Tal como o oxigénio, a rede elétrica é essencial para a vida moderna, mas nem sempre está na mente—até que ocorram problemas. Hoje, a infraestrutura envelhecida da rede está a sofrer com eventos climáticos severos em todo o mundo, resultando em cortes de energia que ameaçam a saúde, segurança e atividade económica. Ao mesmo tempo, vários outros fatores também estão a pressionar as redes centenárias. A forma como a energia é produzida está a mudar rapidamente—mais vento e solar, menos carvão e combustíveis fósseis. Esta mudança requer novos processos e formas de gestão. O "quem" também está a mudar, com a energia agora produzida não apenas pelas grandes empresas de energia, mas também por uma infinidade de novos concorrentes e prosumidores (consumidores que produzem energia).

E não só o mundo natural está a mudar rapidamente, mas o mundo tecnológico também está a avançar a galope. Tecnologias de inteligência artificial (IA) conectadas à nuvem, como aprendizagem automática, análise de dados e a Internet das Coisas (IoT), estão impulsionando o avanço das redes inteligentes capazes de gerir uma geração e distribuição de energia muito mais complexa. Estas tecnologias anunciam uma oportunidade significativa para aqueles no complexo ecossistema energético que são capazes de aproveitá-las.

O que é um consumidor de nível profissional?

Prosumer é uma palavra portmanteau que combina “produtor” e “consumidor.” Os prosumidores de energia normalmente permanecem conectados à rede central. No entanto, eles também são capazes de produzir e até armazenar energia—normalmente com painéis solares fotovoltaicos e baterias de veículos elétricos.

Dependendo da quantidade de energia gerada, esta energia pode ser usada para compensar as contas mensais ou ser vendida como excedente para empresas de serviços públicos ou outros serviços de distribuição de energia. Este modelo pode ser aplicado tanto a prosumidores residenciais como comerciais, com um número crescente de empresas a ligar os 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 num fluxo bidirecional de eletricidade e dados. Isto permite que as empresas de serviços públicos otimizem a geração, transmissão e distribuição de eletricidade. E também permite que os consumidores beneficiem das histórias que todos esses dados estão a contar—ajudando-os a compreender melhor a energia que utilizam e até a energia que produzem e armazenam através de coisas como painéis solares e baterias de veículos elétricos.

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

A principal diferença entre sistemas tradicionais e redes inteligentes reside na capacidade de trocar informações em ambas as direções através da rede, das empresas de serviços públicos para os consumidores e vice-versa. Algumas das principais características que diferenciam as redes inteligentes incluem:

• Tecnologia: AI, cloud, e tecnologias digitais permitem que todos os dispositivos e ativos dentro da rede comuniquem, apoiando um melhor controle e autorregulação.
• Distribuição: A energia gerada por prosumidores e outras fontes de energia renovável—como solar ou eólica—pode ser intermitente e desigual. As tecnologias de redes inteligentes ajudam a coordenar, armazenar e distribuir energia de tais fontes em um fluxo constante e confiável.
• Geração: Análise preditiva em sistemas inteligentes significa que tensões de alta demanda podem ser previstas e distribuídas para várias plantas e subestações.
• Sensores: Sensores IoT em toda a rede podem ajudar a detectar riscos precocemente, redistribuindo energia para diminuir interrupções e ajudar a equilibrar cargas sem intervenção direta dos operadores.
• Auto-reparação e manutenção preditiva: Os sensores também podem ser usados para detectar problemas mecânicos e realizar diagnósticos e reparações simples, notificando os técnicos apenas quando necessário—antes que algo realmente avarie.
• Escolha do cliente: Mais fornecedores de energia, cooperativas e microgeradores podem juntar-se à rede, permitindo que os consumidores tenham mais opções na forma como recebem energia.

Aplicações de IA em soluções energéticas inteligentes: A perspetiva do setor de utilidades

A Inteligência Artificial é o “agente inteligente” por trás das redes inteligentes—avaliando o ambiente e tomando ações para maximizar um determinado objetivo. A IA é fundamental para a integração de energia renovável, a estabilização das redes de energia e a redução dos riscos financeiros associados à instabilidade na infraestrutura.

