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Smart Grid: Prospecção Tecnológica do Compartilhamento de Receita das Redes Inteligente
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FACULDADE ADVENTISTA DE HORTOLÂNDIA CAMPUS HORTOLÂNDIA
CLOTILDE LAÍS DOS SANTOS JÉSSICA CAROLINE DA SILVA
SMART GRID
PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA DO COMPARTILHAMENTO DE RECEI TA DAS REDES INTELIGENTES
HORTOLÂNDIA 2013
CLOTILDE LAÍS DOS SANTOS JÉSSICA CAROLINE DA SILVA
SMART GRID PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA DO COMPARTILHAMENTO DE RECEI TA DAS
REDES INTELIGENTES
Trabalho de Conclusão de Curso da Faculdade Adventista de São Paulo do Curso de Bacharelado em Sistemas de Informação, sob orientação do Prof. Dr. Fuad Gattaz Sobrinho.
HORTOLÂNDIA 2013
Trabalho de Conclusão de Curso da Faculdade Adventista de São Paulo, do curso
de Bacharelado em Sistemas de Informação, apresentado e aprovado em (dia) de
19 de junho de 2013.
Prof. Dr. Fuad Gattaz Sobrinho
Prof. Mr. Adriana Aparecida Carnevalli Demetrio
Prof. Mr. Júlio César de Lemos
Dedicado a Deus, à família e a todos que
contribuíram para que este trabalho pudesse
ser concretizado.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus por ter nos concedido o privilégio de concluir o
Curso de Bacharelado em Sistemas de Informação no Instituto Adventista de São
Paulo, assim como por prover saúde, condições financeiras e pessoas amigas para
nos apoiar.
Agradecemos a nossa família em especial. Eu, Jéssica C. Silva, agradeço a meu
pai, Sr. José A. Silva, a meu marido, Tadeu A. L. S. Gessoli, a minha avó, Sra. Aurea
E. C. Silva, a meu avô, Sr. Geraldo C. Cruz, a minha mãe, Sra. Márcia C. Silva, a
meu irmão, William E. Silva e a minha irmã, Mirielle M. Silva, por terem influenciado
direta e indiretamente, desde o que diz respeito aos princípios morais até ao apoio
nos momentos difíceis. Também eu, Clotilde L. Santos, agradeço a minha mãe, Sra.
Neuza S. Silva, e a meu pai, Sr. Edson L. Correia, meus irmãos, e meu noivo, Luiz
H. Gotti, pela formação caráter e princípios, pelo apoio e ajuda a cada barreira a
superar, e tomando as decisões corretas.
Agradecemos especificamente à Fundação CPqD – Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento em Telecomunicações, pela idealização “Smart Grid”, de onde
surgiu nosso interesse em aprofundar o conhecimento, que culminou na criação da
presente monografia e de artigos referentes ao assunto Prospecção Tecnológica do
Compartilhamento de Receita das Redes Inteligentes. Agradecemos a todos os
colaboradores que juntos constituem o CPqD e, especialmente, a Oclair Prado,
Edson Kowask Bezerra, José Felício Frezza, Lara Schibelsky Godoy Piccolo,
Elisabete da Fonseca, Juliana Cristina Fernandes Pereira, Rafael Faria de Carvalho,
Sofia Perpetuo Cunha e Tadeu Aparecido L. Secco Gessoli.
Agradecemos a Odair Marcondes por compartilhar os seus conhecimentos técnicos
e pontos de vista diversificados de Smart Grid conosco.
Agradecemos ao Instituto Adventista de São Paulo, na pessoa de cada profissional
que nos ajudou e nos atendeu sempre prontamente, desde a recepcionista até
nossa querida Coordenadora, Encarnação de Lourdes Bassoli Andreo Gonçalves,
aos professores que com muita paciência nos ensinaram que uma grande muralha
sempre começa com a primeira pedra. A eles, Adriana Aparecida Carnevalli
Demetrio e Fuad Gataz Sobrinho, somos especialmente gratas por cada etapa
vencida.
EPÍGRAFE
“Não é apenas como general que se
conquista o mundo, subjugando-o, mas
também como filósofo, penetrando nele, e
como artista, acolhendo-o em si e recriando-
o.” (Christian Hebbel).
RESUMO
O conceito de compartilhamento de receita das redes inteligentes é tão importante como a convergência de prestação de serviços e produtos baseados nas leis estabelecidas, utilizando-se apenas um canal de transmissão e de tarifação, telefonia, TV digital, Internet banda larga e energia elétrica. Estes parâmetros são pontos chaves para a iniciativa de regras e definições que serão implantadas no medidor inteligente e sistemas atrelados a rede de comunicação entre os diversos recursos de infraestruturas utilizados na integração das tecnologias, o que contribui na formação das chamadas redes elétricas inteligentes – Smart Grids. A análise panorâmica do sistema de distribuição de energia elétrica atual e a identificação de seus déficits relatam as consequências e os prejuízos do atual quadro de distribuição de energia elétrica no Brasil e mostram os pontos a serem reformulados para que as necessidades básicas de abastecimento sejam sanadas, bem como as redes inteligentes sejam implantadas. O principal problema é a ambiguidade e falta de completeza na representação do processos de um sistema de produção para se desenvolver os medidores para que sendo processados respeitem o contexto, a eficácia e a eficiência da rede inteligente (Smart Grid). Esta representação servirá para o compartilhamento da receita e no desenvolvimento dos medidores. Fatores de riscos também são determinantes para o sucesso ou fracasso de um projeto, não sendo diferente para as redes inteligentes. Novos sistemas de medição de energia elétrica, vulnerabilidade de dados, entre outros pontos, são abordados com cautela, ainda se fazendo necessária a realização de mais estudos a este respeito. O posicionamento do Brasil diante da tecnologia Smart Grid e as medidas que precisam ser tomadas para que as redes inteligentes sejam uma realidade para a população já começaram a ser implementadas em algumas regiões do Brasil. No entanto, são necessários mais esforços, tendo em vista que países desenvolvidos já estão injetando recursos nesta área, visando o que este novo sistema de distribuição de energia representará para a economia. Como consequência, as redes inteligentes impactarão no desenvolvimento socioeconômico do país, trazendo emprego e melhor qualidade de vida para a população, contribuindo para a informatização e a inclusão digital. Palavras-chaves: energia elétrica; comunicações através de linha de força; redes inteligentes; medidor inteligente.
ABSTRACT The concept of revenue sharing of smart grids is as important as the convergence of services and products based on the laws offered using only one transmission channel and charging, telephony, digital TV, broadband Internet and electricity. These parameters are key points for the initiative of rules and definitions that will be deployed on the smart meter systems linked to communication network between the various resources infrastructures used in integration of technologies, which contributes to the formation of so-called smart grids. The panoramic analysis of the distribution system and current electricity identify their deficits reported consequences and losses of the current framework for electricity distribution in Brazil and the link points to reformulate so that the basic needs of supply to be remedied and smart grids are deployed. The main issue is the ambiguity and lack of completeness of representation procedures a production system to develop gauges for being processed respect the context, the effectiveness and efficiency of the smart grid. This representation will serve to revenue sharing and the development of the meters. Risk factors are also critical for the success or failure of a project, no different for smart grids. New measurement system electricity, vulnerability data, among others, is addressed cautiously, still making necessary to perform further studies in this regard. The position of Brazil on the Smart Grid technology and measures need to be taken so that smart grids are a reality for population already being implemented in some regions of Brazil. However further efforts are needed, given that countries injecting resources are already developed in this area, in order that this new Power distribution system to represent the economy. As consequently, the smart grid will impact on the socioeconomic development the country, bringing employment and better quality of life for the population, contributing to the computerization and digital inclusion. Keywords: electric power; power line communication; smart grid; smart meter.
Lista de Ilustrações
Figura 3: Corpo humano observado à distância ........................................................ 21
Figura 4: Subsistemas do corpo humano – Corpo observado a distância ................ 22
Figura 5: As três fatias da visão desse documento ................................................... 23
Figura 6: Poste quebrado – Cenário atual ................................................................. 25
Figura 7: Poste caído – Cenário Smart Grid.............................................................. 26
Figura 8: Power Line Communication ....................................................................... 33
Figura 9: Smart Meters X Medidores de Energia elétrica .......................................... 35
Figura 10: Novo modelo de distribuição de energia das redes inteligentes .............. 37
Figura11: Gerenciamento de Comunicação de Rede do Medidor Inteligente ........... 39
Figura 12: Camadas de soluções tecnológicas M2M e Telemetria. .......................... 41
Figura 13: Arquitetura simples M2M e Telemetria ..................................................... 43
Figura 14: Convergência na prestação de serviços – Comparação da rede
convencional X Smart Grid ........................................................................................ 47
Figura 15: Processo de Gestão de produtos e serviços da Smart Grid ..................... 49
Figura 16: Modelo de Prestação de serviços das redes inteligentes ........................ 58
Lista de Abreviaturas
ANEEL: Agência Nacional de Energia Elétrica
ANATEL: Agência Nacional de Telecomunicações
CEMIG: Companhia Energética de Minas Gerais S.A.
IASP: Instituto Adventista de São Paulo
LIGHT: Light Serviços de Eletricidade S.A.
M2M: Machine-to-Machine
PLC: Power Line Communication
TIC: Tecnologias da Informação e Comunicação
Sumário
1 INTRODUÇÃO ÀS REDES INTELIGENTES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA
ELÉTRICA E COMPARTILHAMENTO DE RECEITA ............................................... 13
2 METODOLOGIA ............................................................................................... 18
3 DESENVOLVIMENTO CENTRADO EM COMPARTILHAMENTO DE RECEITA
E O CENÁRIO DAS REDES INTELIGENTES .......................................................... 20
3.1 TÉCNICAS DE GERENCIAMENTO CONCEITUAL ........................................ 23
3.1.1 REGULAMENTAÇÃO .................................................................................. 30
3.1.2 ATRATIVO COMERCIAL ............................................................................. 31
3.1.3 POWER LINE COMMUNICATION: INTEGRAÇÃO COM AS REDES
INTELIGENTES ........................................................................................................ 32
3.1.4 OS MEDIDORES INTELIGENTES............................................................... 35
3.1.5 AS TECNOLOGIAS WiMAX, 4G E 5G, SER UMA AMEAÇA AO PLC? ...... 37
3.1.6 SOLUÇÕES DE M2M E TELEMETRIA APLICADAS NO PLC, WiMAX, 4G E
5G UTILIZANDO OS MEDIDOR INTELIGENTE ....................................................... 41
3.2 COMPARTILHAMENTO DE RECEITA: DESAFIOS E OPORTUNIDADES DO
CENÁRIO TARIFÁRIO .............................................................................................. 43
3.2.1 MODELOS DE COBRANÇAS DE FATURAMENTO DE ENERGIA
ELÉTRICA INTELIGENTE ........................................................................................ 51
3.2.2 VISÃO SISTÊMICA DAS REDES INTELIGENTES...................................... 55
3.2.1 DESAFIOS E RISCOS COM A IMPLANTAÇÃO DOS NOVOS RECURSOS
COM AS REDES INTELIGENTES ............................................................................ 60
3.3 REDES INTELIGENTES PARA O BEM COMUM DA POPULAÇÃO .............. 64
3.3.1 O CONSUMIDOR E AS REDES INTELIGENTES ....................................... 67
3.3.2 AS REDES INTELIGENTES TRARÃO FACILIDADES NA INCLUSÃO
DIGITAL .................................................................................................................... 69
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 71
5 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 74
13
1 INTRODUÇÃO ÀS REDES INTELIGENTES DE DISTRIBUIÇÃO
DE ENERGIA ELÉTRICA E COMPARTILHAMENTO DE
RECEITA
Este projeto é embasado em pesquisas e explana o conceito de Smart
Grid ou redes elétricas inteligentes, mostrando de forma objetiva sua proposta, bem
como seus conceitos, suas áreas de implementação e suas funcionalidades,
voltadas ao processo de adaptação e modernização das redes elétricas atuais,
seguindo critérios de otimização de recursos, eficiência, sustentabilidade,
capacidade e confiabilidade.
As redes inteligentes têm na convergência de produtos e serviços uma de
suas principais características, a agregação de funcionalidades em um único canal.
