Colunista convidado André Madureira: 9 Desafios (e Oportunidades) para o Sistema de Energia do Futuro

29.07.2019

Os sistemas de energia vão enfrentar profundas transformações, muitas delas estruturais, durante os próximos 10 a 20 anos de forma a trilhar um caminho que conduza a uma maior eficiência de operação, segurança de abastecimento e sustentabilidade. Identificam-se abaixo 9 dos novos desafios a enfrentar (e oportunidades a aproveitar) no que respeita ao sistema de energia do futuro.

 

1. Aumento da integração de fontes de energia renovável ​​no mix energético

Um dos principais objetivos ambientais da União Europeia (UE) tem sido garantir que, no futuro, a maior parte do consumo de eletricidade seja fornecido por fontes de energia renovável de forma a permitir uma redução significativa das emissões de gases com efeito estufa resultantes dos combustíveis fósseis. Neste contexto, a variabilidade intrínseca da produção destas novas fontes irá impor grandes desafios técnicos e económicos à operação e ao planeamento dos sistemas de energia do futuro.

 

2. A forte tendência para a eletrificação do sistema de energia

Dois dos principais caminhos preconizados pela UE para a descarbonização do sistema energético europeu passam pela eletrificação dos setores dos transportes e do aquecimento. Espera-se que esta eletrificação venha a ter um impacto significativo na infraestrutura do sistema elétrico e nos mercados de energia, aumentando substancialmente o consumo de eletricidade e afetando de forma profunda a operação e o planeamento dos sistemas de energia.

 

3. Aumento da flexibilidade e da capacidade de reserva no sistema de energia

Uma vez que as fontes de energia renovável, como a eólica ou a solar fotovoltaica, dependem fortemente das condições meteorológicas, os sistemas de energia do futuro serão caraterizados por padrões de produção diferentes dos observados num passado recente ou daqueles previstos quando o sistema foi inicialmente concebido (tendo por base produção convencional, controlável, como a térmica ou grande hídrica). Este facto levará a um aumento significativo dos requisitos de flexibilidade disponível no sistema e da capacidade de reserva, pelo que novos mecanismos de ativação de flexibilidade do lado da procura serão necessários para compensar a maior variabilidade local e temporal no lado da produção. Se ligados a pontos de carregamento controláveis, os Veículos Elétricos têm um enorme potencial para fornecer uma quantidade significativa de flexibilidade à rede, transformando-se em ativos extremamente úteis. Por meio de mecanismos de ativação da sua flexibilidade, até mesmo os consumidores finais poderão participar no fornecimento de serviços de suporte ao sistema.

 

4. Integração de diferentes sistemas de energia (sistemas multi-energia)

As maiores necessidades de flexibilidade dos sistemas de energia do futuro podem ser satisfeitas principalmente do lado do consumo. Ao nível do consumidor, a integração de diferentes redes de energia (e.g. para fornecimento de eletricidade, calor ou gás) será uma das opções mais promissoras para oferecer flexibilidade adicional, mantendo o nível de conforto dos utilizadores e evitando interrupções de serviço. Estes sistemas multi-energia (Multi-Energy Systems na literatura anglo-saxónica) podem ajudar a aumentar a integração de fontes de energia renovável devido à possibilidade de alternar entre fontes de energia e sistemas de armazenamento de calor e gás em larga escala, que são, em geral, mais baratos do que as tecnologias de armazenamento de eletricidade (e.g. com baterias de iões de lítio).

 

5. Mais e melhor coordenação entre a rede de transporte e a rede de distribuição de energia

Devido à ligação de fontes de energia renovável aos diferentes níveis de tensão, existe uma necessidade imperativa de identificar esquemas de coordenação melhorados que aumentem o nível de interação entre os Operadores de Sistema de Distribuição e o Operador de Sistema de Transporte, levando à criação de novas arquiteturas, códigos de rede e regras de mercado. Além disso, a prestação de serviços de sistema por parte dos Operadores das Redes de Distribuição ao Operador da Rede de Transporte deve também ser assegurada com base na flexibilidade existente e disponível nas redes de distribuição. Isso dependerá do desenvolvimento de soluções avançadas de aplicação das Tecnologias de Informação e Comunicação de forma a maximizar a exploração dos recursos disponíveis, e que deverão estar em conformidade com os recentes esforços de estandardização dessas interfaces.

