Otimização da produção de energia com as mais recentes tecnologias de redes inteligentes

Novas tecnologias estão moldando a forma como produzimos, distribuímos e consumimos energia. A tecnologia de redes inteligentes, parte integrante da transformação digital da energia, promete modernizar o sistema elétrico tradicional com uma infusão de inteligência digital que ajuda os fornecedores de energia a fazer a transição para energia limpa e reduzir as emissões de carbono.

Somente os EUA instalaram quase 10.000 unidades de geração de eletricidade, conectadas por mais de 480.000 km de linhas de transmissão e capazes de gerar mais de um milhão de megawatts de energia. Mas a importância de tecnologias inteligentes transcende as empresas de serviços públicos; as redes inteligentes também capacitam os consumidores a assumir o controle de seu consumo de energia.

Historicamente, a rede elétrica tem sido uma via de mão única. As estações de geração de energia produzem eletricidade e depois a distribuem aos consumidores. O sistema é amplamente passivo, com poucas informações em tempo real sobre uso e demanda.

As redes inteligentes viraram esse modelo de ponta-cabeça. Uma rede inteligente é uma rede de eletricidade digital que fornece energia aos consumidores usando comunicação interativa bidirecional, permitindo o fornecimento de energia automatizado e avançado e uma série de oportunidades para os consumidores controlarem seu uso e seus custos de eletricidade.

As redes inteligentes dependem de vários componentes integrais, cada um desempenhando um papel para garantir operações sem percalços:

• Medidores inteligentes: os medidores inteligentes medem o consumo de energia em tempo real no consumidor, fornecendo informações detalhadas sobre padrões de consumo tanto para o consumidor quanto para o fornecedor de energia.
• Sensores e dispositivos de automação: são instalados em toda a rede para monitorar a tensão, a corrente e a capacidade de carga (entre outras métricas). Eles podem ajustar parâmetros automaticamente para evitar sobrecargas e blecautes prolongados e em grande escala.
• Redes de comunicação: a espinha dorsal de qualquer rede inteligente, as redes de comunicação facilitam a transmissão de dados entre vários componentes, incluindo sensores, dispositivos automatizados e centros de controle. Os sistemas de transmissão podem ser com ou sem fio e utilizar uma variedade de protocolos e tecnologias de comunicação (por exemplo, Wi-Fi, Z-Wave, Zigbee e 4G/5G).
• Software e análise de dados: as redes inteligentes geram grandes quantidades de dados. Para gerenciar, analisar e interpretar esses dados, as empresas de serviços públicos contam com software e ferramentas de análise de dados avançados. Esse software, e os insights que ele fornece, podem ajudar os fornecedores a prever padrões de demanda, identificar possíveis problemas e otimizar a rede de distribuição.

Sistemas avançados de gerenciamento de energia, como redes inteligentes, podem aproveite uma série de tecnologias para ajudar consumidores e as empresas de serviços públicos a monitorar o uso de energia.

Uma dessas tecnologias é a infraestrutura de medição avançada (AMI). A AMI mede, coleta e analisa o uso de energia de medidores inteligentes de eletricidade, medidores de gás e/ou medidores de água de forma programada e predefinida. Em seguida, os dados são enviados aos consumidores e às empresas de energia para monitoramento e faturamento, fornecendo a todas as partes uma compreensão clara dos padrões de consumo e permitindo um uso de energia mais eficiente.

O gerenciamento de resposta à demanda (DRM) é outro tipo de tecnologia de rede inteligente. Facilitado por modelos de preços em tempo real, onde os preços da eletricidade aumentam durante períodos de alta demanda, a DRM prioriza o gerenciamento da demanda, incentivando os consumidores a reduzir seu uso de energia durante os horários de pico de carga.

As unidades de medição de fasores (PMUs) monitoram ondas elétricas na rede de eletricidade usando uma fonte de tempo comum para sincronização. A sincronização de tempo permite que as empresas de serviços públicos façam medições em vários locais do sistema de distribuição e as combinem para obter uma visão completa do estado do sistema.

Os fornecedores de energia também podem utilizar a tecnologia de veículo para rede (V2G),também conhecida como integração de veículo para rede (VGI). As baterias de veículos elétricos são sistemas de armazenamento de energia particularmente eficientes. Os sistemas V2G aproveitam essa eficiência transferindo energia não utilizada do veículo de volta para a rede inteligente, ajudando a equilibrar picos no consumo de eletricidade e reduzindo a sobrecarga da rede durante os horários de pico.

A tecnologia de redes inteligentes possui inúmeros benefícios, incluindo maior eficiência e confiabilidade da rede e fácil integração com fontes de energia renováveis. No entanto, para realmente maximizar os benefícios de uma rede inteligente, as empresas de energia devem implementar estratégias eficazes. Para obter o máximo do seu sistema de rede inteligente, você deve fazer o seguinte:

Confie em análise de dados avançada

Utilizar análises avançadas pode ajudar a prever e gerenciar a oferta e a demanda de energia de maneira mais eficaz. A tecnologia de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML) pode analisar grandes quantidades de dados para obter insights sobre padrões de consumo de energia, períodos de pico de demanda e desempenho da rede.

As empresas de serviços públicos podem aproveitar esses insights para otimizar as operações, melhorar a precisão da forecasting, aumentar a eficiência energética e identificar oportunidades para upgrades na infraestrutura. Além disso, os algoritmos de IA podem permitir a tomada de decisão inteligente e a automação, facilitando o gerenciamento ideal da rede e reduzindo os custos operacionais.