A rede trará um grande desempenho de qualidade de fornecimento e alto alcance
em termos de cobertura, como, por exemplo, TV a cabo, Internet banda larga,
telefonia e uma pluralidade de fontes de energia, o que abrirá um leque muito
grande para as energias renováveis.
Outro foco é a infraestrutura voltada ao bem comum da população. Antes,
as tecnologias eram consideradas inacessíveis por questões monetárias, ou falta de
alcance de redes variadas, agora se tornam acessíveis pelo fato de poderem ser
barateadas, e sua extensão de rede, muito mais abrangente e inteligente, pois,
haverá uma única rede sendo suficiente para todos os serviços.
Isso trará potencialidade na manutenção da rede e qualidade na melhoria
dos serviços prestados para a população. Em consequência, irá trazer à população
a inclusão tecnológica e social em alta escala, além de contribuir para a formação de
pessoas mais bem informadas.
As redes inteligentes, possuirão um modelo de compartilhamento de
receita integrado. Ou seja, podendo haver diversos serviços descriminados em uma
única conta, facilitando assim, a forma de pagamento. Trata-se de uma forma de
convênio vantajoso tanto para a concessionária quanto para o consumidor, visto que
os lançamentos de produtos e serviços são concentrados em apenas um “lugar”,
14
facilitando assim sua administração para pagamento, para negociação e para
acompanhamento.
A receita compartilhada das redes inteligentes, consiste na cobrança
baseada em leis levando em consideração o consumidor e suas classes sociais,
essa cobrança será feita de maneira diferente do que acontece no sistema atual, e
os medidores farão o mapeamento do consumo em cada estabelecimento.
Hoje a cobrança da energia elétrica é voltada para grupos de
consumidores e empresas. No entanto, as considerações usadas para o calculo do
medidor inteligente em cada posto de consumo, baseia-se nas distintas aplicações
tarifárias, ponderando as diferentes classes sociais de cada consumidor ou
empresa.
Essa cobrança inteligente, possuirá o detalhamento do consumo do uso
de energia e o detalhamento do uso dos serviços e produtos oferecidos na rede e
usados pelo consumidor ou empresa. Isso será feito em tempo real, e todo o fluxo
do processo de faturamento das redes inteligentes será orientado a atividade,
colocando o medidor no resultado, para comprometer a entrega de ambas as partes.
A isenção da cobrança do equipamento medidor deverá estar na mão do
governo. Com isso, hoje os medidores inteligentes possuem um custo muito alto
para serem aplicados em todos os pontos de consumos ou vendidos para os
consumidores.
Os medidores analógicos estão baseados na cobrança fixa e por grupos,
isso muda com a chegada do medidor inteligente. Além da forma de cobrança
passar por mudanças, toda a infraestrutura terá de ser reavaliada e modificada
atendendo o novo mecanismo de transmissão de energia e informação. Contudo,
isso é um problema tecnológico, inclusive a o novo conceito de cobrança, conforme
apresenta a Figura 1.
15
Figura 1 - Modelo de comunicação entre medidor e a distribuidora de energia
A lei é referência das redes inteligentes e para o seu compartilhamento de
receita deve-se ter a cobrança pela sincronia dos elementos das regências,
insumos, infraestrutura e resultado.
O smart grid é uma rede multidimensional, de valores adicionados à
organizações sociais utilizando-se de protocolos (conteúdo, interface, sistema e
transmissão) multiplataformas em sincronia e associado a um determinado
composto.
As redes inteligentes também contribuirão para a modernização da rede
de distribuição de energia, fazendo com que o país ocupe uma posição competitiva
diante de um mercado globalizado. Se forem estabelecidos processos em três
segmentos, basicamente seriam: Serviços e Produtos, Gerenciamento e
Infraestrutura, conforme mostra a Figura 2 a seguir.
16
Figura 2 - Segmentos da Smart Grid
Serviços e Produtos
Os serviços e produtos mencionados neste documento são de comunicação
de dados, transmissão das redes elétricas, telecomunicações e entregas, através da
tecnologia de distribuição das redes analógicas e digitais.
Através da utilização do sistema de serviço de transmissões de processos de
localização eletrônicas e elétricas que utiliza meios de comunicação digital e
analógica de sinais, como Internet, vídeo e voz, empregando a tomada que liga os
eletrodomésticos como um ponto de rede de dados, por exemplo, para uma
provedora de Internet ou de TV Digital.
17
Gerenciamento
São considerados gerenciamentos os tipos de controles para objetos que
recebem monitoramento em seu plano estrutural com proteção física e lógica em
uma rede, podendo ser repartidos em vários ambientes geográficos próximos ou
não. Os gerenciamentos mencionados são sensores e medidores inteligentes de
energia elétrica, os chamados Smart Meters.
Infraestrutura
Infraestrutura, neste caso, basicamente aborda um conjunto de elementos
estruturais que emolduram e permitem estruturação da rede elétrica e de
telecomunicações, podendo também ser conhecida por designar as tecnologias da
informação, canais de comunicação formais ou informais, infraestrutura de
desenvolvimento de software, de redes políticas e de redes sociais.
As infraestruturas citadas neste documento são os elementos de geração e
distribuição de energia.
18
2 METODOLOGIA
Através do método indutivo ou indução, foi dado um raciocínio considerando um
número particular de casos onde foi concluída uma verdade geral sobre o
compartilhamento de receita das redes inteligentes para a fundamentação deste
documento.
No entanto, esta é uma pesquisa científica baseada no levantamento de dados e
hipóteses, problemas e possíveis soluções, partindo de questões reservadas e
isoladas, para uma aplicação ampliada do conceito de solução voltado as
tecnologias das redes inteligentes.
Para o desenho do processo das redes inteligentes baseado na visão de
distribuição do serviço e produto, foi utilizada a ferramenta de processos PArchitect,
conforme explica Gattaz (2001) e Sobrinho (2001 e 2013).
No entendimento e elaboração de processos foi buscado entendimento baseado
na estratégia de projetos de pesquisas apontados por Gil (2012).
Para a metodologia do trabalho, buscou-se entendimento dos métodos
explicados por Marconi e Lakatos (2000, 2004 e 2011).
Observando estes dois extremos, além dos vários fatores que diferenciam o
cenário atual brasileiro, com cenário mundial, podem é possível definir um conceito
funcional, enquadrando a possibilidade de implantação das redes inteligentes no
Brasil, apontando conceitos em princípio voltados para a comodidade dos
brasileiros, a confiabilidade do abastecimento da energia elétrica, e a
competitividade brasileira perante o mundo.
Redes inteligentes é um tema que vem sendo discutido há cerca de dez anos
apenas, e, assim sendo, o referido tema, Prospecção tecnológica do
compartilhamento de receita das redes inteligentes, é ainda mais recente dentro do
novo conceito de redes inteligentes.
Assim, muitos artigos foram publicados, com diferentes pontos de vista e
também de várias fontes e lugares. Tendo isso em vista, a pesquisa sobre o
19
conceito de compartilhamento de receita teve como base as várias áreas do
conhecimento através de documentos, sendo que as normas de aplicação foram
decisivas quando repensadas, o que pôde dar impulso ao presente trabalho de
pesquisa.
20
3 DESENVOLVIMENTO CENTRADO EM COMPARTILHAMENTO
DE RECEITA E O CENÁRIO DAS REDES INTELIGENTES
Grid pode ser traduzido por grade ou rede. Para fazer uma analogia, uma rede
pode ser de pescaria, de comunicação com um conjunto de nós ou componentes
interligados, assim como também pode ser elétrica, com postes, transformadores e
outros elementos de um sistema de distribuição de energia elétrica.
Neste caso será chamada de grid de energia elétrica, desprovida de inteligência.
Sendo assim, quando uma falha ocorre em um ponto, todo o sistema irá sentir seus
efeitos. Se a rede fosse inteligente, suas tecnologias integradas amenizariam o
impacto das consequências da falha.
O fato é que diante da possibilidade de ocorrência de falhas em diferentes
cenários, sem uma rede inteligente o sistema todo sentiria o efeito de pequenas
falhas, como no caso de um transformador explodir, um poste ser danificado ou um
gerador de uma usina hidrelétrica parar de funcionar por algumas horas.
Smart pode ser traduzido por esperto ou inteligente. Alguém ou algo inteligente é
capaz de analisar informações e também deve chegar a alguma conclusão após
essa análise, e, quando recebe uma parte pequena de informações, consegue
chegar a grandes ou expressivos resultados, normalmente surpreendendo as
pessoas a sua volta com os resultados alcançados.
Conforme explicado em Ampla (2012) Smart Grid é um conceito resultante da
integração de sistemas gerenciais que operam através das redes, buscando e
levando informações em cada um de seus nós, informações imediatas para
resultado em tempo real. Um sistema é muito mais do que uma rede elétrica, um
sistema pode conter uma rede em sua infraestrutura.
As redes inteligentes são complexas porque são compostas de vários
subsistemas diferentes que interligam pessoas, processos e tecnologias a um
mesmo objetivo. Baseado em Bourscheit (2012), essas redes inteligentes, em sua
essência, são formadas pela integração de TICs (Tecnologias da Informação e
21
Comunicação) aos sistemas elétricos. Elas detectam de maneira independente
falhas ou alterações na transmissão de energia e se autoconfiguram por meio de
sistemas de infraestrutura de rede automática que se comunicam.
Figura 1: Corpo humano observado à distância
Fonte: Clip-art Word (2010)
Um exemplo é o corpo humano, que parece simples quando observado a certa
distância, conforme Figura 3, porém, quando se analisa internamente percebe-se
que é muito complexo porque é composto de vários subsistemas, como: sistema
respiratório que é diferente do sistema circulatório e assim sucessivamente,
conforme Figura 3. A maioria desses subsistemas são interligados e
interdependentes.
22
Figura 2: Subsistemas do corpo humano – Corpo obser vado a distância
Fonte: http://www.auladeanatomia.com/site/
A Figura 4 mostra o corpo humano que, em uma visão aprofundada, é
composto de três partes diferentes, ossos, músculos e veias, sendo que cada uma
dessas partes forma um subsistema.
Logo, pode-se dizer que a Figura 5 ilustra o tripé de definição das redes
inteligentes, a partir do qual será abordado o assunto como um todo e mais
especificamente o compartilhamento de receita.
23
Figura 3: As três fatias da visão desse documento
3.1 TÉCNICAS DE GERENCIAMENTO CONCEITUAL
Conforme explica Tecmundo (2009), smart grid (ou redes inteligentes) é um
novo conceito totalmente inovador dentro do ramo de fornecimento de energia
elétrica.
O termo Smart Grid foi usado pela primeira vez em um artigo publicado na
revista IEEE P&E, por S. Massoud Amin e Bruce F. Wollenberg (2005), com o título
de “Toward a Smart grid: power delivery for the 21st century””. Muitas definições
foram lançadas no mercado, porém, o que é comum a todas é o fato de as redes
que transportam energia serem utilizadas também para transportar dados para que
possa haver comunicação.
Os dados possivelmente enviados por essas redes são tratados e transformados
em informação para que possam servir de base para auxiliar no controle e na
operação do sistema como um todo.
24
No entanto, para que seja possível a implementação da metodologia conforme
Toledo (2012), é necessário que haja toda uma infraestrutura, que, por sua vez,
implica a modernização de toda a rede elétrica, por meio do desenvolvimento e da
implantação de software, no que diz respeito à sua capacidade de processar os
dados captados – ponto-chave no conceito de redes inteligentes –, e que se
modifique a forma de comercialização para que se obtenha maior adesão por parte
de usuários.
Nesse processo, alguns pontos terão que ser levados em conta e tratados de
forma cautelosa para que o projeto represente uma modernização na rede elétrica
brasileira: confiabilidade; eficiência; segurança; aspectos ambientais;
competitividade.
O primeiro passo que o governo brasileiro está tomando considerando-se a
implantação das redes inteligentes é a substituição de relógios de luz por medidores
eletrônicos, ou Smart Meters. Os Smart Meters terão uma nova utilidade além
daquele antigo pensamento de apenas medir a quantidade de energia gasta.
