Smart Grid refere-se a produção e consumo de energia elétrica inteligente, renovável, energia verde, ou seja, nesta seção o leitor começará a ter contato com as novas tendências desta tecnologia.

Rede Elétrica Inteligente - SMART GRID

publicado em 09/02/2010 - 14:58:00hs

(FIGURA1) - SMART GRID.

 

 

 

 

Introdução- SMART GRID “REDES ELÉTRICAS INTELGENTES”. (Figura1) Gostaria de fazer umas perguntas ao leitor: Você se sente seguro com o fornecimento de energia elétrica de sua concessionária? Já ficou no escuro algumas vezes? Queimou algum equipamento eletrônico?Perdeu algum arquivo importante que estava preparando para ser apresentado aos seus alunos?Ao seu chefe?Conseguiu ter uma noite de sono tranqüila sem ter seu ar condicionado, seu ventilador funcionando pelo apagão de quatro horas?O responsável pela medição de sua energia, gás e água esta anotando seu consumo corretamente?Seus medidores estão sendo aferidos anualmente?Por que nos países da Europa são utilizadas as energias renováveis, eólica, solar?Por que no Brasil um país tropical com muito sol e ventos fortes não há investimentos nestas fontes renováveis?

 

Introduction SMART GRID (Figura1) It would like to make questions to the reader: You feel insurance with the supply of electric energy of its concessionaire? Already it was in dark the some times? It burnt some electronic equipment? It lost some important archive that it was preparing to be presented its pupils? To its head? It obtained to have a calm night of sleep without having its conditional air, its fan functioning for the blackout of four hours? The responsible one for the measurement of its energy, gas and water this writing down its consumption correctly? Its measurers are being surveyed annually? Why in the countries of the Europe are used the energies renewed, aeolian, solar? Why in Brazil a tropical country with much strong sun and winds does not have investments in these sources renewed?
 

 

(FIGURA2) - SistemaTradicional" Unidirecional" de Energia Elétrica.

 

  

Sistema Tradicional( Figura 2 ) - usinas de geração injetam eletricidade num sistema de fios e cabos que a transporta para as residências e empresas. E quando a rede necessita de mais energia é aumentada a geração. O sistema é tão grande que pequenas flutuações na demanda local são meras pedras lançadas no oceano, assim não causam grandes mudanças no todo. Como você caro leitor pode imaginar, aumentar ou diminuir a geração de grandes usinas é provavelmente consideravelmente ineficiente e muito inadequado para atual demanda.

 

Traditional system (Figure 2) - generation plants inject electricity in a system of wires and handles that carries it to the residences and companies. E when the net needs more energy is increased the generation. The system is so great that small fluctuations in the local demand are mere rocks launched in the ocean, thus does not cause great changes in all. As you expensive reader can imagine, to increase or to diminish the generation of great plants is probably considerably inefficient and very inadequate for current demand. 

        

 

 

(FIGURA3) - REDE ELÉTRICA INTELIGENTE 

 

 

