Smart City, Smart Grid e Geração Distribuída (GD) nas Cidades ·...

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Smart City, Smart Grid e Geração Distribuída (GD) nas Cidades

Claudio Lima

Curitiba, Maio 2015

Agenda

• Conceitos e Definições • Smart Grid (Redes Elétricas Inteligentes-‐REI) • Smart City • Geração Distribuída (GD) em Cidades • Convergências e Intersecções de Conceitos

Copyright © 2015 C Lima

Transformação das Economias Globais


Economia do Carbono = CombusEveis Fosséis

Tecnologias de Energia Renovável/ Limpa (CleanTech)

Smart City Cidades Sustentáveis Metas de De-‐Carbonização

da Economia, Produtos Sustentáveis, Selos Verdes, Metas Governamentais (ex: 20-‐20-‐20 União Européia) Energias

Renováveis

Smart Grid

Smart Community

Gestão & Automação da Energia, Água, Gás…

Gestão & Automação de “Coisas” & “Objetos”

Gestão & Automação de Processos Públicos/ Governo (do Cidadão) M

ul$-‐Ag

entes D

escentralizad

os,

Inteligência Distrib

uída

Internet of Things (IoT)

Bilhões de sensores, disposi/vos, conexões à Gestão da Informação, Dados •  Inteligência distribuída/ sistemas mul/agentes descentralizados •  Cloud-‐based compu/ng •  Data Análico

Evolução e Enquadramento de Conceitos

Smart City

M2M-‐Machine-‐to-‐Machine

GD

GÁS

ÁGUA

ELETRICIDADE

Conceito Mula-‐Uality Integrado

GD-‐Geração Distribuída

Smart Energy


smart house/ apt

smart building

SMART COMMUNITIES

BEMS HEMS

CEMS

Smart City

unidades básicas e funcionais de uma smart city/community

FEMTOGRID

PICOGRID

MICROGRID

SMART GRID

Blocos Básicos de uma Smart City A Smart Houses/Apt e Smart Building são os principais elementos (básico e funcional) de uma Smart Community/City

Veículos Elétricos, Eficiência Energéaca e GD como base de Tecnologias Sustentáveis


Brasil-‐Japão Cooperação Smart Grid/Smart City

Smart Home

Smart Building

Iluminação Pública

Mobilidade Elétrica


Futuro: Rede Elétrica Inteligente


Geração e Transmissão Distribuição

1900’s 2009 2013 2050

TIC Smart Grid (PTIC) Salto Tecnológico

Apenas começando…

Pilotos, P&Ds, Demos (Darwinism Process)

“Falhar Rápido”

Sem evolução nos úlamos 100 anos Copyright © 2014 C Lima

Curva de Inovação Tecnológica em Smart Grid

Medidor Eletromecânico

Medidor Inteligente (Smart Meter) Implantação

Comercial

Arquitetura do Sistema Integrado de Automação

Operador Móvel (GPRS)

Centro de Operação da Distribuíção (COD)

Religadores de automáticos

Módulos de Comm (GPRS)

Religadores Convencionais

Módulos de Comm (GPRS)

Operador Móvel (GPRS)

Medidores Inteligentes (GPRS)

SEMI-‐RURAL

Subestação Remota

Satélite


Conceituação de Smart Grid: Visão Pragmáaca

Medição Inteligente (MI)

Automação da Distribuição (AD)

Automação da Subestação (AS)

Geração Distribuida (GD) (solar, éolico,biogás, outros)

Automação da Transmissão (AT)

Outros: Veículos Elétricos (VE), Eficiência Energética, Edifício Inteligente (EI), etc

Sonware, Aplicações

T IC Tecno log ia da In formação e Comunicação

Sonware, Aplicações Smart GRID


Smart City e Smart Grid: Convergência de Soluções


!!!!!!Medição!Inteligente!(MI)!

!Automação!da!Distribuição!(AD)!

!Automação!da!!Subestação!(AS)!

Automação!da!Transmissão!(AT)!

!!!!!!!!!!So:ware,!Aplicações!

Smart GRID

Smart C ITY

INFRA de Tecnolog ia da In formação e Comunicação (T IC)

iluminação

Púb

lica (IP

) In

teligen

te !!!!!!Geração!!

!Distribuida!(GD)!!!!!(solar,(éolico,biogás,(outros)(

Outros:!Veículos)Elétricos)(VE),)Eficiência)Energé7ca,)Edi9cio)Inteligente)(EI),)etc)

!!!!!!!!!!!!!!!!!So5ware,!Aplicações!