Os medidores inteligentes possuem uma conexão de transmissão de dados de
consumo para as distribuidoras. Além do consumo, a tecnologia também trará uma
informação muito importante: o desempenho da energia – fator que será decisivo
para um futuro traçado de meta, cujo objetivo é melhorar o desempenho no
fornecimento energético, através do reconhecimento de pontos com falhas, sejam
elas com excesso ou falta de abastecimento.
De início, as redes inteligentes terão maior importância e visibilidade para o
sistema de distribuição de energia elétrica. Mas a tecnologia é apenas um dos
muitos sistemas envolvidos. Existe também o sistema de medição de consumo de
energia elétrica, o sistema de faturamento de energia elétrica, o sistema de
supervisão de energia elétrica.
Além do setor energético, existem outras áreas que disponibilizam serviços
através de várias tecnologias, as quais serão abordadas mais adiante, que passarão
25
a utilizar a infraestrutura de boa qualidade da rede inteligente para oferecer seus
produtos. A dimensão deste assunto é no mínimo sem precedentes.
A seguir, serão apresentadas as Figuras 6 e 7, de maneira comparativa a um
evento de falha no abastecimento de energia panorâmica, mostrando o cenário atual
e o cenário com as redes inteligentes.
Como se pode observar, no cenário atual, sem as redes inteligentes, quando há
algum evento que causa a falta de energia em uma determinada área, toda a área é
afetada, sendo que a falha só pode ser reparada após a chegada dos técnicos da
concessionária para efetivar o ligamento do ponto.
Figura 4: Poste quebrado – Cenário atual
Fonte: Rafael Faria Carvalho (2013)
As reses inteligentes poderão apresentar características de um conjunto
complexo e harmônico de muitos subsistemas com inteligência suficiente para
detectar falhas e outros tipos de problema.
26
Haverá também meios com capacidade para tomar ações que minimizarão os
efeitos das falhas em sua área de atuação. Como mostra a Figura 6, por exemplo,
quando um veículo desgovernado bater em um poste e danificar um transformador,
o sistema deverá ser capaz de detectar rapidamente este fato e também deverá
buscar maneiras de montar rotas estratégicas para que a energia chegue ao máximo
de unidades consumidoras próximas ao evento da falha.
Figura 5: Poste caído – Cenário Smart Grid
Fonte: Rafael Faria Carvalho (2013)
Atualmente, quando ocorre uma interrupção no fornecimento de energia elétrica,
é necessário entrar em contato com a concessionária fornecedora de energia e
informar a falha, para que seja realizado o reparo.
Já com a rede inteligente, quando a falha ocorrer, a concessionária fornecedora
será informada em tempo real através do sistema de gerência da rede, melhorando
o tempo hábil para atendimento e reparo da rede. Outro possível exemplo é a
ocorrência de uma falha em um ponto da rede, em que uma grande área seja
afetada. Nesse caso, o sistema reconhece o problema e refaz a rota de
abastecimento, diminuindo assim o impacto da falha.
27
Considerando ainda a segurança dos equipamentos que compõem a rede
elétrica, a rede inteligente, através de sensores instalados de forma estratégica,
pode inibir a ação de ladrões e vândalos, melhorando ainda mais um aspecto do
fornecimento de energia elétrica.
Com isso, os aparelhos domésticos e industriais serão ainda mais eficientes e
inteligentes. Uma funcionalidade muito viável como forma de racionamento de
energia diz respeito à possibilidade de programar os aparelhos domésticos e
industriais para serem ligados em horários em que a energia é mais barata. Além
disso, existe a possibilidade de mensurar quanto aquele equipamento gasta de
energia por mês, o que é impossível nos dias atuais, com os sistemas de medição
tradicionais. Assim como na telefonia já existem horários de tarifas mais baratas, ou
mais caras, de telefonia, de acordo com o fluxo de demanda, assim será com as
redes inteligentes, o que gerará um novo perfil de consumidor – aqueles que optam
pelo consumo consciente.
As redes inteligentes incluem conceitos tecnológicos baseados nas tecnologias de
automação, computação e comunicação para monitoração e controle da rede
elétrica, que permitem a implantação de estratégias de controle e melhoramento da
rede de forma a ser apresentado um novo modelo de fornecimento de energia.
Atualmente é utilizado um meio de comunicação de mão única, das redes saindo
das empresas geradoras de energia para as residências. Com a rede inteligente, os
consumidores e as concessionárias terão um meio de comunicação ainda mais fácil.
Os medidores, Smart Meters, transmitirão os dados e facilitarão a contagem de
consumo de energia, mitigando os furtos de energia e as cobranças indevidas,
causadas por fatores como contagem incorreta do volume gasto de energia. Esses
dados chegarão ao consumidor com todo o detalhamento necessário para que ele
possua um controle eficaz de seus gastos com energia elétrica. O consumidor terá
conhecimento inclusive de qual equipamento está consumindo mais energia e qual
horário será mais favorável à utilização deste equipamento (com maior economia de
energia).
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Desse modo, será mais fácil controlar e melhorar o uso de energia, possibilitando o
acompanhamento de possíveis alterações dos gastos de energia no decorrer do dia
e o conhecimento do horário de uso que consome mais energia.
Haverá diversos meios de comunicação para consultar as informações relacionadas
ao consumo e os gastos de energia, como, por exemplo, através da TV digital, de
celulares e da própria Internet. No caso de queda de energia ou defeito em algum
ponto de transmissão, as concessionárias terão acesso ao controle mais
eficazmente, pois os sensores avisarão ou, até mesmo antes da falha, apresentarão
um índice de alto risco de queda de energia no possível ponto de falha. Assim, com
a ajuda dos meios de comunicação, as concessionárias poderão informar o
problema ocorrido em determinada área aos consumidores envolvidos. Os pontos
inconsistentes poderão ser solucionados automaticamente diminuindo o período de
falta de energia e impedindo que o problema se expanda.
Outro ponto interessante é a permissão de uso de energias renováveis que gerará
ainda mais economia e dará liberdade para o consumidor gerar energia utilizando,
por exemplo, a energia solar e a eólica. Até os carros serão preparados e
melhorados para receberem abastecimento elétrico em casa, trazendo uma nova
realidade para as pessoas e diminuindo o uso de combustíveis (CEMIG, 2012).
Algumas considerações do projeto que representam a modernidade na rede elétrica
brasileira: confiabilidade, eficiência, segurança, fatores ambientais e competitividade.
EVOLUÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA
Conforme explica CPFL (2012), desde a pré-história, os homens têm feito
descobertas e inventos que ajudaram na evolução dos seres humanos, que podem
ser percebidas por meio de melhorias em: alimentação, segurança, conforto e até na
diminuição de esforços com equipamentos altamente sofisticados e que não
necessitam de praticamente nenhuma interação humana. Foi assim com a
descoberta do fogo, da roda, das possibilidades de uso da força da água e do vento
como fontes renováveis de energia e que não degradam o meio ambiente. O homem
domesticou cavalos e bois para auxiliá-lo em suas tarefas que exigiam muita força.
29
Depois disso, o homem começou a perceber a necessidade de fabricação em
maior escala para otimizar os seus lucros. Começou, então, a era da revolução
industrial, e com ela, as máquinas a vapor.
Após as máquinas a vapor, surgiu a necessidade de encontrar outras fontes
de combustível, que até hoje são responsáveis por intensas pesquisas de evolução
e descobrimento de novas fontes. Em paralelo, a energia elétrica foi se mostrando
de suma importância na vida da população.
Hoje com o uso contínuo da energia elétrica, a humanidade, com exceção de
poucas pessoas, tem-se mostrado totalmente dependente dela. Em consequência, a
falta de energia elétrica gera prejuízos em alta escala.
Em 1802 Thomas Edison inventou a lâmpada. De lá para cá pouco se tem
mudado no conceito de transmissão de energia elétrica. Por outro lado, de 25 anos
pra cá, a população tem evoluído muito e se aglomerado em grandes centros
urbanos.
O fato de que há um aumento muito rápido na densidade demográfica em
centros urbanos, e as redes de distribuição energia elétrica não acompanharam o
mesmo ritmo da demanda, demonstra a necessidade de uma inovação em todo o
setor.
Por outro lado, tem-se uma esperança nas tecnologias voltadas às
telecomunicações para as redes elétricas, que juntas estão apontando para um
marco na história da energia elétrica. Tal transformação representa um novo
horizonte para a então estagnada rede elétrica atual, tornando-a integrada,
inteligente e interligada a outras tecnologias, como a rede de telecomunicação.
Porém, a distribuição de energia e o compartilhamento de receita da rede
inteligente ainda necessitam de estudos avançados em áreas do conhecimento, tais
como engenharia, tecnologia, telecomunicações entre outras.
A tecnologia da informação é hoje o que a eletricidade foi na Era Industrial,
em razão de sua capacidade de distribuir a força da informação por todo o domínio
30
da atividade humana. “A Galáxia Internet: reflexões sobre a Internet, negócios e a
sociedade, 7st (2003)”.
Com essa afirmação, é demonstrada a necessidade de a tecnologia ser
embasada dentro da energia elétrica, para que se obtenha de fato uma revolução
nesta área tão precária.
3.1.1 REGULAMENTAÇÃO
• ANATEL
Segundo a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL, 2013)
Resolução nº527/2009, foi aprovado o uso da tecnologia PLC, através de condições
de uso de sistemas de banda larga por intermédio de redes de energia elétrica
(BPL), definindo a zona entre 1.705 kHz e 50 MHz para diligência.
Observando a regra, entende-se que foi estipulado um limite das "radiações
indesejadas", para frequências abaixo de 30 MHz, e os filtros para evitar
interferências devem ser capazes de atenuar as radiações indesejadas a um nível
de, pelo menos, 20 dB abaixo dos limites especificados, e para frequências acima de
30 MHz, o nível mínimo é de 10 dB abaixo dos limites do regulamento.
Pela regra da Anatel, o sistema deverá dispor de um mecanismo que
possibilite desligar, remotamente, a partir de uma central de controle, a unidade
causadora de interferência prejudicial, caso outra técnica de mitigação não alcance o
resultado esperado, o que exigirá autorização do Serviço de Comunicação
Multimídia ou do Serviço Limitado Privado.
• ANEEL
Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2012). Foi
aprovada a Resolução nº 375/2009, que regulamenta o serviço de banda larga
através da rede elétrica, para que este possa ser comercializado no país. A ANEEL
é responsável por administrar a relação entre os serviços e produtos relacionados às
redes elétricas.
31
Com isso, a principal vantagem é de que o PLC deva causar impacto positivo
no fornecimento e na qualidade da energia elétrica. Além disso, as concessionárias
do setor não poderão atuar diretamente na oferta de banda larga, mas deverão criar
uma empresa à parte ou firmar contratos de compartilhamento de rede com as
prestadoras do serviço e produtos de internet e outros que forem oferecidos através
do meio de tecnologia PLC.
O regulamento da agência diz que as concessionárias de energia elétrica
poderão vender banda larga e também televisão por assinatura através da
eletricidade, porém, essas empresas não poderão permitir que a qualidade do
fornecimento de energia elétrica seja prejudicada.
A ANEEL também informa que há necessidade de provedores e serviços, e
que parte dos ganhos obtidos pelas concessionárias de energia elétrica será levada
em conta durante os reajustes periódicos da tarifa da eletricidade, o que poderá
causar uma queda no preço de fornecimento de energia elétrica.
3.1.2 ATRATIVO COMERCIAL
A competitividade comercial no mundo globalizado tem criado um novo perfil
de empresas, que analisam e levam em consideração aspectos específicos para a
implantação de uma indústria em uma região.
As organizações visam metas, lucros, e sustentabilidade no mercado atual, e
para atingir estes objetivos é analisada a concessão de benefícios e incentivos
fiscais. Há requisitos qualificadores para que uma região seja considerada adequada
para implantação de uma empresa, entre eles: acesso rápido e facilitado de
rodovias, aeroportos, portos náuticos, ferrovias, presença de mão de obra
especializada em uma determinada região, espaço físico, abastecimento energético
e infraestrutura.
