Como o oxigênio, a rede elétrica é essencial para a vida moderna, mas nem sempre é prioridade – até que ocorram problemas. Atualmente, infraestruturas de rede obsoletas estão sofrendo com eventos climáticos severos em todo o mundo, resultando em interrupções de energia que ameaçam atividades econômicas, de segurança e do setor de saúde. Ao mesmo tempo, diversos outros fatores também estão pressionando redes centenárias. A forma como a energia é produzida está mudando rapidamente – mais energia eólica e solar, menos carvão e combustível fóssil. Essa mudança exige novos processos e formas de gestão. Os atores também estão mudando. Agora, a energia é produzida não só pelas grandes empresas, mas também por um grande número de novos concorrentes e prosumidores (consumidores que produzem energia).

E não é só o mundo natural que está mudando rapidamente. O mundo tecnológico também está avançando em velocidades vertiginosas. Tecnologias de inteligência artificial (IA) conectadas à nuvem, como Machine Learning, funções analíticas de dados e Internet das Coisas (IoT), estão impulsionando o avanço de redes inteligentes capazes de gerenciar a complexidade cada vez maior da distribuição e da geração de energia. Essas tecnologias anunciam oportunidades significativas para quem for capaz de aproveitá-las no complexo ecossistema de energia.

O que é prosumidor?

Prosumer é uma aglutinação que combina as palavras “produtor” e “consumidor”. Prosumidores de energia normalmente permanecem conectados à rede central. No entanto, eles também são capazes de produzir e até mesmo armazenar energia – normalmente com painéis solares fotovoltaicos e baterias EV.

Dependendo da quantidade de energia gerada, ela pode ser usada para compensar contas mensais ou ser vendida de volta como excedente para empresas de serviços públicos ou para outros serviços de distribuição de energia. Esse modelo pode ser aplicado a prosumidores residenciais e comerciais, com um número crescente de empresas conectando seus painéis solares e frotas de veículos elétricos à rede.

O que é uma rede inteligente?

Uma rede inteligente é uma rede que integra distribuição de energia e tecnologia de comunicação digital em um fluxo bidirecional de eletricidade e dados. Isso permite que as empresas de serviços públicos otimizem a geração, a transmissão e a distribuição de eletricidade. Além disso, permite também que os consumidores se beneficiem das histórias que os dados estão contando, ajudando-os a entender melhor a energia que usam e até mesmo a que produzem e armazenam através de itens como painéis solares e baterias de veículos elétricos.

Qual é a diferença entre a rede tradicional e a rede inteligente?

A principal diferença entre sistemas tradicionais e redes inteligentes está na capacidade de trocar informações em ambas as direções através da rede – das empresas de serviços públicos aos consumidores e vice-versa. Alguns dos principais recursos que diferenciam as redes inteligentes incluem:

• Tecnologia: as tecnologias de IA, nuvem e digitais permitem que todos os dispositivos e ativos da rede se comuniquem, oferecendo melhor controle e autorregulação.
• Distribuição: a energia gerada por prosumidores e outras fontes de energia renováveis – como solar ou eólica – pode ser intermitente e desigual. As tecnologias de rede inteligente ajudam a coordenar, armazenar e distribuir a energia dessas fontes em um fluxo estável e confiável.
• Geração: as funções analíticas preditivas em sistemas inteligentes permitem a previsão e distribuição de tensões de alta demanda para várias fábricas e subestações.
• Sensores: os sensores de IoT em toda a rede ajudam a detectar riscos logo no início, redistribuindo a energia para reduzir interrupções e equilibrar cargas sem intervenção direta dos operadores.
• Autorreparo e manutenção preditiva: os sensores também podem ser usados para detectar problemas mecânicos, fazer reparos e solucionar problemas simples, notificando os técnicos apenas quando necessário –antes que qualquer coisa realmente quebre.
• Escolha do cliente: mais fornecedores de energia, cooperativas e microgeradores podem se juntar à rede, permitindo que os consumidores tenham mais opções de recebimento de energia.

Aplicações da IA nas soluções de energia inteligentes: a perspectiva do setor público

Inteligência artificial é o “agente inteligente” que impulsiona as redes inteligentes, avaliando o ambiente e agindo para maximizar uma determinada meta. A IA é fundamental para a integração da energia renovável, a estabilização das redes de energia e a redução dos riscos financeiros associados à instabilidade na infraestrutura.