REDE ELÉTRICA INTELIGENTE ( FIGURA3) um tema muito abrangente em termos das tecnologias empregadas, mas vem sendo discutido pela maioria dos países em desenvolvimento preocupados pelo aquecimento global, apagões, emissões de poluentes; temos que unir nossos conhecimentos em busca de ações integradas, conectadas em geração, transmissão e distribuição da energia elétrica de modo controlado e eficiente. A definição segundo WIKIPEDIA: ”Uma rede inteligente distribui eletricidade dos fornecedores aos consumidores usando tecnologia digital para economizar energia, reduzir custos e melhorar a confiabilidade e a transparência. Uma rede de energia tão modernizada está sendo promovida por muitos governos como uma forma de lidar com a independência energética, aquecimento global e questões emergentes de elasticidade”. Como qualquer iniciativa extremamente promovida, muitas propostas semelhantes têm nomes, incluindo rede elétrica inteligente (SMART ELECTRIC GRID), rede de potência inteligente, rede inteligente, rede do futuro, e a mais moderna INTERREDE e INTRAREDE. O que foi projetado para atender a uma realidade do século XX , seguramente não conseguirá acompanhar satisfatoriamente as tendências de demanda do século XXI , onde o consumo de energia elétrica insiste em crescer a taxas sempre mais elevadas que o próprio PIB dos países. Trata-se, portanto de um desafio. Especialistas do mundo todo vêm discutindo a fragilidade das infra estrutura da energia elétrica e o custo que interrupções na rede representam, não só para as concessionárias e consumidores, mas, sobretudo para a economia como um todo. Falhas na rede elétrica em efeito dominó podem trazer prejuízos incalculáveis- fatos como o ocorrido em 1999, onde 75 milhões de consumidores brasileiros ficaram por quatro horas sem energia dão a dimensão exata do desafio que se tem pela frente. A automação , ou digitalização das redes que compõem o sistema elétrico é visto pelos especialistas como a saída para que ele passe para um novo patamar tecnológico.O conceito SMART GRID ou REDE INTELIGENTE busca incorporar tecnologias de sensoriamento , monitoramento , tecnologia da informação e telecomunicações para o melhor desempenho da rede , identificando antecipadamente suas falhas e capacitando-a a se auto-recompor diante de ocorrências que afetem sua performance.Um outro conceito que achei muito interessante para o leitor é o uso da comunicação bi-direcional na rede elétrica e recursos computacionais para melhorar a eficiência , confiabilidade e segurança das redes de transporte de energia e possibilitar a oferta de novos serviços aos consumidores.A comunicação dentro de redes elétricas pode ser via fibras ópticas e via tecnologias que usam fios elétricos de média e baixa voltagem como canais para comunicação IP, tecnologias conhecidas como BPL(Broadband over powerline) ou PLC ( Powerline communications).Esta comunicação bi-direcional permite conhecer em tempo real a condição de fios , cabos ,transformadores , e o consumo até os dispositivos específicos instalados em fábricas, escritórios e residências , permitindo seu controle ( Ligar e Desligar), e o uso de tarifas que variam de acordo com a carga do sistema , hora do dia , ou a estação para incentivar a conservação de energia , reduzindo seu uso não econômico em horas de demanda máxima.Para este controle usam-se técnicas conhecidas em inglês como AMR( Advanced meter reading) e AMI ( Advanced meter infrastructure). Outra maneira em que se usa esta comunicação bi-direcional com benefícios econômicos e ambientais é permitir que consumidores de energia também produzam e vendam energia de fontes renováveis (eólica, solar) vendendo o excesso de produção sobre consumo. Poderemos usar no futuro carros elétricos (plug-in electric vehicles) com suas baterias como reservas de energia armazenada que pode ser adquirida em horas de mínia demanda, durante a noite, e vendida em horas a outros consumidores plugados na rede elétrica inteligente.

 

INTELLIGENT ELECTRIC NET (FIGURA3) a very including subject in terms of the used technologies, but comes being argued for the majority of the developing countries worried by the global heating, blackout ,missions of pollutants; we have that to join our knowledge in search of integrated, hardwired actions in generation, transmission and distribution of the electric energy in controlled and efficient way. The definition according to WIKIPEDIA: ” An intelligent net distributes electricity of the suppliers to the consumers using digital technology to save energy, to reduce costs and to improve the trustworthiness and the transparency. A net of energy so modernized is being promoted for many governments as a form to deal with energy independence, global heating and emergent questions of elasticity”. As any initiative extremely promoted, many similar proposals have names, including intelligent electric net (SMART ELECTRIC GRID), net of intelligent power, intelligent net, net of the future, and most modern INTERREDE and INTRAREDE. What he was projected to take care of to a reality of century XX, surely will not obtain satisfactorily to follow the trends of demand of century XXI, where the consumption of electric energy insists on growing the taxes always higher than the proper GIP of the countries. It is treated, therefore of a challenge. Specialists of the world all come arguing the fragility of the infra structure of the electric energy and the cost that interruptions in the net represent, not only for the concessionaires and consumers, but, over all for the economy as a whole. Imperfections in the electric net in effect dominó can bring incalculable damages facts as the occurrence in 1999, where 75 million Brazilian consumers had been for four hours without energy give the accurate dimension of the challenge that if has for the front. The automation, or digitalização of the nets that compose the electrical system is seen by the specialists as the exit so that it pass for a new technological platform. The concept SMART GRID or INTELLIGENT NET search to incorporate technologies of sensoriamento, monitoring, technology of the information and telecommunications for optimum performance of the net, identifying anticipatedly its imperfections and enabling it auto-recompor it if ahead of occurrences that affect its performance. One another concept that I found interesting very for the reader is the use of the bidirectional communication in the electric net and computational resources to improve the efficiency, trustworthiness and security of the nets of energy transport and will make possible offers of new services to the consumers. The communication inside of electric nets can be saw staple fibres optic and saw technologies that use electric wires of average and low voltage as canals for communication IP, known technologies as BPL (Broadband to over powerline) or PLC (Powerline communications). This bidirectional communication allows to know in real time the condition of wires, handles, transforming, and the consumption until the specific devices installed in plants, offices and residences, allowing its control (To bind and Disconnect), and the use of tariffs that in accordance with vary the load of the system, hour of the day, or the station to stimulate the energy conservation, reducing its not economic use in hours of maximum demand. For this control techniques known in English are used as AMR (Advanced to put reading) and AMI (Advanced to put infrastructure). Another way where if it uses this bidirectional communication with economic and ambient benefits is to allow that consuming of energy also they produce and they vendam energy of sources you renewed (aeolian, solar) vendendo the production excess on consumption. We will be able to use in the future electric cars (plug-in electric vehicles) with its batteries as reserves of stored energy that can be acquired in hours of mínia demand, during the night, and be vendida in hours to other consumers plugados in the intelligent electric net.