O aspecto do abastecimento energético, muitas vezes, é um ponto decisivo
para a definição da escolha da região para ser implantada uma empresa. Com as
redes inteligentes, haverá uma boa contribuição na decisão da escolha de várias
empresas em favor da região que possuir esta nova tecnologia. Tendo em vista a
32
melhora na rede de distribuição de energia elétrica, e o sistema de gerenciamento
de toda a rede inteligente.
Conclui-se então que as redes inteligentes virão apenas somar ao cenário
brasileiro de indústria, mudando um requisito desfavorável, por vários momentos na
história, para um fator atrativo, que será de total acessibilidade de informação e
gerenciamento do abastecimento energético A qualidade de abastecimento garantirá
a melhoria contínua em relação às falhas de abastecimento energético, com a
correção das poucas vezes em que estas ocorrerem, pelo fato do redirecionamento
de dados, informação da rede em tempo real e manutenção remota da rede.
3.1.3 POWER LINE COMMUNICATION: INTEGRAÇÃO COM AS R EDES
INTELIGENTES
A tecnologia Smart Grid já é uma realidade cada vez mais próxima do
cotidiano dos brasileiros, o que melhorará, e muito, o desempenho energético do
país e proporcionará o aumento de sua competitividade econômica no âmbito
mundial. Para tanto, é importante integrar novas tecnologias para que as redes
inteligentes sejam cada vez mais funcionais. Para tanto, uma possibilidade
inovadora é sua integração com a tecnologia PLC, também conhecida como
comunicação através de linha de força, em infraestrutura de redes elétricas
conforme mostra a Figura 8.
33
Figura 6: Power Line Communication
Fonte: http://plugtek.com/networking-comparison-tut orial.shtml
Segundo a TELECO, a importância do PLC no mundo está crescendo, pois,
em 2004, houve mais de 100 iniciativas, em mais de 40 países e 600 empresas. Em
2001 e 2003, várias tentativas de produção tiveram resultados com a tecnologia
PLC, gerando requisitos para determinar uma imagem comercial.
No Brasil, o PLC é uma opção para a inclusão social, conforme expressam as
duas empresas governamentais, a Agência Nacional de Telecomunicações
(ANATEL) e da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Segundo Carvalho e Alexandria (2011) há dois tipos de PLC, a Indoor e a
Outdoor. A transmissão Indoor consiste em uma transmissão realizada usando a
rede elétrica interna de um apartamento ou de um prédio. A transmissão Outdoor é
uma transmissão que consiste na realização de uso da rede pública exterior de
energia elétrica.
Carvalho e Alexandria (2011) afirmam também que a junção do fio de energia
elétrica com o fio de rede de Internet pode ocorrer pelo fato de os dois sistemas
usarem diferentes frequências. A frequência dos sinais de comunicação de dados é
Formatado: Fonte: 9 pt, Negrito,Inglês (EUA)
Código de campo alterado
Formatado: Fonte: 9 pt, Negrito,Inglês (EUA)
Código de campo alterado
34
da ordem de milhares de Hz [5] (1 a 30 MHz), e a energia elétrica é da ordem de
dezenas Hz (50 a 60 Hz). Contudo, concluem que os dois sinais podem conviver
juntos e que, até mesmo na falta de energia elétrica, o sinal da rede PLC não será
interrompido.
Um dos atrativos para o uso do PLC, segundo mostram Carvalho e Alexandria
(2011), é que qualquer ponto de energia elétrica é um potencial ponto da rede PLC.
Para usar a rede de dados do PLC, basta conectar seu equipamento, por exemplo,
um modem à tomada.
Tipos de serviços oferecidos pela rede PLC:
• Acesso em Banda Larga à Internet;
• Automação Residencial;
• Monitoramento;
• Telefonia de voz sobre IP VoIP;
• Serviços de Monitoração e Vigilância;
• Serviços de Monitoramento de Trânsito (Câmeras e Comandos);
• Vídeo sob Demanda.
Estudos da TELECO (2013) mostram que na Europa foi realizada uma
pesquisa de comparação para economia, utilizando a tecnologia PLC e outras três
tecnologias de acesso banda larga, a saber ADSL, HFC e FWA.
Esses estudo também indicam que a tecnologia PLC se apresenta
economicamente competitiva e com uma forte vantagem por diminuir os custos de
equipamentos decorrente do desenvolvimento de mercado. O suporte de tensões e
sua utilização, em média na área metropolitana, torna esta relação bastante
tendenciosa.
Apesar da burocracia e disputas de interesses, o PLC é aguardado pelo
público, pois traria velocidades de pelo menos 10 Mbps a preços até 50% menores
que o DSL ou a Cabo.
Outro ponto positivo é o fato de que haverá cobertura quase total, visto que
98% das residências têm energia elétrica, o que não acontece com o serviço de
telefonia, que pelo plano de geral de metas para expansão do fornecimento do
serviço espera a chegar a 62% de alcance.
35
Conforme explica Carvalho e Alexandria (2011) os testes com o PLC no Brasil
iniciaram-se com a Cemig (MG), Copel (PR), AES Eletropaulo (SP) e Celg (GO).
3.1.4 OS MEDIDORES INTELIGENTES
Smart Meters ou Medidores Inteligentes possuem qualidade funcional e
competência de transmissão bidirecional. Trata-se de um sistema de coleta
automática de dados de medidores de energia e transferência para um sistema
concentrado de verificação de dados.
Possibilita avaliar a demanda e auxiliar na solução de erros e falhas, por meio
de recebimento e envio de informações em tempo real conforme mostra a Figura 9.
Figura 7: Smart Meters X Medidores de Energia elétr ica
Fonte http://www.tecmundo.com.br/3008-smart-grid-a- rede-eletrica-inteligente.htm
Considerando a implantação das redes elétricas inteligentes no Brasil, alguns
medidores analógicos foram substituídos por medidores eletrônicos, que passaram a
ter uma nova utilidade. Os medidores inteligentes fazem muito além do que o atual
pensamento de apenas medir a quantidade de energia gasta.
Os medidores inteligentes estarão ligados através da rede para transmitir às
concessionárias informações pertinentes ao gerenciamento da rede e ao consumo,
além de fornecer informações importantes sobre o desempenho da energia.
36
A característica dos medidores é decisiva para a implementação das redes
inteligentes, que mudarão o cenário atual e permitirão otimizar o fornecimento de
energia elétrica.
O medidor elétrico é instalado em um poste ligado à casa do consumidor por
cabos que são conectados a um mostrador (display) de leitura que fica dentro da
casa, onde o consumidor acompanha o seu consumo de energia. Este aparelho
contém um chip que registra o consumo em quilowatts e envia as informações
diretamente para o sistema da concessionária, permitindo que o consumidor tenha a
energia reestabelecida em tempo reduzido e a concessionária de energia tome as
providências em casos de queda de energia (e outros casos) sem precisar deslocar
um técnico ao local, conforme mostra a Figura 10.
37
Figura 8: Novo modelo de distribuição de energia da s redes inteligentes
A diferença entre os Smart Meters e o Relógio Medidor de energia atual é que
o relógio convencional não possui uma tecnologia que transfira a comunicação de
dados para a concessionária. É necessário que um técnico faça a leitura do
consumo registrado no relógio e informe a concessionária do que foi gasto. Já os
Smart Meters são um equipamento de medição automática, que realiza a medição e
transfere informações de medição automaticamente para a concessionária.
3.1.5 AS TECNOLOGIAS WiMAX, 4G E 5G, SER UMA AMEAÇA AO PLC?
O conceito tecnológico de rede sem fio permite aumentar a oferta de serviços
baseados na internet de alta velocidade. Com isso, as tecnologias de rede por
cabeamento como a ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), a cabo, PLC e
outras, serão apenas mais um meio de se ter a Internet. No futuro, estes meios por
cabeamento serão apenas usados na infraestrutura de distribuição e comunicação
entre os equipamentos das Operadoras da World Wide Web (Rede de Alcance
Mundial).
38
Em países como o Japão tem-se Internet por um custo muito mais acessível e
de velocidade superior ao existente no Brasil. Já com as novas tecnologias de
distribuição de rede, 4G, 5G, WiMAX e PLC, será um grande desafio para países
como o Brasil levar a infraestrutura convencional de telecomunicações a lugares
distantes, ou de relevo complicado, conforme mostra a Figura 11
39
Figura9: Gerenciamento de Comunicação de Rede do Me didor Inteligente
40
O PLC já será um grande avanço pois, os consumidores de energia elétrica
que não tem acesso à Internet terão este serviço chegando via cabo de energia. Já
a tecnologia WiMAX será um grande avanço também através da infraestrutura aérea
onde todos que possuírem um equipamento como: celular, computador, medidor
inteligente e outros, poderão reconhecer este tipo de tecnologia por quilômetros.
Muito diferente do WiFi que é por metros. A tecnologia 4G e 5G será também, um
avanço em termos de velocidade. Ou seja, o mundo caminha para que todos
possuem acesso a Internet.
Porém a baixa espessura demográfica de locais com difíceis acessos a
Internet, muitas vezes torna financeiramente inviável investir em redes com fio, de
par trançado ou cabo.
Sem contar, que sem os serviços de banda larga, os impulsos para fomentar
a inclusão digital no país, ficam seriamente incursos. Ocorrendo ausência de
potenciais no mercado para serviços como os de triple play, quem são serviço que
combina voz, dados e multimídia sob um único canal de comunicação de banda
larga
São esses aspectos que as tecnologias de banda larga sem fio assumem
importância cada vez maior, com sua rápida evolução nos últimos anos,
especialmente com a estandardização e com interoperabilidade, o que trazendo sua
adoção em todo o mundo.
As soluções para as redes inteligentes é real e imediata no mercado e pode
agilizar a chegada da próxima geração de mobilidade no país. Ansioso pelo esforço
das normalizações da Aneel, para a implantação dos medidores inteligentes, os
apagões, as reclamações dos consumidores e os próprios recursos da rede, em
virtude de atitudes ilegais de terceiros.
As concessionárias de energia elétrica estão buscando, iniciativas que
contemplem tanto a melhoria dos seus próprios recursos como o maior controle de
uso da eletricidade pelo consumidor. E este fato demonstra que a 4G ultrapassa o
mundo das telecomunicações e caminha à vias a comunicação M2M.
41
Através dos meios para as demandadas viabilizadas pelas concessionárias,
há necessidade de tecnologias que fogem dos recursos de PLC, pois necessitam de
soluções sem fio. Assim, é necessário estudos voltados a transmissão de sinais,
dados e outros, via rádio WiMAX e WiFi voltadas para as redes inteligentes.
3.1.6 SOLUÇÕES DE M2M E TELEMETRIA APLICADAS NO PLC , WiMAX,
4G E 5G UTILIZANDO OS MEDIDOR INTELIGENTE
Haverá camadas de soluções na comunicação entre medidor inteligente e o
sistema da central de distribuição de serviços oferecidos através das redes
inteligentes, conforme Figura 12 a seguir.
Figura 10: Camadas de soluções tecnológicas M2M e T elemetria.
A solução tecnológica Machine-to-Machine (M2M) é uma tecnologia que
capacita sistemas, com ou sem fio, a se comunicarem com outros dispositivos, para
assim ter controle ou visualização de indicadores.
42
O serviço M2M permite o tráfego de dados wireless para interligar sistemas e
dispositivos remotos, de forma eficaz e econômica, e assim possibilitar o
funcionamento de soluções de segurança, rastreamento, telemetria, telecomando,
etc.
Com isso, os medidores inteligentes poderão se comunicar com as centrais
de sistemas através da tecnologia M2M.
A solução tecnológica de telemetria é uma tecnologia que permite a medição
e comunicação de informações de interesse da concessionária de energia. Atuando
através de uma medição remota, o sistema que necessita de instruções e dados
enviados a ele para que sejam operados, requer o correspondente a telemetria, o
telecomando.
A vantagem da utilização da solução de telemetria é que atualmente ela é
muito utilizada nos sistemas de monitoramento com diversas aplicações, como nas
corridas de Fórmula 1, Dragsters e em qualquer outro tipo de esporte
automobilístico. Também é muito usada em indústrias de monitoramento, sendo que
normalmente funciona via transmissão cabeada até 30 metros ou sem fio (sinal de
rádio), daí o nome telemetria conforme representa a Figura 13.