Por exemplo, os recursos da IA de autoaprendizagem, adaptabilidade e cálculo têm potencial significativo para abordar a natureza intermitente da energia renovável. O desequilíbrio nos picos de produção e de consumo é muitas vezes representado por meio da “curva do pato” e pode dificultar o controle dessas fontes de energia. O uso da IA em redes inteligentes ajudará a enfrentar esse desafio, reequilibrando a desigualdade entre as cargas de produção e de consumo.

As tecnologias de rede inteligente ajudam a tornar as atividades do setor de serviços públicos mais transparentes e competitivas. Algumas das aplicações da IA e do Machine Learning nas redes inteligentes incluem:

• Agilidade e resiliência: quando a energia renovável é gerada por novos parceiros, como cooperativas e prosumidores, ela muitas vezes é intermitente e variável. Sensores e automação podem ser usados para identificar as partes vulneráveis da rede e responder com redirecionamento automatizado – armazenando energia excedente durante os horários de pico de geração e redirecionando-a durante lacunas no fluxo.
• Previsão mais precisa: o setor de serviços públicos enfrenta ampla variação de preços devido a mudanças no consumo. Modelos de funções analíticas preditivas podem ser usados para prever de modo mais confiável as cargas de energia e a geração de energia renovável. Ao combinar dados da infraestrutura de medição avançada (AMI) com a IA, as previsões são mais precisas do que as abordagens tradicionais.
• Alertas de interrupção mais sofisticados: a rede de sensores, medidores e atuadores em uma rede inteligente pode emitir uma transmissão de sinal curto de “aviso de falha de corrente”, incluindo data e hora, para indicar uma perda de energia devido a interrupções parciais ou completas. Além disso, os recursos preditivos da IA e os dados em tempo real dos medidores inteligentes podem notificar os operadores sobre interrupções antes que elas aconteçam. Os sistemas podem até mesmo diferenciar entre interrupções individuais, na rua ou na região.
• Rendimento otimizado de energia: o uso de redes de sensores baseadas em IA nos estágios da geração também pode ser aproveitado para otimizar o consumo de energia. De maneira semelhante, a energia solar também se beneficia das ferramentas de IA para aumentar a produtividade, prevendo a radiação solar.
• Comutação automatizada aprimorada: a capacidade das ferramentas de IA de prever desequilíbrios na rede e diferenciar entre uma interrupção rápida e uma completa logo viabilizará a automação dos protocolos de comutação. Isso permitirá que as empresas de serviços públicos redirecionem a energia ou isolem as áreas afetadas antes que ocorram danos graves ou que a interrupção se expanda para outras áreas. Essas ferramentas são uma linha de defesa que garante a segurança dos equipamentos essenciais usados para isolar e consertar falhas.
• Gestão mais flexível da demanda (DSM): picos na demanda de energia colocam grande pressão nas empresas de serviços públicos. O uso da IA e de medidores inteligentes em residências e escritórios ajuda a programar, planejar, executar e monitorar mudanças na demanda de energia para garantir que os fornecedores possam atendê-las. Fazer isso pode ter grande impacto no uso de energia, como mostrado pela Federal Energy Regulatory Commission dos EUA, que constatou que a gestão da demanda pode reduzir as cargas de pico em até 150 GW. De modo semelhante, o Electric Power Research Institute (EPRI) estimou que as ferramentas inteligentes poderiam levar a uma redução de 175 GW nos picos de energia que ocorrem no verão até 2030.
• Segurança aprimorada: a segurança cibernética é uma preocupação fundamental em todos os setores de negócios. O número e a complexidade crescentes das estratégias de ataque cibernético apresentam um risco tanto para as redes elétricas existentes quanto para as novas. As ferramentas de IA ajudam a reduzir esse risco, detectando recursos de ataque de rede, malware e intrusão, além de fornecer proteção de segurança de rede para sistemas elétricos. Além disso, outras tecnologias, como blockchain, podem fornecer sistemas seguros, transparentes e protegidos contra adulteração que viabilizam novas soluções empresariais, especialmente quando combinadas com contratos inteligentes.