 

Como instrumento de medição dentro do conceito SMART GRID irei falar sobre SMART METER (Figuras 4 e 5), SMART METERING. Trata-se de um medidor avançado que identifica o consumo com maior detalhes quando comparado a um medidor convencional, e comunica estas medições através da rede ao serviço público local, para efeitos de acompanhamento e faturamento, que chamamos de TELEMETRIA.

 

As instrument of measurement inside of concept SAMRT GRID I will go to speak on SMART TO PUT (Figures 4 and 5), SMART METERING. One is about an advanced measurer that identifies the bigger consumption with details when compared with a conventional measurer, and communicates these measurements through the net to the local public service, for the purpose of accompaniment and invoicing, that we call TELEMETRY.

 

 

(FIGURA 4) - SMART METER - Source ELSTER. 

 

(FIGURA5) - SMART METER - Source SIEMENS. 

 

 

 

            

Além de medirmos os parâmetros elétricos, estes equipamentos modernos medirão os parâmetros para consumo de gás e água. Estes medidores inteligentes envolvem uma combinação de tecnologias diferentes, tais como tempo-real, qualidade de notificação de falha de energia e potência de monitoramento. Como referências para estudos e especificações técnicas indicam as seguintes empresas: ELSTER (WWW.elstersolutions.com); CORONIS (WWW.coronis.com); ZIV (WWW.ziv.es); METERUS (WWW.meterus.com); TEXAS INSTRUMENTS (WWW.ti.com), INTELLIMETER (WWW.intellimeter.on.ca); SIEMENS ( www.siemens.com ).

 

Beyond measuring the electric parameters, these modern equipment will measure the parameters for consumption of gas and water. These intelligent measurers involve a combination of different technologies, such as real-time, quality of notification of energy imperfection and power of monitoring. As references for studies and specifications techniques they indicate the following companies: ELSTER (WWW.elstersolutions.com); CORONIS (WWW.coronis.com); ZIV (WWW.ziv.es); METERUS (WWW.meterus.com); TEXAS INSTRUMENTS (WWW.ti.com), INTELLIMETER (WWW.intellimeter.on.ca); SIEMENS (www.siemens.com).

 

De todas as tecnologias para medidores inteligentes o problema crítico é a comunicação. Cada contador deve ser capaz de comunicar de forma confiável e segura as informações coletadas para algum local central. Dependendo do local do medidor inteligente a ser instalado poderemos encontrar grandes dificuldades. Como soluções propostas: uso de celular/redes Pager; rádios licenciadas; e comunicação tradicional em linha. Não só o meio de comunicação, mas o tipo de rede usada também é crítica. Encontraremos malha de rede fixa com fio, e sem fio, sempre combinadas. Como tendência crescente, veremos a comunicação TCP/IP como plataforma de comunicação comum entre os SMART METER.

 

Of all the technologies for intelligent measurers the critical problem is the communication. Each accountant must be capable to communicate of trustworthy form and insurance the information collected for some central place. Depending on the place of the intelligent measurer to be installed we will be able to find great difficulties. As solutions proposals: cellular use of/Pager nets; permitted radios; e on-line traditional communication. Not only the media, but the type of used net also is critical. We will find mesh of fixed net with wire, and without wire, always combined. As increasing trend, we will see communication TCP/IP as platform of common communication between the SMART TO PUT.
 

