Rede Elétrica Inteligente SMART GRID entrega

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Rede Elétrica Inteligente: 
 Uma Revisão 
Leonardo Rodrigues Ramos Fermino; Marcos Túlio Costa Turossi, Thiago Alexandre Mareth. 
 
Resumo​— Este artigo apresenta uma revisão bibliográfica das 
redes elétricas inteligentes conhecidas como ​Smart Grids​, suas 
vantagens, desvantagens, investimentos e desafios bem como 
algumas tecnologias que viabilizaram a implantação do conceito 
Smart Grid no atual sistema elétrico. 
Palavras Chave— Smart Grid, Distribuição de energia, 
Microgeração. 
I. I​NTRODUCÃO 
O sistema atual de distribuição de energia elétrica consiste 
em uma rede que transmite a energia elétrica produzida desde 
o local onde é gerada até o consumidor final, a energia parte 
de grandes plantas de geração e é transmitida até centrais de 
distribuição e finalmente é distribuída aos consumidores 
finais. Por muitas décadas este tem sido o modelo de 
distribuição de energia mais utilizado. As redes elétricas 
inteligentes representam uma evolução do modelo atual, 
tornando-se uma via de mão dupla, o consumidor poderá gerar 
e “vender” energia sendo consumidor e produtor ao mesmo 
tempo. De forma geral, a comunicação compreendia apenas 
parte do sistema como as subestações e seus centros de 
controle, com as ​Smart Grids a quantidade de dispositivos 
controlados e monitorados aumenta demasiadamente 
compreendendo inclusive o consumidor final. 
As Redes Elétricas Inteligentes possibilitam a melhoria da 
automação e eficiência na prestação dos serviços de 
eletricidade. Os mais diversos benefícios ampliam para um 
todo na sociedade, dando oportunidade às distribuidoras de 
terem um feedback mais eficiente das suas redes de 
distribuição e demandas por área de consumo otimizando 
assim o fornecimento garantindo qualidade e promovendo 
resultados viáveis quanto a resolução de problemas como 
falhas técnicas e baixa confiabilidade, aos consumidores a 
oportunidade de controlarem suas faturas em tempo real 
reduzindo dessa forma os seus gastos e promovendo maior 
confiabilidade na fatura final.(LAMIN, 2013). 
Segundo Schlickmann (2014), redes inteligentes poderão 
transformar o setor de sistema elétrico em uma moderna rede 
que permitirá melhores formas de controle, consumo e gasto. 
Isso faz com que as implantações permitam serem efetuadas 
mais rapidamente, além de exercitar e proporcionar novas 
modalidades tarifárias e acarretando em novos 
comportamentos de consumo, afetando assim não somente o 
setor de energia elétrica. 
A. JUSTIFICATIVA 
O conceito ​Smart Grid é um sistema que automatiza não 
só o monitoramento, mas toda a gestão do uso de eletricidade, 
proporcionando uma avanço no sistema atual de fornecimento 
de energia elétrica. Aliando tecnologia, automação de 
processos, equipamentos e protocolos e sensores inteligentes 
capazes de medir a qualidade da energia proporcionando o 
envio e o recebimento de informações em tempo real tanto 
para o distribuidor quanto para o consumidor final. 
Um dos grandes problemas da atualidade encontra-se no 
fato de que o gerenciamento de energia elétrica atual está 
carente de eficiência e bastante defasado, sendo necessário o 
estudo e desenvolvimento de novas tecnologias que 
proporcionem a melhora do sistema de fornecimento atual, 
para que o conceito das ​Smart Grids possam se tornar uma 
realidade é necessário o desenvolvimento de sistemas, 
dispositivos, serviços e mão de obra qualificada tanto para 
implantação quanto para o controle e garantia de segurança e 
confiabilidade de todo o sistema. 
 
II. M​ETODOLOGIA 
Na elaboração dessa pesquisa é caracterizada como 
processo formal e sistemático de desenvolvimento do método 
científico, cujo o objetivo geral é apresentar as principais 
vantagens, desvantagens, viabilidade e dificuldades para a 
implantação da ​Smart Grid​. Quanto a forma de abordagem é 
considerada qualitativa com métodos científicos indutivos e 
um propósito de estudo exploratório. Relativamente aos 
procedimentos técnicos da pesquisa é avaliado como 
bibliográfico, já que foi desenvolvido através de 
levantamentos bibliográficos e literaturas a respeito do tema 
mencionado. As buscas foram feitas em três bases de dados 
bibliográficos – IEEE, Google acadêmico e BNDES. 
III. DESENVOLVIMENTO 
 
