Infraestrutura

       Essa seção tem por objetivo apresentar a infraestrutura das Smart Grids.

Características
 
       Algumas das principais características das Smarts Grids são:

              I. Permite a participação do consumidor – os consumidores passam a integrar o sistema de distribuição de rede elétrica na medida em que possuem as informações necessárias para tomar decisões sobre como e quando utilizar certas fontes de energia.

               II. Comporta todo o tipo de gerador e armazenador de energia – Smarts Grids permitem não só as tradicionais formas de distribuição de energia (centralizadas e de larga escala), mas também as novas formas de distribuição de energia que estão surgindo (distribuídos, de pequena escala, e em grande parte utilizando energias renováveis).

              III. Permite novos produtos e serviços – com os gastos apresentados de forma explícita ao consumidor, permite e incentiva a competição de serviços.

              IV. Provê alta qualidade de serviço – cada casa, apartamento, prédio, ou qualquer outra construção utiliza uma certa quantidade de energia. Alguns usam muito mais do que outros. Assim como em alguns horários há um pico maior do uso da energia e em outros a energia utilizada é muito menor. A Smart Grid permite tomar conhecimento dessas informações e, assim, prover a quantidade de energia necessária para cada local e horário.

              V. Otimiza e torna eficiente a utilização de energia – com a capacidade de prover a energia necessária para cada local e horário, evita o desperdício de energia e cede mais energia quando necessário, otimizando a distribuição de energia. No modelo padrão os geradores de energia trabalham com um faixa de segurança para momentos de pico, no entanto na maior parte do tempo apenas 5% da energia armazenada é de fato utilizada, o que causa um grande desperdício.

              VI. Detecção automática e recuperação de falhas – controla a distribuição de energia, podendo perceber em tempo real que uma falha está para ocorrer ou acabou de ocorrer. Reconhece a falha e sabe como solucionar alguns tipos de falha de forma automática. Atualmente, os técnicos devem ir para o local onde o problema ocorreu e analisar qual foi o ponto de falha, com o controle esse serviço se torna muito mais rápido, pois já se sabe onde deve ser feita a manutenção e qual é o problema.

Arquitetura
 
       Modelo Conceitual


       A arquitetura das smart grids consite em 7 principais domínios: geração, transmissão, distribuição, consumo, operação, mercado e provedor de serviços. Uma divisão mais alto nível da arquitetura seria em três camadas: camada de energia, camada de comunicação e camada de tecnologia da informação. As duas últimas são as camadas que criam a infraestrutura para a camada de energia, tornando a rede “inteligente”. (IEEE Smart Grid)

 
Imagem 2 -Ilustração do modelo conceitual em 7 domínios (retirada de IEEE Smart Grid)


       O domínio de geração é o responsável pela produção da grande quantidade de eletricidade, gerada a partir de fontes renováveis e não renováveis. Como fontes renováveis podemos citar a energia solar, eólica e biomassa. Como fontes não renováveis, energia nuclear e gás. O domínio de geração também pode armazenar energia para posterior utilização.


       O domínio de transmissão é o responsável por transportar a energia através de grandes linhas de transmissão. Esse domínio conecta o gerador com os centros onde a energia será distribuída, as chamas subestações.


       O domínio de distribuição é o domínio que contém as subestações, responsáveis por realizar a distribuição da energia para o consumidor final. Esse é o domínio que tem o dever de conectar os relógios de medição e outros dispositivos inteligentes aos consumidores e ao resto da rede. É nesse domínio que esses dispositivos inteligentes são gerenciados e controlados.


       O domínio de consumo é onde a rede se comunica diretamente com o usuário final (casas, apartamentos, edifícios comerciais) através dos relógios de medição inteligentes. O relógio inteligente provê informações sobre o fluxo de energia que está sendo utilizado e permite ao usuário que possa controlar o consumo de energia da forma que achar mais adequada. Ele também informa ao consumidor o preço da eletricidade, que varia durante o dia. Com essa informação, o consumidor pode se planejar para usar certos dispositivos em um determinado horário. Por exemplo, ele pode escolher usar a máquina de lavar no horário mais barato. Dessa forma, o preço final da conta fica mais barato. Com o sistema atual, o consumidor não possui essa informação de forma clara e de fácil acesso.


       O domínio de operação gerencia e controla o fluxo de energia elétrica de todos os outros domínios. Ele utiliza uma rede de comunicação de duplo sentido para se comunicar com as subestações, com as redes de consumo e com outros dispositivos inteligentes. Dessa forma, esse domínio monitora, controla e supervisiona o status da rede, sendo de grande importância para o processo de tomada de decisão dos controladores de redes e nos processos de auto detecção e auto recuperação


       O domínio de mercado coordena as empresas distribuidoras de energia. Esse domínio possui uma interface com todos os outros domínios e se certifica de que estão coordenados em um ambiente competitivo. Também controla a troca de energia entre o consumidor final e as subestações, por exemplo quando o consumidor devolve a energia adquirida através de painéis solares e essa energia é descontada na conta a ser paga.


       O domínio provedor de serviço controla todas as operações de serviços terceirizados, como por exemplo, um portal de gerenciamento de energia. Nesse portal o consumidor terá acesso às informações relativas ao consumo de energia via web.