Soluções de Energia Inteligente: Atendendo às Necessidades de 7,6 Bilhões de Pessoas

O número acima era a população global de final de ano de 2018 e, até o final deste ano, esse número crescerá em 82 milhões! Para suprir as demandas de eletricidade dessa população em disparada, empresas de geração de energia e concessionárias estão otimizando regularmente suas metodologias existentes.

O aprimoramento das metodologias e máquinas de trabalho aumenta a eficiência geral da usina, o que, por sua vez, permite que as concessionárias forneçam eletricidade a mais pessoas. Sistemas SCADA e controladores lógicos programáveis (CLPs) há muito tempo permitem que essas empresas monitorem o desempenho e a condição dos equipamentos e ferramentas de suas usinas. No entanto, os sistemas SCADA são menos interoperáveis e não oferecem monitoramento do padrão de consumo de eletricidade pelos usuários finais.

O advento da Internet das Coisas no setor de energia resultou no surgimento de soluções de energia inteligente. Essas soluções, alimentadas por sensores IoT inovadores e capacidades de telemetria, oferecem grandes funcionalidades para a indústria de energia em termos de monitoramento de padrões de consumo, otimização operacional e gestão de desempenho de ativos.

Soluções de Energia Inteligente:

As soluções de energia inteligente compreendem dispositivos como medidores inteligentes e redes inteligentes que são usados para coletar dados relevantes. Esses dados constituem parâmetros relacionados ao fluxo de eletricidade e podem variar desde o desempenho do equipamento até a energia utilizada pelos consumidores finais. Ao analisar essas informações, um provedor de energia pode tomar decisões informadas para gerenciar efetivamente o fluxo de energia em todos os três verticais de geração, transmissão e distribuição de energia.

A Internet das Coisas desempenha um papel crucial na manutenção do fluxo de eletricidade em todas essas três etapas. Ela está permitindo que as empresas de energia gerenciem o fornecimento de eletricidade mesmo nos horários de pico e reduzam seu desperdício. Vamos nos aprofundar nos benefícios que a IoT oferece em todas essas etapas.

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A. Geração de Energia:

O equipamento nas usinas deve ser eficiente para reduzir o desperdício de eletricidade. No entanto, as usinas sofrem com altos níveis de falta de confiabilidade e ineficiência devido a:

• Uso de ativos envelhecidos e com mau funcionamento.

• Procedimentos inadequados de O&M (operações e manutenção).

• Uso incorreto de dados históricos associados aos ativos.

Esses aspectos afetam drasticamente a eficiência de equipamentos e máquinas. A Internet das Coisas oferece soluções econômicas para empresas de geração de energia, aprimorando suas tarefas de O&M, melhorando assim a vida útil de seus ativos. Ao monitorar constantemente o funcionamento e o desempenho do equipamento, o ponto de falha e o tempo necessário de manutenção podem ser estimados com precisão.

1) Monitoramento de Tempo de Atividade (Uptime):

O monitoramento de tempo de atividade refere-se ao tempo durante o qual o equipamento ou máquina está em operação. Enquanto a máquina está operando, diferentes parâmetros são medidos para definir seu desempenho e condição. Esses parâmetros podem ser usados para estimar o tempo de quebra da máquina e até mesmo agendar tarefas de manutenção baseadas em condição, preditiva ou baseada em risco.

2) Monitoramento de Tempo de Inatividade (Downtime):

O período em que uma máquina está em manutenção ou simplesmente não está funcionando é chamado de tempo de inatividade. Ao usar os dados históricos da máquina coletados por meio de diferentes sensores embarcados, manutenção e reparos apropriados podem ser feitos nela para colocá-la pronta para operação.

Ao monitorar simultaneamente o tempo de inatividade e o tempo de atividade de vários equipamentos em uma usina, a disponibilidade do equipamento pode ser determinada. As máquinas de reserva podem, assim, ser usadas durante os horários de pico para suprir a demanda extra. Alguns outros benefícios do monitoramento de disponibilidade de equipamentos são:

• Redução de custos de manutenção.

• Melhoria da confiabilidade e eficiência dos ativos.

• Inspeção rápida e identificação de fontes de falha.

• Eliminação de reparos de emergência e tempo de inatividade não planejado.