A. O que é a Smart Grid 
Às redes elétricas inteligentes podem ser definidas como 
redes de distribuição e transmissão de eletricidade que se 
move em dois sentidos, da distribuidoras para os 
consumidores e dos consumidores paras as distribuidoras. A 
introdução do conceito de ​Smart Grid contempla a geração, 
distribuição de energia, e consumo viabilizando a entrada de 
novos fornecedores, com melhorias significativas em 
monitoramento, gestão, automação, qualidade da energia e 
processamento de dados. O processamento de dados 
funcionará como uma internet de equipamentos, interligando 
os chamados IEDs (​Intelligent Electronic Devices​) e trocando 
informações e ações de controle entre diversos partes da rede 
elétrica. Essa ligação de tecnologias exigirá o 
desenvolvimento de novos procedimentos de monitoramento 
[3]. 
A implantação das redes elétricas inteligentes pode ser 
compreendida em três dimensões complementares e 
independentes.Na primeira as intervenções feitas com o 
objetivo de agregar inteligência ao sistema de fornecimento de 
energia elétrica, geração, transmissão e distribuição 
promovendo robustez segurança e agilidade na rede. Na 
segunda busca-se extrair os benefícios da substituição dos 
medidores eletromecânicos por eletrônicos e inteligentes, que 
passam a oferecer inúmeras funcionalidades, dependendo do 
tipo do medidor escolhido. Do ponto de vista dos 
consumidores, podem-se obter informações sobre o consumo 
de energia por horário, apresentação de dados do último 
período do faturamento, indicativo da qualidade de energia 
ofertada pelas concessionárias. Por fim os uso da inteligência 
dos centros consumidores caracterizada por residência com 
eletrodomésticos inteligentes interconectados ao medidor 
permitindo melhor gestão do consumo energético, 
comunicação bidirecional de energia, por meio da geração 
distribuída com fonte solar, eólica ou biomassa, e 
armazenamento de energia com carros elétricos [3]. 
 
B. História da Smart Grid 
Os investimentos em ​Smart Grids ​começaram a ser feitos 
em grande parte do mundo. Vários países com empresas 
renomadas como a Siemens, IBM, Oracle e a Cisco estão em 
fase de investimentos em projetos com objetivo de viabilizar 
os sistemas em redes elétricas inteligentes (CABELLO, 2012). 
O termo ​Smart Grid vem sendo usado oficialmente, desde 
2005, quando foi utilizado no artigo de Bruce F. Wollenberg e 
S. M. Armin, intitulado "​Toward A Smart Grid​". Entretanto, a 
idéia de uma rede inteligente não surgiu da noite para o dia, 
ela é o resultado da necessidade de possuir uma rede mais 
inteligente e de anos de tentativas de se obter esse resultado. 
Na década de 1980, foram instalados dispositivos que 
permitiam a coleta do consumo e de informações de 
diagnóstico em grandes empresas consumidoras de energia, 
como fábricas. Esse dispositivos enviam essas informações 
para uma central, onde eram analisadas a fim de cobrança e 
análise de serviço.No início da década de 1990, esses 
sistemas evoluíram para uma infraestrutura com capacidade de 
medir e reagir às leituras de diversos dispositivos de 
sensoriamento. A busca por uma rede mais inteligente 
revolucionou o tempo de resposta de demanda e correção de 
problemas. 
 
C. Vantagens e desvantagens 
Os seguintes benefícios podem ser obtidos com a 
implantação do projeto da ​Smart Grid​, para toda a sociedade e 
abrangem tanto as empresas distribuidoras quanto os 
consumidores. Em termos gerais os principais objetivos e 
vantagens do programa da ​Smart Grid, segundo Pires (2012), 
podem ser resumidos pelos seguintes tópicos: 
 
● Autorrecuperação: capacidade de automaticamente 
detectar, analisar, responder e restaurar falhas na rede; 
● Aumentar a eficiência na utilização final de energia 
elétrica, pela alteração de comportamentos e de 
padrões de consumo; 
● Capacidade de reduzir e resistir a ataques físicos e 
cyber-ataques; 
● Diminuir o impacto ambiental do sistema de produção 
de eletricidade, reduzindo as perdas e utilizando fontes 
de baixo impacto ambiental, utilizando fontes 
renováveis; 
● Aumentar o rendimento e a eficácia da infraestrutura 
das redes, tanto dos ativos mais antigos quanto dos 
tecnologicamente mais recentes; 
● Melhorar a qualidade do abastecimento de eletricidade 
medida por meio de indicadores habituais; 
● Antecipar quebras no fornecimento da energia, com a 
programação da evolução ou manutenção de redes; 
● Proporcionar e beneficiar-se de mercados 
competitivos de energia, favorecendo o mercado 
varejista e a microgeração; 
● Expandir redes de informações que armazenam e 
gerenciam grandes volumes de dados, cuja exploração 
potenciará novas oportunidades de negócios com base 
em serviços de valor acrescentado. 
 