Monitore os dados da rede em tempo real e implemente a manutenção preditiva

Usando sensores, análise de dados e algoritmos de ML, as empresas de serviços públicos podem monitorar os componentes da rede (por exemplo, transformadores, subestações e linhas de energia) em tempo real. E o monitoramento da rede em tempo real é vital para otimizar a tecnologia de rede inteligente.

Ele permite identificar e corrigir imediatamente falhas, possíveis falhas e problemas de qualidade de energia. Também o ajudará a implementar um programa de manutenção preditiva (PdM), que agenda proativamente as atividades de manutenção para reduzir o downtime e melhorar a confiabilidade geral da rede.

Além disso, insights baseados em dados do monitoramento da rede podem ser usados para otimizar estratégias operacionais, identificar áreas com altas perdas de energia e reduzir ineficiências do sistema. Eles também ajudarão você a responder rapidamente às mudanças na demanda de eletricidade, garantindo um fornecimento consistentemente estável.

Integre os recursos de energia distribuída (DERs)

Integrar DERs — incluindo fontes de energia renováveis como sistemas fotovoltaicos (ou seja, painéis solares), turbinas eólicas e armazenamento de energia — na rede pode torná-la mais sustentável e resiliente. Esses sistemas de geração distribuída podem alimentar o excesso de eletricidade de volta à rede e reduzir a dependência de usinas elétricas tradicionais baseadas em combustíveis fósseis.

As empresas de serviços públicos também podem usar técnicas como algoritmos inteligentes de otimização de redes para equilibrar a natureza intermitente das fontes de energia renováveis e garantir a estabilidade da rede. Além disso, a utilização de DERs promove a produção de energia local e reduz as perdas na transmissão, aumentando a resiliência geral da rede.

Implemente medidas de cibersegurança e privacidade de dados

Como as redes inteligentes dependem fortemente de sistemas interconectados e troca de dados, elas são vulneráveis a ataques cibernéticos. A implementação de medidas abrangentes de cibersegurança e privacidade de dados protegerá a integridade e a topologia da rede e garantirá o serviço contínuo.

As estratégias de otimização devem incluir protocolos de criptografia robustos, segmentação de rede, sistemas de detecção de intrusões e auditorias de segurança regulares.

Além disso, a preservação da privacidade de dados é crucial ao coletar e utilizar informações confidenciais, como padrões de consumo e dados pessoais. Priorizar a cibersegurança e a privacidade de dados ajudará você a manter a confiança e a confiança de seus consumidores, facilitando a adoção mais ampla da tecnologia de rede inteligente.

Maximize a resiliência da rede com microrredes

Em um momento em que desastres e emergências relacionados ao clima estão em ascensão, é fundamental aprimorar a rede inteligente para o máximo de resiliência. O uso de microrredes (sistemas autossuficientes capazes de gerar e distribuir energia de forma independente) pode oferecer uma vantagem significativa.

As microrredes podem ser integradas sem dificuldades à infraestrutura da rede principal e podem operar de forma autônoma durante quedas de energia, garantindo que comunidades e instalações críticas tenham acesso à eletricidade. A coordenação de microrredes e da rede principal facilitará o balanceamento de carga e a utilização de recursos e minimizará as interrupções.

Utilize sistemas de armazenamento de energia para maior flexibilidade da rede

O armazenamento de energia da rede envolve armazenar o excesso de eletricidade para uso posterior com baterias, motores, supercapacitores e armazenamento hidrelétrico bombeado.

As tecnologias de armazenamento de energia permitem a recuperação e o armazenamento eficientes do excesso de eletricidade gerada por fontes renováveis durante os períodos de pico. A implementação de sistemas de armazenamento de energia em toda a rede pode ajudar as empresas de serviços públicos a equilibrar a oferta e a demanda, mitigar flutuações e garantir um fornecimento de energia estável e confiável.

Além disso, o armazenamento de energia aumenta a flexibilidade da rede, permitindo que as empresas de energia armazenem eletricidade durante períodos de baixa demanda e a liberem durante os horários de pico, reduzindo a tensão na rede e minimizando a necessidade de geração de energia adicional.

Instale sistemas de automação e controle da rede

Sistemas de gerenciamento de distribuição inteligente que automatizam componentes de redes inteligentes (como subestações e alimentadores) podem monitorar e controlar fluxos de energia, equilibrar cargas e minimizar perdas. E as tecnologias de comutação automatizada e autocorreção permitem a rápida detecção e isolamento de falhas, reduzindo a duração das interrupções.

Podemos esperar apenas que a rápida evolução dos sistemas de energia continue, e talvez até acelere, em direção a uma "internet da energia", na qual dispositivos inteligentes (como sistemas de automação residencial) se comuniquem com a rede inteligente para otimizar o uso de energia em um nível ainda mais granular. .

O IBM Maximo Application Suite pode ajudar sua empresa a chegar lá mais rápido. É uma plataforma integrada que ajuda os provedores de serviços a otimizar o desempenho, agilizar as operações diárias de empresas de serviços públicos e simplificar a transição para a rede inteligente. Usando uma plataforma integrada baseada em nuvem e impulsionada por IA, o Maximo oferece recursos de CMMS, EAM e APM que produzem análise de dados avançadas e ajudam as empresas de serviços públicos a tomar decisões mais inteligentes e baseadas em dados.

A tecnologia de redes inteligentes muda fundamentalmente a forma como interagimos com os sistemas de energia e o mercado de eletricidade no século 21. Ela nos capacita a nos tornarmos mais conscientes do nosso consumo de energia e a fazer escolhas mais inteligentes, permitindo-nos construir um futuro energético mais sustentável. E com a abordagem certa, todos podemos fazer parte da revolução.