43
Figura 11: Arquitetura simples M2M e Telemetria
Fonte: http://www.cardinalus.com/blog/m2m-and-geosp atial-technologies-is-there-synergy/
Em muitos lugares, o uso em conjunto do Datalog que é a função de gravar
um período de tempo da leitura dos canais da telemetria. O sistema também é
utilizado para recolhimento de dados meteorológicos. Isso será muito importante na
aplicação dos medidores inteligentes.
3.2 COMPARTILHAMENTO DE RECEITA: DESAFIOS E
OPORTUNIDADES DO CENÁRIO TARIFÁRIO
O modelo de compartilhamento de receita usado atualmente é uma solução
concebida com base no aproveitamento de recursos dispostos para um mesmo fim,
para cobrança e recebimento de serviços e produtos convergentes. Sua utilização é
voltada para o aspecto financeiro (faturamento).
44
Forma de cobrança tradicional:
Medição atual – Medição anterior x Tarifação = Fatu ra do mês
Forma de cobrança com o Smart Grid:
Medição em tempo real x Tarifação = Fatura do mês
É uma forma de convênio vantajoso tanto para a concessionária quanto para o
consumidor, visto que os lançamentos de produtos e serviços são concentrados em
apenas um “lugar”, facilitando assim sua administração para pagamento, negociação
e acompanhamento. Por outro lado, o pagamento de uma receita está vinculado ao
pagamento de outra, pois, para os consumidores que agregarem novos serviços em
sua fatura, será bem difícil escolher um produto apenas.
Assim como o modelo de compartilhamento de receita já é utilizado em vários
ramos de negócios, com as redes inteligentes não será diferente. Ao que tudo
indica, este será o caminho a se trilhar para se obter um meio de contribuição e
alcançar ganhos comuns.
Para a implantação do compartilhamento de receita, é necessário que haja
um cenário definido, sendo que o modelo das redes inteligentes será implementado
no médio prazo, convergindo energia elétrica, TV a cabo, internet e telefonia.
Todos esses serviços serão cobrados em uma mesma fatura, a qual retém o
pagamento e o reverte para as suas respectivas prestadoras de serviços. Seguindo
os mesmos conceitos, a cobrança é centralizada no mesmo local, assim como todos
os outros processos administrativos.
Assim como o perfil do cliente, dados, reclamações, dúvidas, solicitações são
concentrados em uma única central de relacionamentos, o que representa um ganho
expressivo, no histórico do cliente, no controle e tratamento de perfil de usuário.
Além disso, as redes inteligentes proporcionarão condições exatas de
mapeamento das necessidades de melhoria da rede, ou mesmo de expansão, e
45
tomada de decisão exata para aplicação de investimento, com melhor desempenho
de resultado.
Todo o fluxo de dados para o compartilhamento de receita de vários
segmentos convergirá em um sistema único de gerenciamento, e, através deste
sistema, que poderá ser até mesmo uma empresa inteira, surgirá integração com os
sistemas das prestadoras provenientes do produto/serviço, os quais terão transição
de informação e receita. Este sistema de gerenciamento será como um filtro, no qual
todos os critérios serão processados. Todo este trabalho de unificação, concebido
com foco no consumidor, lhe trará muitos benefícios, pois proporcionará
transparência da oferta de produtos e serviços, na forma de cobrança e no acesso
facilitado.
Porém, este conceito pode ser levado muito além do que apenas o conceito
do compartilhamento de receita sendo utilizado para unificação de gerenciamento
tributário (quem em sua tese já é um conceito muito vantajoso). A Figura 14 mostra
como é a infraestrutura do modelo convencional de serviços básicos, e o cenário de
redes inteligentes de serviços básicos.
• Modelo convencional de serviços básicos
No atual modelo convencional de serviços básicos, para cada tipo de serviço
prestado são necessárias infraestruturas separadas, que por sua vez chegam a ser
subutilizadas.
• Modelo de abastecimento da concessionária
A análise interna de cada empresa mostra que seu fluxo de trabalho em um
determinado momento segue os mesmos passos das outras, como, por exemplo, o
faturamento, a geração da fatura (cálculos e controle de tributos), o endereçamento
ao consumidor, SAC, entre outros processos.
Estes serviços tidos como retrabalho podem perfeitamente ser centralizados a
apenas a uma empresa responsável, facilitando, melhorando e aproveitando ao
máximo seus recursos (redes, cabeamentos, antenas externas).
46
São várias estruturas construídas em paralelo e subutilizadas, gerando gastos
desnecessários, quando, por exemplo, da necessidade de se fazer uma expansão
da rede, manutenção, ou até mesmo uma detecção de falha.
A demanda de mão de obra é muito grande, assim como gastos com insumo
e toda engenharia necessária para disponibilizar um serviço com qualidade e
segurança para a população. Chega-se então à conclusão de que, dispor destes
recursos e esforços por quatro vezes, de acordo com a Figura 14, para um mesmo
fim, é redundante, podendo ser considerado uma perda de tempo e dinheiro. Tais
recursos, por sua vez, poderiam ser investidos em melhoramentos mais relevantes
para esses setores, senão primordiais, como é o caso do setor de energia elétrica.
• Infraestrutura de recepção do consumidor
Quando se chega ao consumidor, o esforço segue o mesmo princípio de
retrabalho: são vários tipos de recepção de produtos e serviços, com relógios e
estruturas caras e subutilizadas para cada produto separadamente (redes,
cabeamentos, antenas internas).
A rede para transmissão é quadriplicada, onerando tanto a montagem de
estruturas quanto a manutenção e ampliação, já que se trata de produtos básicos à
população.
47
Figura 12: Convergência na prestação de serviços – Comparação da rede convencional X Smart Grid
• Modelo das redes inteligentes de serviços básicos
Já com o novo modelo de rede inteligente de serviços básicos, os recursos
sempre serão aproveitados ao máximo, sendo possível obter o melhor desempenho.
• Modelo de abastecimento da concessionária
Todas as empresas conveniadas à central de gerenciamento de
convergências de produtos e serviços da rede inteligente, fazem sua administração
interna de serviços e produtos prestados preparando-os para a entrega final.
Após a liberação dos produtos e serviços, as empresas conveniadas
repassam os produtos e serviços à central de gerenciamento, ao qual irá dar
continuidade ao processo de atendimento às solicitações realizadas pelo
consumidor.
Uma vez passadas todas as necessidades das empresas à central de
gerenciamento, esta executará as atividades para o bem comum, e não mais
individualmente. Se houver melhoria no fornecimento de energia, todos os outros
produtos e serviços terão as melhorias compartilhadas. Quando as faturas de
48
consumo mensal forem enviadas, elas apresentarão o valor total de tudo que o
consumidor precisará pagar, ou até mesmo contestar.
• Infraestrutura de recepção do consumidor
Os relógios medidores, Smart Meters, terão múltiplas funcionalidades, uma
vez que estarão preparados para a integração de uma ou mais funcionalidades. Seu
sistema permitirá toda a manutenção emergencial da rede.
Dentro da residência do consumidor não será diferente. Toda a estruturação
de cabos e tomadas será unificada, o que trará ganhos de detecção de falha,
melhoramentos e aumento de alcance. Uma tecnologia em processo de
desenvolvimento já pensada para este cenário é o PLC.
• Novo conceito de cobrança para as redes inteligente s
Com base no trabalho de Frezza e Bastos (2007) que explica os modelos de
faturamento em telecomunicações decorrentes da convergência de redes e serviços,
no caso das redes elétricas inteligentes, o modelo de faturamento é parecido, pois
hoje a cobrança da energia elétrica é feita através de leitura dos medidores
analógicos, que será substituído pelo medidor inteligente para uma melhor cobrança
possuindo um detalhamento ainda melhor do consumo de energia e serviços
prestados.
Para que a cobrança da rede inteligente seja feita de forma concisa, o sistema
deverá considerar a sincronia dos valores, sendo eles:
• Referências
• Insumos
• Infraestrutura
• Aspectos sociais
• Aspectos econômicos
• Aspectos culturais
Uma empresa, uma comunidade ou um grupo de pessoas tem suas características
comuns, que devem ser consideradas, para que seja possível estabelecer um perfil
49
de consumidor diferenciado e coerente à realidade de cada indivíduo. Desse modo,
será possível garantir que cada pessoa seja cobrada adequadamente (pagamento
justo) pelo produto e serviço disponibilizado, considerando ainda que as redes
inteligentes utilizarão protocolos multiplataformas (de conteúdo, de interface e
transmissão), todos associados a um determinado contexto de realidade.
• Esquema demonstrativo da arquitetura das redes inte ligentes
A Figura 15 mostra a arquitetura da rede inteligente aplicada a um contexto de um
cenário específico.
Este esquema foi desenvolvido em PArchitect (um programa desenvolvido para
demonstração de processos), para que fosse possível demonstrar a sinergia entre
os insumos, as referências e infraestrutura, sob os quais todo o processo da rede
inteligente está submetido, e demonstrado com clareza.
Figura 13: Processo de Gestão de produtos e serviços da Smart Grid
50
Processo de gestão de produtos e serviços
da rede inteligente.
51
3.2.1 MODELOS DE COBRANÇAS DE FATURAMENTO DE ENERGI A
ELÉTRICA INTELIGENTE
PRÉ-PAGAMENTO
O pré-pagamento da energia elétrica começou a ser utilizado na Inglaterra em
1901. Nessa época utilizava-se um medidor com moeda (CPqD, 2012a).
No Brasil, o conceito de pré-pagamento já existe para as telecomunicações.
Primeiro, com os telefones públicos operando com fichas, mais conhecidos como
orelhões, depois com a utilização dos cartões, e, mais recentemente, com os
celulares, nos quais é possível solicitar o serviço de pré-pagamento para as
operadoras de serviços de telecomunicação.
Com base nesses moldes existentes de pré-pagamentos em telecomunicações,
pode-se pensar em um caminho ágil para chegar ao controle de tarifação para o
ramo da energia elétrica. Nesse contexto, algumas das tecnologias que poderão
compor as áreas futuras de atuação das redes inteligentes são: Internet, Wireless
Local Loop (WLL), TV por assinatura, telefonia fixa comutada (STFC), telefonia IP e
voz sobre IP, softphones, PABX Asterisk; entre outros.
Observando-se os meios utilizados que muitas vezes possibilitam fácil acesso
para o pagamento de receita e com a evolução das telecomunicações será possível
realizar ou agendar pagamentos, por exemplo, utilizando a Smart TV ou mesmo a
Internet.
Segundo Frezza e Bastos (2007), na área de telecomunicações o usuário do
serviço pré-pago realiza a operação de inclusão de créditos na plataforma de
controle de serviços, geralmente através de procedimentos automatizados utilizando
o mesmo meio de acesso ao serviço de um terminal fixo ou móvel ou do
atendimento ao cliente. Isso será possível também para as redes inteligentes, por
meio da qual o consumidor poderá ter acesso aos seus créditos de energia elétrica,
utilizando o mesmo meio de cobrança existente para outros serviços.
52
Para a compra dos créditos que serão inseridos nos medidores inteligentes,
espera-se que tenha diversas formas para realizar a compra dos créditos, como nas
casas comerciais de atacado ou postos credenciados, o consumidor adquira um
cartão com senha no valor do crédito desejado, e ao receber os créditos, o medidor
inteligente enviará os dados à plataforma da concessionária via comunicação de
dados assumindo através do sistema a liberação de créditos; nas máquinas
disponibilizadas pelas prestadoras de energia elétrica; nos bancos, que
disponibilizam os serviços de pré-pagamento de energia elétrica inteligente, pela
própria Internet e utilizando cartões de crédito.
O usuário pode realizar consultas de crédito, utilizando diversos dispositivos,
(smartphones, iPad, tablets, smart TV), pela própria tela do medidor, entre outros,
por meio de serviços, como mensagens SMS, Internet, e-mail ou, ainda, acessando
o site da própria concessionária de energia elétrica inteligente.
No momento em que o consumidor utilizar um serviço da rede inteligente, a
plataforma verificará o saldo e as demais características do consumidor, liberando
ou não os créditos, dependendo do serviço solicitado. Contudo, monitorará a
utilização do serviço em tempo real, realizando a tarifação do tempo de utilização de
acordo com o plano contratado e debitando os valores tarifados do saldo do
consumidor.