Ambiente Regulado (concessionárias)

Consumidor, Provedor de Soluções Am

bien

te

Regulado

(m

unicipal)

Modelo Mula-‐Serviço de Smart City


Iluminação Púb

lica

Inteligen

te

Infra de

Veículos

Elétrico

Cone

ctividade e

Serviços (T

IC)

Iluminação+Pública++Inteligente+

Conec4vidade+e+Serviços+(TIC)++

Infra+de+Veículos+Elétrico+

Aplicações+e+Novos+Serviços+

Visão Conservadora

Visão Inovadora

Os novos modelos de negócios das Smart Ciaes contemplam a Gestão Integrada e Transversal de Aavos Tecnológicos e Mula-‐Serviços de Valor Agregado para criar Sinergia de Processos.

Principais Projetos Demonstraavos de Redes Elétricas Inteligentes P&D ANEEL das Distribuidoras

De 2008 até o final de 2013 foram identificados 273 projetos de desenvolvimento catalogados em 10 (dez) temáacas.

Os invesamentos previstos declarados nas propostas de P&D ANEEL superam a marca de R$ 1,09 bilhões.

Proprietário © ABDI 2014

62 Concessionárias de Energia Mapeadas

Modelo Mula-‐Serviço do Prosumidor

Os novos modelos de negócios de energia no prosumidor poderão evoluir para mula-‐serviços onde as Concessionárias poderão disputar espaço ou cooperar com os Provedores de Serviços.

Infraestrutura*de*Medição*Avançada*(AMI)*

bomba*

outros*medidores*(água,*gás)*

AC/*aquecedor*

tablet*

termostato*

geladeira*conectada*

máquina*lavar/secar*veículo**elétrico*

Rede*Banda*Larga*

armazenamento**de*energia*

solar*fotovoltaico*

ISP/*Provedor*de*Serviços*Banda*Larga*

(com*e*sem*fio)*

Roteador/*gateway*Internet*

Ambiente(da((Concessionária(

Ambiente(do(Provedor(de(Serviços(

Metrologia(Legal(((homologação)(

Cer=ficações(

Mercado(de((Eletrodomés=cos( Mercado(de(Eletrônica(de(Consumo,(

Automo=vo,(etc(

medidor*inteligente*


Medição Inteligente – Consumo Diário


Copyright IEEE C. Lima


Geração Distribuída no Contexto da IEEE 2030

Brazilian Smart Grid: Reference Architecture Ph

ysical Security

Cybe

r Security

Generaaon & Transmission (G&T)

Transmission & Distribuaon Substaaon Distribuaon Producer/Consumer C.Lima @ 2014

REI-‐BR-‐2030

Service'Provider'

'Demand''Response'Aggregator'

'Distributed'''''Energy'''Aggregator'

''''''Energy'Management'

Residen'al*Prosumer*Network*(RPN)*

**HEMS*

***Intelligent*Sub=Metering*

Grid=Tie*Inverter*

*****ESI*Gateway*

Commercial*and*Ins'tu'onal*Prosumer*Networks*(C&IPN)*

****Intelligent****Loads*

****Connected******Appliances*

Industrial*Prosumer*Network*(IPN)*

**EMS******ESI*Gateway*

****sensors*

****sensores*

*Intelligent*thermostat*

**EMS******ESI*Gateway*

***Intelligent***Display*


*Intelligent*thermostat*


Grid=Tie*Inverter*



****sensors*


Grid=Tie*Inverter*




Substa'on*Automa'on*(SA)*

**Recloser* Transformador* *****Breakers*

Volt/Var**Control*

*****Sec'onalizer****Switches*

**PMU*

**PMU*Router/RTU/Gtway*Com*

Caapacitor*******Bank*

*******Voltage/Current*Sensors*

Distribu(on+Automa(on+(DA)+

++Recloser+

Caapacitor+++++++Bank+

+++Voltage++Regulator+

Transformer+

Volt/Var++System+

++Automated+++++Switches+

+++++++Voltage/Current+Sensors+

Concentrator/+Router+ Advanced(Metering(

Infrastructure((AMI)(

(((((Router/Concentrator(

((Smart(Metering(w/(((((Communica;ons((((internal(or(external)(

Genera&on(and(Transmission(Automa&on((G&TA)(

(HVDC( (FACTS( ((((sensors((PMU(!Communica*on!!!!!!!!Devices!

Tablet/PDA,!Notebook!!

!!Mobile!Workforce!Management!(MWM)!

