Smart Grid: Technology and Applications - Capítulo 1

Neste capítulo do livro, tem o início destacando os aspectos da geração, da transmissão e distribuição dos sistema elétrico tradicional, evidenciando sua robustez e o quanto esse sistema apresenta evolução na entrega e "inteligência". Os avanços revolucionários nos sistemas de comunicação, caracterizou uma oportunidade para os sistemas elétricos de potência pudessem realizar operações de monitoramento e controle com maior eficiência, flexibilidade e com menores custos. Neste contexto, os Smart Grids é apresentado como uma oportunidade para utilizar as tecnologias de informação e comunicação (ICT) para revolucionar os sistemas elétricos de potência.

Com a busca por elementos que caracterizassem uma redução na emissão de carbono, fruto de um movimento em escala mundial, surgem as modificações para nossos sistemas elétricos, mudanças essas que alcançam todas as camadas do processo. Com isso surge uma questão, que para se tornarem viáveis, essas mudanças precisam se tornar baratas e possuir um confiabilidade, passando a atrelar ao processo de modernização com as ICTs. 

Assim, podemos perceber que num contexto que transitamos de uma estrutura tradicional, que já era inteligente,  para uma estrutura mais inteligente que passa abrigar avanços tecnológicos, substituição de equipamentos e introdução novos esquemas de rede, toda essa mudança impulsiona o setor. Também é possível destacar a introdução dos sistemas de geração renováveis, que acrescentam um grau maior de complexidade, apesar dos seus grandes benefícios financeiros e ambientais. Atrelado a tudo isso, está a geração distribuída que começa a modificar uma hierarquia estrutural e mudar, muitas vezes, os papéis dentro do sistema elétrico de potência.

Entendendo o contexto e as motivações para os avanços discutidos, segue uma lista de atributos que caracterizam um Smart Grid: 

• Integração das informações para uma melhor resposta as demandas e gerenciamento do consumo;
• Acomodar as fontes renováveis de energia, geração distribuída, opções de armazenamento, micro-geração, garantindo uma interconexão com rede de forma simples e eficiente;
• Apresentar otimização e eficiência por meio de peração e gerenciamento inteligente;
• Garantir confiabilidade e segurança no abastecimento, apresentando: resiliência a distúrbios, ataques e desastres naturais, manutenção preditiva e "auto-cura";
• Manter a qualidade da energia;
• Abertura de acessoos aos mercados.

Também são enumerados no capítulo uma série de exemplos que exemplificam os desafios e as soluções que são impostas nesse novo cenário de redes inteligentes.

Podemos separar as tecnologias que são requisitos para um Smart Grid , sendo esta tecnologia desenvolvida ou em desenvolvimento, em três patamares: "Tecnologias da Informação e Comunicação" ; "Tecnologias de Sensoriamento, Medição, Controle e Automação" e " Eletrônica de Potência e Armazenamento de Energia".

Tecnologias da Informação e Comunicação:

1. Comunicação Bidirecional para proporcionar melhor conectividade;
2. Arquitetura aberta para "plug-and-play" de aplicações do consumidor, veículos elétricos e micro geração;
3. Software e Hardware necessários para promover melhores informações para consumidor, permitindo melhor controle de sua demanda;
4. Software para garantir a segurança das informações e padronização para promover escalabilidade, interoperabilidade dos sistemas de informação e comunicação.

Tecnologias de Sensoriamento, Medição, Controle e Automação:

1. IEDs (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes), para garantir proteção avançada, medições, histórico de faltas e eventos;
2. Elementos que garantem a segurança do sistema: PMU (Unidade de Medição Fasorial) e WAMPAC (Monitoramento, proteção e controle de área ampla);
3. Integração dos equipamentos e elementos do sistema junto com o ICTs para gerar dignósticos rápidos e velocidade na resposta aos eventos por todo o sistema;
4. Aplicações inteligentes para maximizar a segurança;
5. Permitir melhor gerenciamento e controle por parte dos consumidores. 

Eletrônica de Potência e Armazenamento de Energia:

1. Uso de HVDC (conversores para alta tensão), FACTS para permitir transporte de longa distancia e integração com as fontes renováveis;
2. Conexão eficiente entre fontes renováveis e armazenamento de energia por meio de interface de eletrônica de potência e dispositivos eletrônicos de suporte;
3. Capacitores em Série, UPFC (Controlador de Fluxo de Potência Unifilar) e dispositivos FACTS para promover melhor controle no fluxo de potência;
4. HVDC, FACTS e filtros ativos com comunicação e controle integrados para garantir melhor flexibilidade, confiabilidade e qualidade nos serviços;
5. Armazenamento de Energia para facilitar a melhor flexibilidade e confiabilidade dos sistemas de potência.