Quando o saldo terminar, o fornecimento dos serviços será interrompido. Ou
seja, haverá corte de energia e de outros produtos e serviços contratados que
dependem do pagamento ou da compra de créditos pré-pagos.
Diferentemente dos casos existentes no meio das telecomunicações que
possuem serviços, como, por exemplo, chamada em roaming, é uma chamada feita
por de um aparelho celular móvel fora da sua área de cobertura, onde a zona que
abriga a cobertura é administrada por outra prestadora, que tecnicamente fica muito
complexo o monitoramento em tempo real de utilização da chamada, pela
Operadora da qual o consumidor é cliente.
53
A energia elétrica inteligente fará cobranças em pontos fixos, levando em
conta a classe socioeconômica de cada indivíduo, considerado pelas leis através
dos perfis de consumidores.
Os medidores inteligentes farão o gerenciamento dos serviços on-line,
gerando os registros de uso de serviços e enviando esses registros às
concessionárias de energia, uma vez que esses registros são utilizados por diversos
outros sistemas, tais como: sistema de geração de faturamento, interconexão,
Internet, fraude, geração de demonstrativo de utilização, data warehouse, entre
outros.
PÓS-PAGAMENTO
O processo de faturamento pós-pago possuirá serviços (off-line), que são os
serviços cobrados após a sua utilização, enviando aos consumidores uma fatura
com a discriminação dos serviços e respectivos valores utilizados em um
determinado período.
O sistema de tarifação pós-pago deve ser capaz de diferenciar qualquer tipo
de produto e serviço, bem como, gerar faturas de cobrança com base no perfil de
cada consumidor, oferecendo serviços e valores diferenciados para cada classe
socioeconômica, levando em conta a localidade, a quantidade de pessoas que
moram em cada residência e outros fatores que implicam o conhecimento específico
de cada consumidor. Todos esses dados deverão ser levantados pelas
concessionárias para que elas possam analisar quais áreas e quais os tipos de
consumidores residem em determinada cobertura de fornecimento de energia.
Os serviços das redes inteligentes serão classificados em três categorias:
recorrentes, não recorrentes e de uso. Serviços recorrentes são aqueles faturados
periodicamente, sendo essa periodicidade, em geral, mensal, como, por exemplo,
assinaturas e aluguéis.
Os serviços recorrentes são faturados com base nas informações dos perfis
dos consumidores, fornecidas pelos sistemas de atendimento a clientes, como
produtos e serviços contratados, planos de serviços associados e informações
54
relacionadas ao último faturamento; serviços eventuais ou não recorrentes são os
faturados uma única vez, por exemplo: instalação e manutenção.
São serviços faturados a partir de informações da conclusão do
aprovisionamento dos serviços através do encerramento das ordens de serviços.
Os serviços de uso são os faturados em atribuição de seu uso, como:
chamadas via medidor inteligente e as centrais e volume de dados trafegados.
Estes serviços são cobrados voltados ao processamento dos arquivos de
aplicação dos serviços, denominados Call Detail Record (CDR) para serviços de voz
e XDR para arquivos que detalham o uso de qualquer outro serviço. O 3GPP está
redefinindo a sigla CDR para abranger quaisquer tipos de serviços como Charged
Detail Record (CDR).
COMPARAÇÃO DOS MODELOS DE COBRANÇAS DE FATURAMENTO
DE ENERGIA ELÉTRICA INTELIGENTE E VANTAGENS PARA A
CONCESSIONÁRIA E PARA O CONSUMIDOR
Com base nos conceitos de pré-pagamento e pós-pagamento, pode-se dizer
que o faturamento do modelo pré-pago será voltado para consumidores que
necessitam de um controle maior de seus gastos mensais ou para consumidores
que utilizam pouca energia elétrica.
Já o modelo de faturamento pós-pago será voltado para os consumidores que
utilizam da energia elétrica com mais frequência e que não necessitam de um
controle maior dos gastos com energia elétrica.
Este modelo é mais vantajoso para consumidores com este perfil, porque é
voltado para o consumidor que mais utiliza a energia elétrica e pretende economizar
no uso dela e dos outros serviços e produtos oferecidos pela rede inteligente, pois
para aqueles que possuem vários eletrodomésticos e que, por sua vez, consomem
mais energia, a mensalidade será mais barata do que se optassem pelo modelo de
pré-pagamento de energia.
55
3.2.2 VISÃO SISTÊMICA DAS REDES INTELIGENTES
Atualmente os processos de gestão de energia e de TICs atuam de forma
independente. Entretanto, ao desenhar o processo da grid, entende-se que TICs e
gestão de energia elétrica serão interlaçados, conforme explica os cenários abaixo:
• Operação de serviços da concessionária:
A concessionária é responsável por disponibilizar energia ao consumidor e
prestar serviços a ele (reparação na rede, leitura do relógio de consumo de
energia, entre outros).
• Consumidor:
O consumidor é responsável por requisitar e contratar um serviço de energia.
Logo após a instalação de todo o recurso para utilização da energia elétrica, a
energia é utilizada através de seus equipamentos elétricos (geladeira, televisão,
máquina de lavar roupas, entre outros). Uma vez por mês o técnico se dirige à
residência do consumidor para fazer a medição em seu relógio de energia e
encaminha os dados para que seja realizado o cálculo e gerada a fatura para
pagamento.
Após receber a fatura, o consumidor cabe ao consumidor pagá-la ou não,
porém se ele não efetuar o pagamento, pode ocorrer o corte de energia em sua
residência. Diante da falta de energia, o consumidor pode optar por fazer “gatos
de energia” nos postes para ter acesso à energia elétrica, porém tal prática é
ilegal, e o consumidor correrá o risco de ser processado e preso por utilizar
energia elétrica da concessionária sem pagar por ela.
• Faturamento e arrecadação da concessionária:
Após o técnico registrar o consumo de energia elétrica de cada residência,
esses dados são contabilizados e é gerada a fatura para o consumidor pagar.
Assim, essa fatura é emitida, mas duas situações podem ocorrer: a empresa
pode receber ou não o pagamento.
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Se a empresa recebe o pagamento, o fluxo continua o mesmo, caso
contrário o setor de cobrança é informado da falta de pagamento, o que pode
levar ao corte de energia elétrica. Vale ressaltar que todo este processo é
realizado manualmente. É necessário disponibilizar técnicos para efetuar o
desligamento da energia na casa do consumidor, assim como para efetuar a
leitura do consumo de energia elétrica.
Este cenário atual, não dispõe de muitos recursos tecnológicos e, por isso,
são necessárias melhorias para desenvolver um novo modelo de geração de energia
que integre as novas tecnologias, que facilitam a vida de todos. Para o próximo
passo, o processo futuro de gestão de serviços das redes inteligentes trará diversas
melhorias no que diz respeito à integração dos sistemas atuais e à visão do
consumidor sobre cada tecnologia disponível em sua casa.
• Consumidor:
Após aceitar a oferta de serviços de energia, o consumidor terá uma ampla
oportunidade de contratar novos serviços, como, Internet e outros conteúdos que
serão agregados à sua fatura de energia, fazendo com que os serviços
contratados sejam unificados em uma mesma fatura que terá todos os serviços
descriminados, e após o pagamento, o valor será rateado para cada serviço
contratado, sem que o consumidor tenha que se preocupar em fazer essa
separação.
Com a unificação dos diversos serviços em uma única fatura, o
consumidor terá mais controle dos seus gastos, visualizando-os por picos de uso.
Vale ressaltar que dependendo do horário o consumo de energia elétrica
poderá ser mais barato ou mais caro.
Além disso, o consumidor terá acesso à informação de quais
equipamentos estão consumindo mais energia.
• Concessionária de energia elétrica:
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A concessionária de energia oferecerá os serviços de energia inteligente e
receberá do consumidor a solicitação de contratação dos novos serviços que
serão agregados à fatura de energia elétrica.
Ou seja, depois que a concessionária solicitar os serviços de Internet e de
conteúdo, as empresas prestadoras executarão os serviços e encaminharão uma
fatura para a concessionária.
A concessionária, por sua vez, gerará a fatura de energia Inteligente para o
consumidor, contendo o valor total dos serviços realizados pelas prestadoras e
de sua utilização no período.
Uma vez efetuado o pagamento da fatura pelo consumidor, a concessionária
realizará um rateio de valores para cada empresa que prestou serviços ao
consumidor, inclusive a concessionária.
• Empresas provedoras (Internet e conteúdo):
As empresas provedoras serão responsáveis por oferecer os seus serviços à
concessionária. Ao serem contratadas e prestarem o serviço, as empresas
provedoras gerarão as faturas referentes ao serviço prestado e ao uso desse
serviço e as encaminhará para a concessionária, responsável pelo pagamento
dessa fatura, conforme apresenta a Figura 16.
58
Figura 14: Modelo de Prestação de serviços das red es inteligentes
Nesse contexto, em um cenário de não pagamento da fatura, o corte da
energia será automático, uma vez que a concessionária não dependerá da
equipe de técnicos e dos equipamentos que hoje eles utilizam para o corte de
energia. Por meio da comunicação dos sistemas, a concessionária poderá
cancelar, diretamente na central de energia, a distribuição de energia para a
residência do consumidor que não realizou o pagamento de sua fatura.
Com relação à questão da leitura do consumo de energia, também não será
mais necessário que um técnico venha até a residência do consumidor, afinal, o
medidor inteligente (Smart Meter), se comunicará com os sistemas das redes
inteligentes e fornecerá os dados da medição do consumo dos equipamentos
elétricos em tempo real.
O consumidor também se beneficiará em relação aos equipamentos elétricos,
pois, com este uso inteligente, através de um computador ligado à Internet, o
consumidor poderá programar qual o melhor horário para que o seu equipamento
seja ligado automaticamente, evitando assim que o equipamento seja utilizado em
horários em que a energia custará mais caro.
59
3.2.2.1 MONITORAMENTO E BALANCEAMENTO DE GERAÇÃO E
FORNECIMENTO DE ENERGIA
Para a geração de energia elétrica, são necessárias forças naturais, como:
baixo nível de água nas usinas hidrelétricas, baixa emissão de raios de Sol para os
painéis de captura de energia solar, entre outros, sobre as quais os seres humanos
não possuem controle. Essa vulnerabilidade é notada na imprevisibilidade na
geração e no fornecimento de energia.
Diante da possibilidade de ocorrer falhas no fornecimento e da instabilidade
de rede, cenário inevitável, a rede inteligente traz algumas funcionalidades
aplicáveis. Mas quando entra em questão o conceito da rede inteligente, logo se
pensa nas suas funcionalidades aplicáveis a vários cenários, e a este também.
A solução de maximização de desempenho na transmissão e na distribuição
de energia, juntamente com o armazenamento de energia elétrica, em pontos
específicos, são medidas que para o modelo de rede inteligente serão possíveis e
que juntas resolverão vários desses problemas rotineiros.
A rede de transmissão permitirá que a concessionária poupe energia e a
libere gradativamente, quando o sistema de distribuição de energia informar que
alguma unidade consumidora está necessitando de recebimento de energia, pois
nos casos de pré-pagamento a energia é liberada após a compra dos créditos de
consumo, já para o pós-pagamento a energia é liberada constantemente, porém,
além desses dois meios de adquirir energia existem as energias renováveis e formas
de reciclar energia, onde o consumidor também terá meios de abastecer o seu
medidor inteligente, que poderá apresentar o limite de uso de energia liberado para
o consumidor.
Ou seja, este controle monitora as fontes fornecedoras de energia e as
unidades consumidoras que estão necessitando de eletricidade, e faz um balanço
que permite um aproveitamento muito melhor desse recurso.
As tecnologias de distribuição de energia atuais estão um tanto quanto
equivocadas, porque a forma de cobrança não é feito em tempo real fazendo com
60
que haja problemas técnicos na geração das faturas para o consumidor pagar e
trazendo para as concessionárias perda de dinheiro, nos casos dos consumidores
que fazem gatos, entre outros, de forma que os sistemas apresentam um nível de
confiabilidade incompatível com as necessidades modernas. Além do mais, construir
redes no modelo obsoleto das usinas de grande porte tem alto preço ambiental.