Por exemplo, as capacidades de autoaprendizagem, adaptabilidade e cálculo da IA têm um potencial significativo para lidar com a natureza intermitente da energia renovável. Um desequilíbrio nos picos de produção e consumo é frequentemente representado através da "curva do pato" e pode tornar estas fontes de energia difíceis de controlar. O uso de IA em redes inteligentes ajudará a enfrentar este desafio ao reequilibrar a desigualdade entre cargas de produção e consumo.

As tecnologias de redes inteligentes ajudam a tornar as atividades do setor de utilidades mais transparentes e competitivas. Algumas das aplicações de IA e aprendizagem automática em redes inteligentes incluem:

• Agilidade e resiliência: Quando a energia renovável é gerada por novos parceiros como cooperativas e prosumidores, é frequentemente intermitente e variável. Sensores e automação podem ser usados para identificar partes da rede que são vulneráveis e responder com redirecionamento automatizado—armazenando energia excedente durante os períodos de pico de geração e redirecionando-a durante lacunas no fluxo.
• Previsão mais precisa: O setor de utilidades enfrenta uma ampla variabilidade de preços devido a mudanças no consumo. Modelos de análise preditiva podem ser usados para prever de forma mais confiável as cargas de energia e a geração de energia renovável. Ao combinar dados de infraestruturas de medição avançada (AMI) com IA, as previsões são mais precisas do que as abordagens tradicionais.
• Alertas de interrupção mais sofisticados: A rede de sensores, medidores e atuadores numa rede inteligente pode enviar uma transmissão de sinal curto de “último suspiro”, incluindo hora e data, para indicar uma perda de energia devido a interrupções parciais ou completas. Além disso, as capacidades preditivas da IA e os dados em tempo real de smart meters podem notificar os operadores sobre falhas antes de acontecerem. Estes sistemas podem até diferenciar entre falhas individuais, de rua e de zona.
• Rendimento de energia otimizado: O uso de redes de sensores alimentadas por IA nas etapas de geração também pode ser usado para otimizar a produção de energia. De forma semelhante, a energia solar também beneficia das ferramentas de IA para aumentar a produtividade, prevendo a radiação solar.
• Comutação automática melhorada: A capacidade das ferramentas de IA para prever desequilíbrios na rede e diferenciar entre uma breve interrupção de energia e uma falha total em breve permitirá que os protocolos de comutação sejam automatizados. Isso permitirá que as empresas de serviços públicos redirecionem a energia ou isolem áreas afetadas antes que ocorram danos graves ou que a interrupção se expanda para outras áreas. Estas ferramentas são uma linha de defesa que garante a segurança do equipamento essencial usado para isolar e reparar falhas.
• Gestão da procura (DSM) mais flexível: Os picos na procura de energia colocam as empresas de serviços públicos sob grande pressão. O uso de IA e medidores inteligentes em casas e escritórios pode ajudar na programação, planeamento, execução e monitorização de alterações na procura de energia para garantir que os fornecedores possam atendê-las. Fazer isto pode ter um grande impacto no uso de energia, como demonstrado pela Federal Energy Regulatory Commission dos EUA, que descobriu que os picos de carga podem ser reduzidos em até 150 GW através da gestão da procura. Da mesma forma, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica (EPRI) estimou que estas ferramentas inteligentes poderiam levar a uma redução de 175 GW nos picos de energia de verão até 2030.
• Segurança melhorada: Cibersegurança é uma preocupação chave para todos os setores empresariais. E o número crescente e a complexidade das estratégias de ciberataque apresentam um risco tanto para as redes elétricas existentes como para as novas. As ferramentas de IA podem ajudar a reduzir este risco ao detectar características de ataques à rede, malware e intrusões, e ao fornecer proteção de segurança de rede para sistemas de energia. Além disso, outras tecnologias, como blockchain, podem fornecer sistemas transparentes, à prova de adulteração e seguros que permitem soluções de negócios inovadoras, especialmente quando combinadas com contratos inteligentes.