Assim, a ​Smart Grid apresenta como alternativa inteligente 
aos altos investimentos exigidos para atender a demanda da 
forma tradicional, a possibilidade de geração distribuída, 
cogeração, veículos elétricos, automação residencial, 
comercial, predial, industrial, armazenamento de energia, 
medição online, com capacidade adaptativa e de 
autorrecuperação [4]. 
A rede inteligente tem as características de ser mais 
eficiente, confiável e inteligente, no entanto, umas das 
principais desvantagens está no fato de não ter mão de obra 
qualificada suficiente para a implantação do sistema, para 
integração das redes de informação no atual sistema de rede 
elétrica, e garantia de segurança e privacidade aos usuários, 
nos dias atuais a internet que já possui uma rede muito maior, 
estabelecida e com profissionais capacitados sofre muitos 
problemas de segurança e privacidade que ainda não possuem 
uma solução definitiva mesmo com o avanço da tecnologia 
para erradicar esses problemas é evidente que ainda muito 
precisa ser feito. As redes de TI introduzem vulnerabilidades 
óbvias. Por exemplo, hackers podem roubar o poder dos 
clientes sem deixar vestígios nos dispositivos de medição. Isso 
torna a prestação de contas um necessário problema de 
pesquisa nessa área, principalmente para que quando os 
usuários obterem a conta de energia de sua concessionária, 
eles terão ​e​vidência adequada para provar a carga exata de 
energia que eles estão consumido ou até mesmo fornecendo 
para concessionaria [11]. 
Uma das ideias para sanar esse problema na questão da 
segurança discutem tecnologias-chave de segurança e 
metodologias de computação confiáveis, sendo chamada de 
chave pública (PKI). Onde estas etapas da utilização desse 
sistema são resumidas basicamente em comunicar com um 
recurso seguro, no qual enviará para o dispositivo a solicitação 
de assinatura de certificado (CA), em que só o usuário teria o 
acesso, executa uma verificação da função de validação (VA) 
que determina se as ligações solicitadas estão corretas, se 
estiverem corretas encaminha um certificado à terceira parte 
confiável, por fim validar a certificação solicitando o status do 
certificado de um (VA). Este processo um pouco complexo 
tem uma solução abrangente e de custo-benefício, eficaz para 
a segurança do sistema ​Smart Grid​ [13]. 
 
D. Implantação no mundo 
Na última década, investimentos em redes inteligentes 
começaram a ser feitos em todo o mundo. Diversos países e 
empresas de grande porte, de diversas áreas (como a Siemens, 
a IBM, a Oracle e a Cisco), vêm realizando grandes 
investimentos em projetos-piloto – cujo objetivo é aperfeiçoar 
e investigar a viabilidade desse tipo de sistema. Na Europa, 
praticamente todos os países já têm alguma iniciativa 
relacionada a redes inteligentes. Tanto a Itália quanto a Malta 
têm projetos de escala nacional. Outros países, como 
Alemanha, Portugal e Reino Unido, já estão testando a 
tecnologia em escala menor para avaliar seu potencial em 
termos de economia de recursos. 
Nos Estados Unidos, a evolução da implantação da rede 
inteligente também não é homogênea. Alguns estados são bem 
mais engajados que outros devido a estratégias, necessidades e 
recursos diferentes. Segundo o Departamento de Energia do 
governo americano, mais de cinco milhões de medidores 
inteligentes já foram instalados no país inteiro, principalmente 
nos estados de Florida, Texas, California, Idaho, Arizona, 
Oklahoma, Michigan e Nevada [5]. 
Em 2009 o presidente Barack Obama investiu 3,4 bilhões 
de dólares em redes elétricas inteligentes e impulsionou outras 
dezenas de bilhões de dólares em investimentos privados. 
Segundo a análise feita na época pelo ​Electric Power 
Research Institute ​(EPRI), estima-se que a implementação de 
redes elétricas inteligentes nos Estados Unidos reduza em 
mais de 4% o consumo de energia elétrica até 2030, o que 
poderia implicar economias para os clientes da ordem de 20,4 
Bilhões de dólares (ENS, 2009) [12]. 
Iniciativas importantes também estão presentes na 
Austrália, no Japão, na Índia e na China. Em relação à 
América Latina, o Brasil é o país que mais tem investido nesse 
tipo de tecnologia, seguido do México [5]. 
 