3.2.1 DESAFIOS E RISCOS COM A IMPLANTAÇÃO DOS NOVOS
RECURSOS COM AS REDES INTELIGENTES
Há cerca de dez anos, o tema redes inteligentes vem sendo debatido na
comunidade científica. Observa-se que para a melhoria e a evolução sem
precedentes do abastecimento de energia (que influenciam diretamente na
qualidade de vida da população), além das tecnologias voltadas às redes
inteligentes, as tecnologias similares também podem ser adotadas, adaptadas, ou
apenas terem seus conceitos aplicados às novas tecnologias, influenciando
diretamente na qualidade de vida da população.
Logo, se o Brasil, país com dimensões continentais, investir e tiver seu sistema
de energia elétrica totalmente modificado, poderá apresentar um grande
desempenho em questões de competitividade, mostrando-se altamente preparado
em termos de infraestrutura, espaço físico e mão-de-obra qualificada.
Como infraestrutura, o desenvolvimento e a implantação de softwares para que
haja capacidade de processar os dados captados, que é um dos pontos chaves no
conceito das redes inteligentes, além de investimentos e mudanças no que diz
respeito à comercialização a fim de se obter maior adesão por parte dos
consumidores.
Os smart meters também possuem uma comunicação bidirecional entre a
concessionária e o consumidor, ou seja, permitem que sejam enviadas informações
referentes ao consumidor para a concessionária, e também que a concessionária
realize medições periódicas, suspensão e religação remotas.
Embora todas essas tecnologias sejam inovadoras, ainda existem riscos, uma
vez que os dados estarão vulneráveis em uma rede de dados pública.
61
A seguir serão abordados alguns aspectos de riscos que poderão ocorrer na
implantação da rede inteligente:
• Riscos de desconforto, resistência e preconceito: na ocorrência de mudanças
e modificações em procedimentos rotineiros. Embora processos de inovação e
mudança signifiquem melhoria contínua e benefício para a vida das pessoas, é
sabido que as pessoas têm certa resistência à mudança, pois tudo que é novo
traz certo desconforto até que haja a adaptação. Além disso, o período de
mudança pode ser um tanto penoso porque erros e acertos são comuns nesta
fase.
• Riscos de implantação e implementação: diante da cultura de utilização do
sistema atual, porém antiquado, de geração da energia, as concessionárias e os
consumidores ainda não possuem a devida preparação para aderir totalmente
as redes inteligentes, por exemplo, um medidor inteligente – que será
desenvolvido para transmitir automaticamente informações para as
concessionárias, possibilitando gerar melhores métodos de tratamento de dados
e mitigando possíveis falhas nas redes, como falta de energia, ou mesmo,
excesso do que representaria desperdício.
• Riscos de invasão de privacidade e existência de “pragas” virtuais: com o
melhoramento do controle dos gastos com a energia, os consumidores poderão
ter seus dados enviados através de redes e juntamente com a comunicação
através da Internet, transmitida pela rede elétrica, poderá atrair pragas virtuais
como vírus, monitoramentos de invasores, hackers e outros invasores que terão
acesso aos aparelhos e/ou dados inicialmente desprotegidos. Por exemplo, uma
transação bancária realizada através da TV digital conectada via rede elétrica
torna este um meio de acesso que necessita de grande segurança, podendo
representar um risco para o consumidor.
Possíveis riscos para as concessionárias: Com a tecnologia das redes
inteligentes, na qual o consumidor poderá gerar e armazenar a sua própria
energia para utilizar no horário que necessitar, o dia a dia da população irá
melhorar muito no que diz respeito à redução nos gastos mensais com energia
elétrica, pois haverá picos no consumo de energia, ou seja, as empresas
62
fabricantes dos eletrodomésticos e equipamentos eletrônicos serão forçadas a
criar equipamentos ainda mais inteligentes e que atendam às necessidades
dessa nova geração de consumidores interessados em saber o que realmente
estão pagando e se os valores cobrados estão sendo justos, não só com a
energia elétrica, mas com todos os serviços de consumo. Isso se deve às novas
gerações de consumidores cada vez mais “antenados” e familiarizados com as
novas tecnologias, úteis e, aos poucos, indispensáveis na vida do ser humano.
Uma situação hipotética a respeito dos equipamentos eletrônicos
“inteligentes” que podemos citar é a geladeira que poderá ser controlada através
dos meios de comunicação e Internet.
O consumidor poderá programá-la para ligar e desligar no horário em que o
custo da energia é mais barato, já nos horários de pico de uso, ela se manterá
ligada mesmo sem a alimentação de energia por algumas horas, por conta de
uma bateria interna que armazenará a carga de energia para ser utilizada
durante os horários de maior custo. Ou seja, para os consumidores isso será um
grande auxílio para economizar na sua fatura de energia elétrica, porém para as
concessionárias isso será uma desvantagem gerando um risco de diminuição
dos gastos de energia.
Não obstante, esse recurso das redes inteligentes poderá abrir uma brecha
no que se diz respeito ao fornecimento seguro e adequado das redes elétricas
inteligentes. Basta imaginar o caso de venda clandestina de energia elétrica
para áreas afastadas das metrópoles ou de difícil acesso, como periferias típicas
brasileiras, que, em sua maioria são controladas por facções criminosas.
Uma pessoa agindo de má fé terá a oportunidade de criar uma rede
clandestina de fornecimento de energia para um determinado grupo de pessoas,
fazendo assim que as suas leis e custos sejam válidos naquela localidade,
ocasionando uma perda nos lucros para as operadoras de energia.
Assim também nas áreas mais afastadas das grandes metrópoles, onde o
fornecimento de energia é precário, poucas pessoas têm o “privilégio” de ter
63
energia elétrica, essas pessoas poderão criar uma “mini rede” de distribuição
para as pessoas da localidade e seguir a mesma ideia do fornecimento
clandestino das periferias.
• Riscos de direitos de acesso à informação do consumidor: com base no
conceito de informação pública e privada pode-se imaginar uma situação em
que uma pessoa de má índole, como, por exemplo: invasão de hackers, ou tipos
de vírus para acessar os dados do consumidor, ou até mesmo uma pane no
sistema da concessionária de energia, fazendo com que as informações dos
usuários fiquem acessíveis para terceiros, saiba que uma casa que gaste acima
de 500 kWh provavelmente tem aparelhos caros e resolva, por esse motivo,
fazer uma visita no período da noite, podendo até mesmo furtar seus
equipamentos.
Ou ainda, deduz que uma pessoa que tenha uma ou várias tomadas
inteligentes foi capaz de fazer elevados investimentos e, provavelmente, por isso
tem recursos para pagar um resgate ou algo parecido. Essa pessoa pode utilizar
as informações disponíveis para ameaçar os moradores da casa.
Pensando na questão acima, entende-se que as concessionárias deverão
separar as informações públicas das privadas, protegendo as privadas para que
isso não seja uma ameaça ao consumidor, uma vez que as concessionárias
terão acesso a informações que podem ou não ter o consentimento do
consumidor para uso ou abastecimento da base de dados daquela residência.
Contudo, o consumidor deverá ter conhecimento que algumas informações
serão liberadas na rede e caberá à empresa concessionária listar o que será ou
não ser liberado na rede para acesso do público e do próprio consumidor. Já
com relação à concessionária, poderá haver consumidores que, agindo de má
fé, consigam burlar o sistema através da rede, e, com isso, poderão tanto liberar
informação, quando invadir e utilizar as informações para más ações.
Tendo isso em mente, para proteger seus clientes, a concessionária terá
que investir em procedimentos de detecção de riscos, a detecção e a correção
de oscilações e falhas na rede se darão por meio de softwares capazes de
64
realizar a leitura da base de dados e estabelecer ajustes imediatos. Esse
processo garante que um problema seja corrigido antes mesmo que seja
percebido pelo usuário.
• Monitoramento de alteração de perfil de consumo
Quando o sistema detectar uma alteração sensível no consumo médio da
unidade consumidora, ele poderá enviar um e-mail, uma mensagem SMS ou outro
tipo de alarme.
As mensagens SMS podem ser utilizadas, por exemplo, para monitoramento de
alteração de perfil de consumo para deficientes visuais e pessoas analfabetas (com
dificuldade para leitura), utilizando uma tecnologia para converter a comunicação
escrita para o formato de áudio dependendo das opções que serão escolhidas no
aplicativo do celular.
Assim o usuário final poderá decidir se quer ouvir a mensagem falada ou se
prefere ler a mensagem em formato texto.
3.3 REDES INTELIGENTES PARA O BEM COMUM DA POPULAÇÃ O
Ao longo dos anos, desde uma das piores crises de energia elétrica, o cenário
tem passado por várias fases que demonstram claramente a importância de energia
de qualidade para a população, principalmente, tratando-se de um país em
desenvolvimento (FINEP, 2013).
Pode-se fazer uma analogia da expressão “em desenvolvimento”, a analogia
de um ser crescendo, como é o caso de uma criança. Quando alguém ou alguma
coisa está em desenvolvimento, o primordial, aquilo que proporciona este
crescimento, não pode faltar. Para uma criança, os nutrientes e a hidratação são
primordiais. Se houver deficiência desses recursos, ela até cresce, mas não se
desenvolve perfeitamente e, com o passar do tempo, ela certamente apresentará
uma fragilidade em algum aspecto.
No caso de um país em desenvolvimento, a energia é a locomotiva que puxa
os vagões da indústria, que, por sua vez, leva o país e seus habitantes para frente,
65
então este é o principal ponto para um crescimento sólido! É fato que o setor
energético brasileiro tem sido alvo de investimentos por meio de ações e planos
governamentais desde a crise do apagão, em 2001, (BRASIL ESCOLA, 2013),
porém de forma bem tímida. E, para um país em desenvolvimento, o melhor cenário
seria o de expressivos investimentos em energia de qualidade juntamente com o
melhor modelo de gestão de energia da atualidade, a rede inteligente.
A rede inteligente possibilitará a reutilização de energia, a compensação entre
áreas que estão com escassez energética e áreas que estão com subutilização
deste recurso.
Possibilitará também a reativação em áreas de apagões regionais, por eventos
isolados, com o conceito de redirecionamento de fluxo. Trata-se de benefícios que
farão parte do dia a dia de uma população em desenvolvimento. Além dessas
características, a rede inteligente, se bem implantada, trará ao país a credibilidade e
a confiabilidade necessárias para o investimento de empresas estrangeiras. Vale
ressaltar que embora os investimentos vindos de fora sejam importantes, a simples
possibilidade de se evitar o prejuízo já representa um grande ganho (Brasil Escola,
2013).
Em Búzios (RJ) um modelo de rede inteligente já começa a ser realidade (G1,
2012) por meio do lançamento do projeto Cidade Inteligente. Búzios pode ser a
primeira da América Latina a gerar energia de forma sustentável. As universidades
federais e a concessionária de energia elétrica estão instalando aerogeradores e
medidores inteligentes em vários locais do município. Com esses aparelhos, vai ser
possível gerar toda a iluminação das ruas por meio da energia eólica. O
funcionamento pleno do projeto está previsto para 2014.
O investimento é de aproximadamente R$ 40 milhões, dos quais R$ 18 milhões
são do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL. O sistema é
desenvolvido atualmente em duas cidades da Espanha e outras duas da Itália.
Segundo a G1 (2012), aos poucos, os medidores novos serão instalados nas
casas dos moradores. Contudo, mesmo os moradores com os novos aparelhos
66
ainda não estão recebendo as contas detalhadas, com o consumo de energia
separado por aparelho.
Com o novo conceito de distribuição de energia, surge também um novo perfil
de consumidor: o consumidor inteligente tanto físico como jurídico, que receberá
muito mais informação do que é habitual, e ciente de todas informações
demonstrando com mais exatidão qual é o seu perfil de gasto e consumo.