 

 

Como exemplo prático nos Estados Unidos  , na cidade de Boulder-Colorado(Figura- Smart Grid City ) estão iniciando um projeto piloto para SMART GRID CITY , inciativa da empresa fornecedora de energia Xcel Energy ( www.xcelenergy.com ).Recomendo que acessem o site (http://smartgridcity.xcelenergy.com), nele encontrarão matérias interessantes sobre esta iniciativa verde .

 

As practical example in the United States, in the city of Boulder-Colorado (Figure Smart Grid City) they are initiating a project pilot for SMART GRID CITY, inciativa of the supplying company of energy Xcel Energy (www.xcelenergy.com). I recommend that they have access the site (http://smartgridcity.xcelenergy.com), in it will find interesting substances on this green initiative.
 

(FIGURA) - Smart Grid City - BOULDER, Colorado-USA.   

Acessem o YOU TUBE :  http://www.youtube.com/watch?v=f8ugivIg5kU .

 

 

(FIGURA6) - REDE INTELIGENTE DO FUTURO - Diagrama MULTIDIRECIONAL. 

  

Para o leitor complementar seus primeiros estudos sobre a rede do futuro  vamos apresentar este diagrama multidirecional ( FIGURA6) , com a energia fluindo em todas as direções , das usinas para os consumidores , das fontes renováveis distribuídas pela rede para os consumidores , da geração residencial para a rede , etc. Segue o detalhamento :

1. Central de Operação do Sistema na concessionária;

2. Grandes usinas estado-da-arte em geração eficiente de energia;

3. Residências (consumidores e/ou fornecedores);

4.  Subestações ;

5. Comércio, indústria e governo (consumidores e /ou fornecedores);

6. Geração renovável de energia em pequena escala;

7. Geração distribuída tradicional;

8. Armazenador distribuído de energia;

9. Geração distribuída renovável de energia;

10. Equipamentos eficientes energeticamente;

11. Veículos elétricos;

12. Informação de consumo em tempo real;

13. Programa de gerenciamento de energia pelo lado da demanda (consumidor);

14. Medidores Inteligentes (Smart meter);

15. Linhas de transmissão;

16. Linhas de distribuição.

   

  Complementary reading it its first studies on the net of the future we go to present this multidirectional diagram (FIGURA6), with the energy flowing in all the directions, of the plants for the consumers, the sources you renewed distributed by the net for the consumers, of the residential generation for the net, etc. It follows the detailing:
 

1. Central office of Operation of the System in the concessionaire;
 

2. Great plants state-of - the art in efficient generation of energy;
 

3. Residences (consuming and/or supplying);
 

4.  Substation;
 

5. Commerce, industry and government (consuming and/or supplying);
 

6. Renewable generation of energy in small scale;
 

7. Distributed generation traditional;
 

8. Storing distributed of energy;
 

9. Distributed generation renewable of energy;
 

10. Efficient equipment energy;
 

11. Electric vehicles;
 

12. Information of consumption in real time;
 

13. Program of management of energy for the side of the demand (consuming);
 

14. Intelligent measurers (Smart to put);
 

15. Lines of transmission;
 

16. Lines of distribution.
 

            

 

                  

     (FIGURA7)-SMART GRID HOME / Source TEXAS INSTRUMENTS.   

 

     Concluindo teremos uma rede multidirecional, com energia fluindo em todas as direções, das usinas para os consumidores, das fontes renováveis distribuídas pela rede aos consumidores, da geração residencial para a rede, em vez de uma rede tradicional unidirecional.

 

 Concluding we will have a multidirectional net, with energy flowing in all the directions, of the plants for the consumers, the sources you renewed distributed by the net the consumers, of the residential generation for the net, instead of a unidirectional traditional net.
 

 

Esta é uma pequena introdução sobre SMART GRID HOME ( FIGURA7), desafios serão encontrados, muitos estudos e descobertas estão por vir, logo vamos em frente aprendendo e buscando soluções verdes para nosso planeta.

 

 

This is a small introduction on SMART GRID HOME (FIGURA7), challenges will be found, many studies and discoveries are for coming, then we in front go learning and searching green solutions for our planet.
 

 

 

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