estudo sobre geração distribuída e protocolos de comunicação de medidores inteligentes

ESTUDO SOBRE GERAÇÃO DE ENERGIADISTRIBUÍDA E PROTOCOLOS DECOMUNICAÇÃO DE MEDIDORES

INTELIGENTES

Apresentação para o VII SIEPE - 2015.

24 de Novembro de 2015

Autor: Luimar Donini (luimar@gmail.com)Orientador: José Wagner Kaehler

Sumário

Introdução; Geração de energia elétrica por painéis

fotovoltaicos; Geração de energia elétrica por geradores eólicos; Dispositivos Inversores; Medidores Inteligentes; Redes Mesh; Redes Mesh - Protocolos de Roteamento; Considerações Finais; Bibliografia.

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Introdução

Geração Distribuída é o nome dado à sistemas de geração de energia descentralizados.

São divididos em dois grandes grupos: off-grid e grid-tie Bastante difundida na Europa No Brasil, a geração distribuída só foi regularizada em

2012 por meio da resolução 482/2012 da ANEEL. Sistemas de geração distribuída apresentam baixo

impacto ambiental e redução da sobrecarga das redes. A norma 482/2012 permite que a energia excedente

produzida possa ser incorporada à rede da concessionária.

Custos de projeto, instalação e mão de obra por conta do cliente. 3

Geração de energia elétrica por painéis fotovoltaicos

Fabricados com materiais que possuem o chamado efeito fotovoltaico - semicondutores.

Os fótons da luz solar energizam os elétrons.

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Geração de energia elétrica por painéis fotovoltaicos

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Geração de energia elétrica por geradores eólicos

Turbinas são utilizadas para transformar a energia mecânica dos ventos em eletricidade.

Viável apenas em regiões de ventos constantes. Quantidade de energia produzida é diretamente

proporcional ao tamanho das hélices e da intensidade dos ventos.

Eficiência pode passar dos 45%. A energia eólica é de 60% a 70% mais cara para ser

produzida do que a energia gerada por uma hidrelétrica.

Possui a grande vantagem de ser renovável e de baixo impacto ambiental.

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Elementos de um aerogerador

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Sistema eólico

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Dispositivos Inversores

Elementos de extrema importância para sistemas de geração distribuída.

Convertem corrente contínua (CC) em alternada (CA). Sincronizam a tensão e corrente gerada localmente

com as da concessionária. Existem diversos tipos e modelos de inversores. Inversores modernos possuem dispositivos de

segurança que os desligam da rede quando a frequência não está de acordo

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Dispositivos Inversores

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Dispositivos InversoresAnálise da figura anterior

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Oscilador gera uma tensão pulsante. Transformador eleva os pulsos de baixa

tensão oriundos do oscilador. Na saída do transformador têm-se uma alta

tensão alternada. Regulador garante que a amplitude da tensão

não varie em relação a tensão desejada.

Medidores inteligentes

Peças chave para a implementação de sistemas grid-tie e das smart-grids;

Possuem diversas funcionalidades embutidas• Monitoramento do consumo em tempo real;• Consulta e envio de dados remotamente;• Corte e religamento remoto da energia;• Sitemas anti-fraude;• Entre outros;

Trafegam dados em ambas as direções; Utilizam a tecnologia de redes MESH; Possuem a funcionalidade conhecida como Self

Healing; São capazes de reduzir as perdas no fornecimento de

energia e os custos operacionais;12

Medidores inteligentes

Proporcionam consumo mais eficiente; Possibilidade de atendimento remoto; Possibilitam a oferta de novos serviços aos

consumidores; Trabalham de forma digital; Comunicam-se através de protocolos de comunicação; Funcionam em rede, atuando como um roteador da

rede; São capazes de escolher a melhor rota para os

pacotes de dados;

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Redes Mesh

Vantagens

Roteamento dinâmico de pacotes de dados; Interliga vários pontos de acesso; São de fácil implantação; Possuem Roaming; Altamente adaptativa à condições adversas; Tolerante à falhas; Reduzem o custo da implementação na última milha; Permite o acesso em locais de difícil implementação;

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Redes Mesh

Desvantagens

Largura de banda é dividida entre os nós da rede; Pode ocorrer ‘estrangulamento’ do tráfego no nó que

tem a conexão com a rede fixa; Dificuldade em garantir a segurança dos dados;

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Estrutura e funcionamento de uma rede de medidores inteligentes com tecnologia de

redes MESH

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Redes Mesh – protocolos de roteamento

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Protocolos pró-ativos;Protocolos reativos;Protocolos híbridos;Protocolos unicast;Protocolos multicast:

Tree based;Mesh based;

Com a elaboração deste trabalho, pode-se ter uma perspectiva de melhoramento do setor elétrico brasileiro, no que diz respeito à geração, transmissão, fornecimento e coleta de dados. Consequentemente, a infraestrutura das redes de transmissão e distribuição também deverá acompanhar os avanços tecnológicos a fim de dar suporte às redes inteligentes.

Diversas empresas estão investindo cada vez mais em tecnologias que permitam a realização das redes inteligentes, tais como ECIL energia e WNI soluções wireless e conectividade.

Em se tratando de comunicação entre cliente e concessionária (ou vice-versa), concluiu-se que a melhor forma é através da implementação de redes MESH, as quais fornecem segurança e robustez ao mesmo tempo em que são altamente adaptativas e utilizam protocolos de comunicação já bastante utilizados e conhecidos, como o TCP/IP e os protocolos de comunicação sem fio IEEE 802.11.

Considerações Finais

18

• I. T. da ANEEL., “Geração distribuída”, http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=757, 2012, [último acesso em junho de 2015].

• Neosolar., “Energia solar fotovoltaica”, http://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/energia-solar-fotovoltaica, 2013, [último acesso emjunho de 2015].

• N. Energy., “Energia solar”, http://www.newenergy.com.br/#!solar/c1geo, 2013, [último acesso em junho de 2015].

• Solar., “Como funciona o painel solar fotovoltaico”, http://www.portalsolar.com.br/como-funciona-o-painel-solar-fotovoltaico.html, 2013, [último acesso em junho de 2015].

• A. Energy., “Painel fotovoltaico residencial”, http://atriaeenergy.com.br/services/painel-fotovoltaico-residencial/, 2013, [último acesso em junho de 2015].

• F. C. P. Marques, F. N. dos Santos, I. B. Valente, and et. al., “Energia eólica”, https://evolucaoenergiaeolica.wordpress.com/aerogerador-de-eixo-horizontal/custo-comparativo/, 2012, [último acesso em junho de 2015].

Bibliografia

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• I. N. C. Braga., “Como funcionam os inversores”, http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3913-art533, 2014, [último acesso em junho de 2015].

• P. F. junto à ANEEL., “Medidores bidirecionais podem trazer nova perspectiva ao setor elétrico”, http://www.aneel.gov.br/arquivos/HTML/medidores%20-%20bip-junho-2012.html, 2014, [último acesso em junho de 2015].

• ECIL., “Medição inteligente”, http://www.ecilenergia.com.br/download/Medidores.pdf, 2013, [último acesso em julho de 2015].

• I. T. da ANEEL., “Aneel regulamenta medidores eletrônicos”, http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/noticias/Output_Noticias.cfm?Identidade=5903&id_area=90, 2012, [último acesso em junho de 2015].

Bibliografia

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OBRIGADO PELA ATENÇÃO!!!