B. Transmissão de Energia:

Os sistemas de transmissão de energia se tornam ineficientes e sua eficiência cai após um uso prolongado. Além disso, essas redes frequentemente operam junto com usinas ineficientes, com baixa eficiência de combustível e altas taxas de emissão, que diminuem ainda mais a eficiência dos sistemas de transmissão de energia.

Atualmente, essas redes de energia tradicionais foram substituídas por versões atualizadas e infundidas com IoT, chamadas redes inteligentes (smart grids). Essas redes oferecem controle remoto rápido sobre vários fatores de transferência de eletricidade, como frequência, tensão, taxa de variação, etc. Essas redes oferecem um sistema de diálogo bidirecional que permite que concessionárias e clientes troquem informações e eletricidade quase instantaneamente.

Alguns benefícios que as redes inteligentes oferecem a um sistema de transmissão avançado são:

1) Gestão de Energia Renovável:

A energia gerada a partir de recursos renováveis é chamada de energia variável, pois varia com a mudança nas condições ambientais. Um sistema de transmissão inteligente pode detectar essas variabilidades e equilibrar o fornecimento de energia extraindo eletricidade de usinas tradicionais.

2) Redução de Custos Operacionais:

Redes inteligentes, com a ajuda de sistemas de distribuição, podem medir o consumo de eletricidade em diferentes localidades e encontrar a duração do consumo de energia de pico. Com base nessa informação, as concessionárias podem decidir o melhor momento para operar "usinas de pico" (usadas durante horas de pico) para gerenciar o fornecimento de energia durante os horários de pico. Como isso reduz o uso de usinas de pico menos eficientes, os custos operacionais também são reduzidos.

3) Gestão de Ativos:

Um sistema de transmissão consiste em várias subestações, transformadores e linhas de transmissão. Esses equipamentos e ativos se degradam e desenvolvem falhas devido a sobrecarga e operação contínua. Diferentes sensores IoT podem ser usados para monitorar vários fatores associados ao funcionamento do ativo para identificar riscos de segurança e componentes vulneráveis. Isso melhora as tarefas de manutenção e aumenta a vida útil dos ativos de transmissão.

C. Distribuição de Energia:

A Internet das Coisas está, além disso, aprimorando os serviços de distribuição e a experiência do cliente com a ajuda de redes inteligentes e medidores inteligentes. Medidores inteligentes são uma aplicação da Internet das Coisas que transmitem dados de consumo de eletricidade de uma residência para o provedor de serviços. Os dados também podem ser acessados pelo cliente por meio de um aplicativo web ou até mesmo pela televisão.

Os medidores inteligentes permitiram o desenvolvimento de sistemas de distribuição inteligentes que oferecem diferentes vantagens no campo de:

1) Redirecionamento e Restauração de Fornecimento:

Devido a condições ambientais ou de sobrecarga repentinas e indesejadas, os sistemas de transmissão e equipamentos podem ser danificados, restringindo o fluxo de eletricidade em certas áreas. Pode levar um tempo considerável para corrigir a falha e restabelecer o fornecimento de eletricidade no local. O uso combinado de redes inteligentes e medidores inteligentes pode identificar um caminho separado para fornecer eletricidade e auxiliar as concessionárias a redirecionar o fornecimento para a localidade que sofre com o blecaute.

2) Soluções de Gestão de Energia para Residências:

Eletrodomésticos inteligentes nas residências podem compartilhar informações com medidores inteligentes para armazenar e analisar informações associadas ao consumo de energia. Medidores inteligentes transmitem esses dados para uma plataforma centralizada que pode ser acessada até mesmo por uma simples TV. Esses dados podem ser usados pelos consumidores para gerenciar o consumo de eletricidade em casa e, assim, reduzir as contas de luz.

O Próximo Passo para Atender às Demandas de Eletricidade:

As soluções de energia inteligente estão capacitando os processos de geração, transmissão e distribuição de energia. O advento da tecnologia IoT no setor de energia permitiu o desenvolvimento de sistemas mais eficientes e confiáveis que estão reduzindo perdas no fluxo de energia das usinas aos consumidores finais. Isso está permitindo que as concessionárias aumentem o alcance de sua rede de eletricidade para áreas mais remotas e as preparem para atender aos requisitos da população global em constante crescimento.