Distributed*Energy*Resources*(DER)*

*Distributed*Genera6on******(DG)*

*Electric*Vehicle**Infrastructure****************(EVI)*

*******Energy*Storage*System*********(ESS)*

*Load*Management,*****Demand*Response******************(DR)*

Corporate/IT+Control+&+Mgmt+

IT/Enterprise+Integra5on+BUS+

ERP+

Opera5on+Control+&+Mgmt+

EMS+

Opera5onal+Integra5on+BUS+

SCADA+ MDM+

+++SCADA+Communica5on+GWAY+ MDC+

Billing+

+++++++Asset++Management+ GIS+

CIS+

IT+Communica5on+GWAY+

Applica5ons+++++Data+Analy5cs+

Backbone+Network+WAN+

Backbone+and+Internet+Access+(public)+and+Intranet+(private)+

SDH+

IP/MPLS+

DWDM+

++Radio+Link+

Satellite+

Backhaul+Network+

GPRS+ ++Radio+Link+ Satellite+

SDH+ IP/MPLS+DWDM+

++Metro+Ethernet+

Distribu5on+Network+

GPRS+ RF+Mesh+ Satélite+PLC+

++WiMax+

+++++Prosumer+Access+Network+(PAN)+

GPRS+ RF+Mesh+ PLC+ WiFi+

Communica5ons+Infrastructure+

LTE/4G+

LTE/4G+

LTE/4G+ Cable+Modem+3G+ 3G+

++Mobile+Workforce+Management+(MWM)+

PDC+

Substa5on+Network+

SDH+

IP/MPLS+

+Radio+Link+

++Metro+Ethernet+

++WiMax+

DMS+

Market+Management+

Commercial+Integra5on+BUS/Metering+

MDMS+OMS+

FTTB/+FTTH+

++WiMax+

Network+Management+System+(NMS)/+Element+Management+System+(EMS)+

PLC+

GD VE


Aspectos Regulatórios e Comerciais da Geração Distribuída no Brasil (ANEEL RN 482/2012)

energia injetada na rede

Entendendo a RN 482 ANEEL (Dez 2012)

Dentro da RN 482 o Consumidor poderá instalar GD na sua residência ou estabelecimento comercial e contabilizar créditos na sua conta de energia elétrica da geração local.

50kW University of Santa Clara-CA Benchmarking Solução Solar Fotovoltaica

Predio da Manutenção da University of Santa Clara, Vale do Sílicio -Califórnia

50kW

50kW

633.6m2



Classificando Tipos de Geração Distribuída (GD)

Fontes Renováveis

Diesel

RN 482/2012 ANEEL

Gás Natural

CombusEveis Fosséis

Outras Fontes

Portaria 44 ANEEL Geração Distribuída (GD)

VIA+ Inovação Sustentável Cu r i t i ba C idade I n te l i gen te

Macro-‐estratégico Linha verde 18km

Implementação Estudo de Caso SEBRAE Via+

Claudio Lima [email protected]

Geração Distribuida, Energia Renovável, Eficiência Energética e Sustentabilidade

Bu i ld ing Smar t & Sus ta inab le C i t ies

Dr Claudio Lima, BIO •  Vice Chair e Autor do Padrão Técnico Internacional de Smart Grid IEEE 2030 (EUA).

Membro Eleito do U.S. NIST-‐SGIP Smart Grid Architecture Council (EUA). •  Criador do Smart Grid Council (Inovação em Smart Grid) no Silicon Valley na California.

•  Autor e Professor do Primeiro Curso de Smart Grid do Dept. de Engenharia Elétrica University of California (UC Santa Cruz), Silicon Valley.

•  Coordenador Técnico do Programa de Redes Elétricas Inteligentes (Smart Grid) do Governo Federal para o Desenvolvimento de Políticas Públicas Industriais e Cadeia Produtiva Nacional (liderado pela ABDI).

•  Consultor Internacional e Gestor de Projetos de P&D ANEEL (Smart Grid, Geração

Distribuída, Energia Solar Fotovoltaica). •  Coordenador do Governo Federal do Programa de Cooperação Brasil-‐União Européia em

Smart Grid. Coordenador de Projetos de Energias Renováveis e Smart City.

•  Consultor do Governo Federal do Programa de Cooperação Brasil-‐ Japão em Smart Grid, Eficiência Energética, Geração Distribuida e Smart City.

•  Palestrante na Audiência Pública Sobre Redes Elétricas Inteligentes na Câmara dos

Deputados (CME-‐Comissão de Minas e Energia), Palestrante da ANEEL no Workshop de Geração Distribuída (Brasília), Membro do GT-‐Grupo de Trabalho do Governo Federal em Smart Grid/Smart City.

•  Ph.D. em Engenharia Eletrônica (Inglatera UKC), Mestre em Engenharia Elétrica Unicamp,

MBA Executivo Dom Cabral. Prof. Dept. de Engenharia Elétrica da Unicamp (FEEC).


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