridas nos últimos 3 (três) meses; e
V – últimos 12 (doze) valores calculados dos indicadores Duração Relativa da Transgressão de Tensão Precária – DRP e Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica – DRC.
§ 1º Em complemento aos requisitos metrológicos referentes à apresentação de informações ao consumidor, as informações referenciadas nos incisos I a III devem estar disponíveis por meio de mostrador existente no próprio medidor ou em dispositivo localizado internamente à unidade consumidora.
§ 2º As informações referenciadas nos incisos I a V devem estar disponíveis por meio de saída específica para aquisição de dados existente no próprio medidor.
§ 3º As informações referenciadas nos incisos IV e V, a critério da distribuidora, podem ser contabilizadas pelo próprio medidor ou por dispositivo externo, e devem estar disponíveis por meio de mostrador existente no medidor ou de forma remota.
§ 4º A critério da distribuidora, as informações fornecidas pelo medidor podem ser adicionalmente disponibilizadas por meios alternativos com vistas a facilitar o acesso às informações pelo consumidor.
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CAPÍTULO III SISTEMA DE COMUNICAÇÃO REMOTA
Art. 7º Na hipótese de o sistema de medição ser provido de sistema de comunicação remota, a distribuidora deve adotar procedimentos e tecnologias que assegurem a segurança dos dados trafegados e, especialmente, das informações de caráter pessoal coletadas das unidades consumidoras.
Parágrafo único. É vedado à distribuidora disponibilizar dados coletados das unidades consumidoras a terceiros sem a autorização do titular.
ANEEL - RESOLUÇÃO NORMATIVA No 517, DE 11 DE DEZEMBRO DE 2012.[10](Tarifação da energia medida)
REFERÊNCIAS
[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
[9]- RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 502, DE 7 DE AGOSTO DE 2012 - ANNEL http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia/arquivo/2010/043/resultado/ren2012502.pdf
[10] - ANEEL - RESOLUÇÃO NORMATIVA No 517, DE 11 DE DEZEMBRO DE 2012.[10] http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012517.pdf