Esse novo perfil poderá desencadear também uma nova era de consumidores
mais exigentes e participantes, no que se refere à qualidade no serviço prestado,
tendo em vista os aspectos que dizem respeito a infraestrutura, tarifação, qualidade
e eficácia no abastecimento energético e pluralidade nas funcionalidades que a rede
como um todo poderá oferecer, explorando-se assim a rede em todo seu potencial,
para uma melhor qualidade de vida, facilitando a inclusão por meio da facilidade e
simplificação de acesso a todo o cidadão a serviços essenciais como a Internet é
hoje. Além disso, os consumidores serão recompensados pelo seu esforço na
economia de energia elétrica.
O consumidor também será beneficiado com a facilidade de gerenciamento e
correção da rede elétrica de forma remota, diminuindo o tempo de falha. Tendo em
vista uma empresa com dezenas, ou centenas de linhas de produção, na qual uma
hora parada significa prejuízos inestimáveis; ou mesmo uma UTI, em que pacientes
necessitam de aparelhos para estabilidade de vida, os prejuízos que a falta de
energia pode causar serão irreversíveis. É fato que os geradores de energia são
uma alternativa, porém existem falhas em todo ramo de conhecimento, e quanto
mais seguro se tornarem os sistemas melhor.
• Redes inteligentes e as Concessionárias
As concessionárias de energia elétrica atuais terão um longo caminho a percorrer e
terão um papel importantíssimo em âmbito nacional. Apenas com alguns pontos
citados já se pode notar a importância que elas terão para que todo o processo se
torne uma realidade funcional e totalmente aproveitada, no que se diz respeito à
provisão de serviços para a sociedade brasileira.
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Seguem alguns pontos a serem observados e tratados com clareza e
qualidade:
• Infraestrutura da rede: são as novas torres, centrais de subestações,
cabeamento e/ou fiação, geradores, relógio medidores, ao aproveitamento de tudo
que já está presente, e também o melhoramento e customização para perfeito
funcionamento uma estrutura totalmente diferente.
• Sistema Gerenciador: inovação, e fabricação de novos sistemas que sejam
padronizados através de normas regulamentadoras, evitando o retrabalho e
possibilitando o uso de bases já prontas para dar continuidade a novos aplicativos
que venham melhorar o que já existe ou mesmo acrescentar novas funcionalidades
de necessidade específica.
• Hardware: equipamentos robustos que tenham capacidade de
processamento de dados suficiente para cada funcionalidade, porém em seu
requisito técnico esteja presente sua principal característica, o tempo de vida útil,
aplicando esses hardwares com os sistemas que deverão ser muito bem planejados
e analisados, com base em erros e acertos de tantas outras áreas do conhecimento
já existente.
3.3.1 O CONSUMIDOR E AS REDES INTELIGENTES
O consumidor terá controle total de seus gastos, sendo que o consumo será
mensurado através de faturas mais detalhadas. Também terá controle de seus
gastos com eletrodomésticos, programando-os para ligar em horários em que a
tarifa seja menor.
Conforme explica CPqD (2012b), os perfis de um consumidor residencial ou
mesmo de um grupo de pessoas são diferenciados de acordo com sua situação
econômica e seu estilo de vida.
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De modo geral, no curto prazo, as mudanças dizem respeito à questão
monetária; no médio prazo, a melhora será drástica no fornecimento de energia
elétrica; e no longo prazo, o consumidor perceberá a facilidade de aquisição de
novos produtos e serviços, a custos relativamente baixos, bem como de instalação e
manutenção em tempo real. Com a infraestrutura da rede inteligente, além de
mudanças funcionais, como, por exemplo, a ampliação da prestação de serviço,
ocorrerão mudanças mais importantes, que serão as mudanças culturais.
As fontes de energia limpa passarão a fazer parte da vida dos consumidores,
introduzindo o conceito de sustentabilidade. Porém, isto somente será possível
através de campanhas de conscientização e propagandas, que farão com que a
geração de energia limpa seja não somente boa ambientalmente mas também
acessível para a população. O conceito é ainda mais amplo, na medida em que o
consumidor poderá atuar como fornecedor de energia excedente.
A princípio, essas mudanças poderão causar uma certa resistência por parte
dos consumidores. Porém, a primeira vantagem a ser notada após a solidificação da
migração para a rede inteligente será a possibilidade de abastecimento de energia
elétrica, autocontrole de gastos e facilidade de interpretação dos dados de uso.
Em um segundo momento, a implantação de redes inteligentes repercutirá
internacionalmente, à medida que permite que novos setores da indústria se
desenvolvam e gerem novas oportunidades de emprego.
As pessoas poderão se alimentar melhor, oferecer a seus filhos qualidade
estudo e cultura, melhor moradia, acesso à informação, melhor saúde, entre tantos
outros aspectos.
Em um terceiro momento, será visível a facilidade que outras tecnologias
incorporadas à rede inteligente proporcionarão as pessoas. O consumidor poderá,
por exemplo, através da TV a cabo, pagar sua conta e contratar serviços de táxi. Ou
seja, a implantação das redes inteligentes fará com que a facilidade esteja ao
alcance de todos.
69
Para que a implantação seja bem-sucedida, será necessário muito esforço
por parte de todos os envolvidos: o governo, os pesquisadores e, em uma primeiro
momento, as concessionárias de energia elétrica.
De início, o governo brasileiro precisa se atentar ao fato de que países
desenvolvidos estão despontando com a tecnologia. Entretanto, o momento é muito
favorável para o Brasil, que dispõe de mão de obra e está especializada, o que é
propício à instalação de novas empresas.
Para os pesquisadores, cabe o mapeamento do cenário em que a rede
inteligente será implementada como um todo, que inclui desde as tecnologias a
serem desenvolvidas até os materiais para a infraestrutura do projeto e as
campanhas de informatização e de conscientização da população.
Por fim, será necessário que as concessionárias de energia elétrica sejam
capazes de executar o processo como um todo, juntando as pontas do processo.
Com todo o esforço empreendido, as redes inteligentes no Brasil
representarão um marco na vida dos brasileiros, trazendo qualidade de vida,
comodidade e acesso a todos.
3.3.2 AS REDES INTELIGENTES TRARÃO FACILIDADES NA I NCLUSÃO
DIGITAL
No cenário das redes inteligentes, um dos pontos principais será o acesso a
serviços que antes tinham custos relativamente altos e que com infraestrutura
convergente terão custos reduzidos.
A rede inteligente, através de sua flexibilidade dos serviços, não só dará
oportunidade de acesso à Internet ao consumidor, como também TV de qualidade
digital, telefonia, entre tantos outros meios de comunicação e informação, que antes
era acessado por poucos.
Conforme explica Bourscheit (2010) As redes inteligentes será uma tecnologia
que irá beneficiar a população como um todo, colocando-a em patamar de igualdade
70
de competição, com outras classes sociais e elevando a população brasileira ao
nível de conhecimento, tornando o país competitivo diante do mundo.
Esta mudança de cultura, claro terá que ser apoiada entre as escolas de
todos os níveis, bem como faculdades professores, e todos os multiplicadores de
conhecimento, e com esta mobilização para mudança de cultura, espera-se que seja
sentido toda absorção deste benefício em médio e curto prazo.
Este dentre todos os benefícios observados neste presente documento, é o
mais importante.
71
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante dos conceitos abordados nesta monografia, se conclui que o objetivo
deste trabalho foi realizar um estudo abrangente sobre o desenvolvimento da rede
inteligente, Compartilhamento de Receita e Riscos que se enquadra perfeitamente
nas grandes políticas energéticas mundiais, mais especificamente da União
Europeia.
Este estudo levou a refletir como um segmento importante de crescimento e, por
isso, como uma oportunidade estratégica de primeira linha para avanços na
tecnologia das Redes Elétricas e Redes de Comunicação.
O primeiro passo do trabalho foi identificar através de estudos sobre aplicações
orientadas a serviços e produtos envolvidos à Rede, as características que podem
ser consideradas relevantes na construção da Rede Inteligente. Um conjunto de
características foi identificado e em seguida, estudado isoladamente. Buscou-se
também, diferenciar o conceito de serviços, componentes e de compartilhamento
dos mesmos, e concluiu que são conceitos similares, mas que se integram para uma
finalidade. Identificou-se que o termo “serviço” é empregado de formas distintas na
literatura acadêmica e na literatura não acadêmica. Os resultados desses estudos
deram origem ao capítulo dois deste trabalho.
Os estudos da revolução na rede elétrica apontam para uma consequência com
aspecto bastante positivo, porém preocupante na segurança e proteção dos dados,
podem resultar também em um grande crescimento econômico, e com ele uma
significativa melhora social, como uma reação em cadeia, nas áreas de educação,
saúde, laser, cultura, e enfim na qualidade de vida das pessoas em geral.
As Redes Inteligentes trarão conforto e comodidade a todos os consumidores,
acrescido de credibilidade e satisfação, porém para que isso aconteça e seja seguro
o seu uso, deve se fazer levantamentos e considerações das possíveis
vulnerabilidades para prevenção dos possíveis riscos, até a implantação dos
projetos e enfim o aprimoramento e melhoria dos processos de segurança dos
dados trafegados. Essa implantação trará inicialmente desconforto, barreiras
72
continentais e culturais a serem vencidas, porém todo esforço aplicado será de
grande valia.
Pelo que foi estudado, entende-se que para muitos esse conceito ainda caminha
por passos lentos. Foram encontradas várias teorias distintas para o conceituar as
redes inteligentes, e até o momento não é identificado soluções para o
Compartilhamento da Rede Inteligente. Ainda assim, o resultado esperado é a
integração das informações, que se mantem hoje ainda separadas, num conteúdo
único para que possa passar aos especialistas o conceito entendido até o momento.
Ao explorar sobre este assunto envolvente foram abertos os horizontes para
duas ideias que possivelmente serão grandiosas para o seguimento deste projeto.
A primeira é: Monitoramento de alteração de perfil de consumo. O sistema envia
e-mail ou outro tipo de alarme quando detectar alteração sensível na medida do
consumo da unidade consumidora ou no equipamento disjuntor de energia.
A segunda é: Mensagens SMS para monitoramento de alteração de perfil de
consumo para deficientes visuais e pessoas analfabetas que possuem dificuldade
para leitura, utilizando o Testo Fala - Criado pelo CPqD. Após o sistema enviar
mensagens SMS's ou outro tipo de alarme quando detectar alteração sensível no
consumo média da unidade consumidora ou no equipamento disjuntor de energia
haverá uma tecnologia que converterá a comunicação em Testo fala obtendo as
opções faladas e escritas do que será escolhido no aplicativo do celular, assim,
escolherá se quer ouvir a mensagem falada ou ler a mensagem escrita.
Este trabalho trouxe uma experiência avassaladora para todos os envolvidos,
além das grandes oportunidades que foram surgindo ao avanço dele. Entende-se
que esta tecnologia é ampla e unirá diversos recursos que hoje são distribuídos
isoladamente e não se integram, mas que no futuro na visão dos consumidores será
entregue como um só meio e será mais fácil de acompanhar o que ele quer e o que
ele já possui como serviço e produto. Já para as empresas, terão um meio melhor
de vendas de seus produtos e serviços, também terão de unificar os seus sistemas a
73
uma metodologia maior onde este fará toda a inteligência de negócio para que o
consumidor tenha o esperado. Tudo isso será com mais eficiência em melhor prazo.
A redes inteligentes será um grande avanço em nossa era, fazendo um marco
na história e tornando as vidas mais práticas. Tudo isso é o resultado de muito
empenho e determinação tornando a integração dos recursos e sistemas um único
meio para chegar à casa inteligente onde os aparelhos serão programados ao
horário mais apropriado e em melhor custo de tempo para começar a funcionar,
diminuindo desperdícios e aumentando o controle e cuidado de todos com o meio
ambiente e tudo que se tem para se explorar.
Ao mesmo tempo em que a redes inteligentes é um assunto complexo e
abrangedor ela também facilitará e modernizará ainda mais os nossos recursos, pois
isso é o futuro e o futuro será hoje se houver empenho, dedicação, esperança e foco
para que se tenha um mundo ainda melhor.
74
5 REFERÊNCIAS
AMIM, S. M.; WOLLENBERG, B. F. Toward a smart grid: power delivery for the 21st century. IEEE Power and Energy Magazine; v. 3, n. 5, p. 34-41, 2005.
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