Aplicações da IA nas soluções de energia inteligentes: a perspectiva do consumidor

Pesquisas recentes do Reino Unido e dos EUA mostram que os clientes não veem as empresas de serviços públicos com bons olhos. Com o aumento dos fornecedores de energia e dos prosumidores, as empresas de serviços públicos precisarão aproveitar as soluções inteligentes para melhorar o engajamento e a satisfação do cliente. Veja algumas das maneiras pelas quais as tecnologias de rede inteligente podem ajudar a melhorar a satisfação do cliente:

• Custos mais baixos: a medição inteligente e a gestão de redes inteligentes baseadas em IA permitem que os clientes obtenham avaliações por hora do uso de energia, ajudando-os a ver não só quando e onde usam mais energia, mas também oferecendo dicas e sugestões personalizadas de otimização de suas rotinas diárias típicas para reduzir o uso em horários de pico. Isso também ajuda os prosumidores a gerenciar a produção de energia, que pode ser vendida de volta à rede para reduzir ainda mais os custos.
• Sustentabilidade e transparência aprimoradas: os dados da rede inteligente ajudam os clientes a se conscientizarem de onde vem a energia, aumentando o engajamento e ajudando a democratizar a rede. Isso pode dar a eles novas perspectivas sobre a provisão de energia e a capacidade de escolher opções mais sustentáveis.
• Menos interrupções: como mencionado, as ferramentas de IA podem ajudar a reduzir interrupções e diminuir seu impacto para clientes residenciais e comerciais. Isso significa um aumento na segurança e na confiança dos consumidores, especialmente quando eventos climáticos e recordes de temperatura trazem temores de brownouts e outras disrupções.

Recentemente, um operador de sistema de distribuição do Reino Unido anunciou um projeto piloto para usar os dados de medidores inteligentes para ajudar os consumidores a melhorar a gestão de energia, otimizar as cargas de rede e reduzir as emissões de carbono. O teste poderia economizar milhões de libras dos clientes e potencialmente reduzir a pegada de carbono anual do Reino Unido em milhões de toneladas de emissões de gases do efeito estufa. Este é só um exemplo dos potenciais benefícios das redes inteligentes para os clientes e para o meio ambiente.

Big Data em energia: por que é importante

Do ponto de vista dos clientes e das empresas de serviços públicos, não é só a capacidade dessas tecnologias de reunir e gerenciar grandes e diferentes quantidades de Big Data que importa – é a capacidade de aproveitar todos esses dados, entendê-los e usá-los para otimizar o uso de energia e informar as operações. O Big Data é fundamental para:

• Integrar melhor energias renováveis e alternativas nas empresas de serviços públicos, aprendendo a prever e gerenciar a intermitência e a equilibrar diversos pequenos insumos de prosumidores.
• Proteger os consumidores antecipando interrupções e redirecionando recursos em uma fração de segundo, em vez de após a falha ocorrer.
• Economizar o dinheiro de empresas e consumidores, aprendendo digitalmente com atividades anteriores e usando essas informações para gerenciar e automatizar melhor as atividades diárias.
• Fornecer insights rápidos e práticos que permitem que as empresas de serviços públicos tomem decisões rápidas e seguras em um ambiente cada vez mais competitivo.

Como o setor de serviços públicos atual está se preparando para a rede inteligente do futuro

Não há dúvida de que o futuro da energia está indo em direção a uma provisão de energia mais descentralizada, flexível e sustentável. Mas estamos falando de um setor global, com mais de um século de idade, e que muitas vezes depende de infraestruturas quase igualmente centenárias para atender bilhões de pessoas e suas demandas em rápida mudança.

Outros desafios incluem mudanças regulatórias complexas, a ascensão dos prosumidores e o surgimento de novas startups em regiões desregulamentadas. Como em qualquer jornada de negócios e transformação digital, a mudança para uma gestão de rede mais inteligente começa com alguns passos cautelosos antes de começar a corrida. As tecnologias do setor de serviços públicos estão, sem dúvida, potencializando e viabilizando a evolução do setor. No entanto, para que mudanças significativas aconteçam, as empresas de serviços públicos precisarão estabelecer planos sólidos de comunicação, engajamento do cliente e gestão de mudanças, incluindo:

• Comunicar uma visão da rede inteligente e alinhar equipes e stakeholders em torno dela
• Fortalecer a educação do consumidor sobre as mudanças e oportunidades que virão
• Proporcionar motivação de ganhos mútuos para consumidores, prosumidores e potenciais parceiros de distribuição
• Desenvolver métricas para monitorar o progresso da implementação e a eficácia das redes inteligentes
• Considerar sempre a retenção e a experiência do cliente, dada a concorrência adicional e a descentralização de um mercado de energia inteligente

O primeiro passo na jornada é a comunicação com líderes de equipe e especialistas em toda a empresa para decompor os silos e encontrar a riqueza de informações muitas vezes escondidas dentro deles. Em seguida, analise como implementar as tecnologias inteligentes para impulsionar seus negócios.