Aplicações de IA em soluções energéticas inteligentes: A perspetiva do consumidor

Pesquisas recentes do Reino Unido e EUA mostram atitudes menos do que ótimas dos clientes em relação às empresas de serviços públicos. Com o aumento de fornecedores de energia e prosumidores, as empresas de serviços públicos precisarão aproveitar soluções inteligentes para ajudar a promover um melhor envolvimento e satisfação do cliente. Abaixo estão algumas das formas como as tecnologias de redes inteligentes podem ajudar a melhorar a satisfação do cliente:

• Custos mais baixos: A gestão de redes inteligentes e a medição inteligente alimentadas por IA permitem que os clientes obtenham avaliações horárias do seu consumo de energia—ajudando-os a ver não apenas quando e onde usam mais energia, mas também oferecendo dicas e sugestões personalizadas para otimizar as suas rotinas diárias típicas e reduzir o consumo durante os períodos de pico. Também ajuda os prosumidores a gerir a produção de energia que pode ser vendida de volta à rede para reduzir ainda mais os custos.
• Sustentabilidade e transparência melhoradas: Os dados da rede inteligente podem ajudar os clientes a tornarem-se mais conscientes de onde vem a sua energia, aumentando o seu envolvimento e ajudando a democratizar a rede. Isto pode ajudar a dar-lhes novas perspetivas 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 o número de interrupções e mitigar o seu impacto tanto para clientes residenciais como comerciais. Isto significa um aumento na segurança e confiança para os consumidores—especialmente à medida que eventos climáticos e temperaturas recordes trazem receios de apagões e outras interrupções.

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

Big Data na energia: Por que é importante

Do ponto de vista tanto dos clientes como das empresas de serviços públicos, não é apenas a capacidade dessas tecnologias de reunir e gerir grandes e díspares quantidades de Big Data que importa—é a capacidade de aproveitar e compreender todos esses dados e usá-los para otimizar o uso de energia e informar as operações. Big Data é fundamental para ajudar:

• Integre melhor a energia renovável e alternativa nas empresas de serviços públicos, aprendendo a prever e gerir a intermitência, e equilibrar uma miríade de pequenos inputs de jogadores prosumidores.
• Proteja os consumidores antecipando interrupções e redirecionando recursos em uma fração de segundo—em vez de depois que tudo tenha falhado.
• Economize dinheiro para empresas e consumidores, aprendendo digitalmente com atividades passadas e usando essa inteligência para melhor gerir e automatizar atividades diárias.
• Forneça insights rápidos e acionáveis que permitam às empresas de serviços públicos tomar decisões confiantes e rápidas num ambiente cada vez mais competitivo.

Como a indústria de utilidades de hoje está se preparando para a rede inteligente do futuro

Não há dúvida de que o futuro da energia está a mover-se em direção a uma provisão de energia mais descentralizada, flexível e sustentável. Mas estamos a falar de uma indústria global que tem mais de um século de existência—e que muitas vezes tem de depender de infraestruturas de há quase tanto tempo para servir bilhões de pessoas e as suas exigências em rápida mudança.

Outros desafios incluem mudanças regulatórias complexas, o aumento dos prosumidores e novas startups que surgem em regiões desregulamentadas. Como qualquer jornada de negócios e transformação digital, a mudança para uma gestão de rede mais inteligente começa com alguns passos cautelosos antes de acelerar. As tecnologias do setor de utilidades estão, sem dúvida, a impulsionar e a permitir a evolução deste setor. No entanto, para que ocorra uma mudança significativa, as empresas de serviços públicos precisarão estabelecer planos sólidos de comunicação, envolvimento do cliente e gestão de mudança, incluindo:

• Comunicar uma visão da rede inteligente e alinhar equipas e partes interessadas em torno dela
• Reforçar a educação dos consumidores sobre as mudanças e oportunidades que estão por vir
• Fornecendo motivação vantajosa para consumidores, prosumidores e potenciais parceiros de distribuição
• Desenvolver métricas para monitorizar o progresso na implementação e eficácia das redes inteligentes
• Tendo em mente a experiência do cliente e a retenção de clientes, dada a concorrência adicional e a descentralização de um mercado de energia inteligente

O primeiro passo na jornada é comunicar com os líderes de equipa e especialistas em assuntos em toda a sua empresa, para quebrar barreiras de silos e encontrar a riqueza de informações frequentemente escondida dentro deles. Depois, veja como pode implementar tecnologias inteligentes para impulsionar o seu negócio.