E. Expectativa no Brasil 
Existe uma grande expectativa aos investimentos em redes 
elétricas inteligentes no Brasil. Os investimentos teriam 
impactos não somente no consumidor mas também em 
diversos segmentos da cadeia produtiva. 
No Brasil, a implantação é objetivo de análise tanto 
pelas distribuidoras quanto pela Agência Nacional de 
Energia Elétrica (ANEEL), que regula as Diretrizes do 
Sistema Elétrico Brasileiro. Os três principais motivadores 
para a popularização das ​Smart Grid são: Atenuação e 
eliminação de perdas não técnicas ocasionadas por fraudes; 
constância da continuidade; e eficiência energética. No 
contexto global, podem ser encontrados outros motivadores, 
dentre eles: o aumento da competitividade e ampliação do 
mercado livre; diminuição de custos operativos; diminuição do 
impacto ambiental; prestação de novos serviços; e 
gerenciamento de ativos (LAMIN, 2013). 
No Brasil, também existem desafios para a implementação 
de redes inteligentes pelas distribuidoras. O tempo de 
acreditação dos medidores de energia pelo INMETRO é 
bastante demorado, o que faz com que no momento em que a 
tecnologia é implementada já possam existirnovas tecnologias 
mais avançadas e mais viáveis economicamente. O custo do 
investimento é alto, inviabilizando a implementação para 
todos os consumidores ao mesmo tempo, por isso é necessária 
uma análise estratégica para decidir o momento e o local de 
investimento [14]. Outro ponto é que no Brasil possui energia 
elétrica em 93,7% das residências, no entanto 23,9% de toda a 
energia distribuída é furtada. Esta realidade, típica de países 
em desenvolvimento, inviabiliza a implantação de projetos de 
Smart Grid e desencoraja possíveis investidores da área, 
apesar dos medidores inteligentes permitirem a concessionária 
um controle em tempo real do balanço de potência do sistema 
[10]. 
Em termos de regulamentação para redes inteligentes o 
Ministério de Minas e Energia (MME, 2010) criou um grupo 
de trabalho com o objetivo de “analisar e identificar ações 
necessárias para subsidiar o estabelecimento de políticas 
públicas para a implementação de um Programa Brasileiro de 
Rede Elétrica Inteligente - ​Smart Grid​”, sob gestão da 
Secretaria de Energia Elétrica. 
O grupo de trabalho em ​Smart Grid da Associação 
Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica (Abradee), 
após entendimentos com a Agência Nacional de Energia 
Elétrica (ANEEL) - parte integrante do grupo de trabalho do 
MME, realizou estudos diversos com o objetivo de subsidiar 
as autoridades com a visão dos distribuidores de energia sobre 
o tema. Esse estudo, concluído em 2011, foi realizado de 
maneira conceitual através de um P&D estratégico da ANEEL 
que contou com a participação da maioria das concessionárias 
associadas da Abradee. A Light foi uma das coordenadoras 
desse projeto junto a Abrade. 
A light desenvolveu um programa de pesquisa e 
desenvolvimento (P&D) inovador, focado em redes 
inteligentes, potencialmente extensível às demais 
concessionárias do Brasil. O objetivo desse programa é 
desenvolver sistemas, dispositivos, produtos e serviços 
customizados e interoperáveis, com o foco no cliente e com 
alta rentabilidade, o que deverá colocar a empresa na 
vanguarda do conhecimento sobre o tema, em âmbito 
internacional. Este programa é reconhecido como a maior 
iniciativa em P&D sobre o tema na América Latina e um dos 
maiores programas do mundo[12]. 
 
IV. INTERPRETAÇÃO​ ​DOS​ ​RESULTADOS 
 
No Brasil e no mundo as redes elétricas inteligentes 
encontram-se em estágio de evolução embrionário, semelhante 
ao da internet no começo dos anos 1980, havendo ainda 
grandes oportunidades para empresas, concessionárias de 
energia, fornecedores de tecnologia, governos, consumidores e 
desenvolvimento de novas capacitações na chamada 
“economia sustentável”. 
Quando se trata de redes elétricas a margem de erro tem que 
baixíssima pois o custo de uma rede inteira parada devido a 
uma falha ou erro de operação no momento da implantação e 
ou substituição de uma rede de energia atual é bastante alto 
por esse motivo existe um mercado em potencial enorme que 
vai desde hardwares, softwares, periféricos e mão de obra 
especializada promissor para o futuro. 
 
V. CONCLUSÕES 
 
Este artigo apresentou uma introdução das redes elétricas 
inteligentes também conhecidas como ​Smart Grid​, no geral 
ainda é um desafio grande para os países a implantação desse 
novo modelo de gestão da energia elétrica, aliado ao fato de 
que o modelo atual ainda se encontra com grande força e com 
perspectivas de crescimento devido ao aumento populacional e 
de consumidores, mesmo com grande potencial e inúmeras 
vantagens das redes elétricas inteligentes, fatores como 
custos, mão de obra especializada, e questões de segurança 
contra ataques a rede de energia elétrica que ainda não 
possuem uma solução definitiva, tornam o cenário das redes 
elétricas algo promissor e incerto, existe uma forte 
necessidade de formar mais profissionais para trabalhar nesta 
área disciplinar. 
 
 
 
 
 
 
 
VI. BIBLIOGRAFIA 
 
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