 

6. Garantia da segurança da operação em relação a perturbações críticas

A crescente complexidade da dinâmica dos sistemas de energia, que se deve principalmente à ligação de unidades de produção distribuída através de interfaces de eletrónica de potência, torna essencial a avaliação dos fenómenos de instabilidade nas análises de segurança, tanto na operação em tempo real quanto no planeamento de operação. Esta é, assim, uma necessidade fundamental que deve ser considerada na operação em regime dinâmico da rede de transporte e das redes de distribuição, a fim de garantir a segurança global do sistema bem como a sua capacidade de resposta a perturbações críticas.

 

7. Realização da visão de um sistema de energia centrado no consumidor

Nos sistemas de energia do futuro, é necessário ter um mercado que funcione de forme eficiente com base nas reais necessidades dos consumidores, garantindo que estes estejam conscientes do seu uso da energia e envolvidos na cadeia de valor do sistema energético. Isso só será possível garantindo uma participação ativa dos consumidores nos mercados de eletricidade, que devem ser mercados realmente competitivos, por meio de estratégias eficazes e capazes de os envolver, incluindo mecanismos emergentes de transações locais ponto-a-ponto (peer-to-peer – P2P, na literatura anglo-saxónica) e modelos de negócio inovadores para agentes agregadores.

 

8. Promoção da digitalização do setor energético

A digitalização do setor energético resultará na introdução de Tecnologias da Informação e Comunicação, que possibilitem dispor de uma capacidade de informação e controlo sem precedentes sobre o uso da energia. Espera-se que esse facto forneça novos meios para melhorar a eficiência, baixar os custos e promover a integração de fontes de energia renovável ​​e gestão de consumos, libertando assim o real potencial dos recursos distribuídos de energia.

 

9. Aumento do bem-estar social através de um mercado comum de eletricidade mais competitivo
Um mercado da eletricidade integrado é a solução mais eficaz em termos de custos para garantir eletricidade a preços acessíveis a todos os cidadãos da UE. Tal exige que os países da UE adotem regras comuns do mercado da eletricidade e reforcem as infraestruturas de interligação transfronteiriças, para que a eletricidade possa ser produzida num país e entregue aos consumidores em qualquer outro. Um mercado comum da eletricidade da UE deverá possibilitar manter os preços da eletricidade sob controlo, estimulando a concorrência e permitindo que os consumidores optem facilmente por diferentes fornecedores.

 

Este artigo foi escrito por André Madureira, investigador sénior do INESC TEC, que agradece a Filipe Joel Soares e José Pedro Iria, também investigadores no mesmo instituto, após várias discussões sobre o tema versado no artigo.

 

André Madureira escreve este artigo de opinião a convite do Professor João Peças Lopes, que é desde fevereiro de 2017 o autor dos artigos de opinião da coluna "Energia-Tecnologia" no Ambiente Online. André Madureira é investigador sénior do Centro de Sistemas de Energia do INESC TEC. Doutorado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), tem desenvolvido a sua atividade de investigação na área da integração de Produção Distribuída e Micro-Geração nas redes de distribuição de energia elétrica, bem como para o desenvolvimento de funcionalidades avançadas para redes elétricas inteligentes (Smart Grids). Tem participado ativamente em vários projetos Europeus de I&D, nomeadamente MICROGRIDS, MORE MICROGRIDS, SuSTAINABLE, iTESLA, FEEdBACk, InteGrid, SENSIBLE e SmartGuide. Esteve também envolvido na equipa de trabalho do INESC TEC no âmbito do projeto INOVGRID com a EDP Distribuição e tem participado no desenvolvimento de trabalhos de consultoria para diversas entidades como a EDP, EFACEC, EDA, GeSto Energia e AENOR, entre outros.

VOLTAR