Quem está pronto para soluções de Grid Edge?

Um novo relatório avalia a prontidão e a necessidade de soluções de Grid Edge em inúmeros países e regiões. Dois dos autores discutem sua metodologia e os principais achados.

Em um sistema de energia convencional com grandes ativos de geração centralizada, "Grid Edge" refere-se à interface entre a rede e o consumidor final. Hoje, no entanto, o escopo deste termo se expandiu para abranger uma ampla gama de componentes tecnológicos conectados na intersecção de oferta e demanda que ligam a rede com a construção, o ativo da indústria ou o consumidor final. Um novo estudo, de autoria de uma equipe de especialistas da TU Berlin e da Univerity of Oxford com apoio da Siemens, propõe uma estrutura para identificar os principais fatores que influenciam a necessidade e a prontidão para a adoção de tecnologias de Grid Edge em diferentes locais. Como tal, ele nos permite determinar quais regiões se beneficiam mais da "Grid Edge" (onde a necessidade é mais alta), e quais são mais propensas a ser capazes de se envolver com Grid Edge (onde a prontidão é mais alta). Por ocasião da publicação do estudo, falamos com dois dos autores.

 

Entrevista de Chris Findlay

Miriam Zachau Walker e Stephan Seim, ambos colaboradores da equipe de especialistas que escreveu um novo relatório sobre a solução de Grid Edge, intitulado "Conduzindo a Revolução Energética". Vocês também são estudantes de doutorado. O que te atraiu para este tópico inicialmente?

 

Miriam Zachau Walker (M.Z.W.): A energia renovável tem o poder de abordar dois dos maiores problemas que estamos enfrentando – mudanças climáticas e pobreza. As soluções de Grid Edge suportam a descarbonização, mas o acesso à energia também pode ser uma força poderosa e importante. Trabalhando em renováveis, tenho a possibilidade de trabalhar em ambos ou em ambos os grandes problemas. Estudei ciência e engenharia de materiais, mas estou bastante interessado em questões interdisciplinares, como política. A melhor solução técnica pode nem sempre ser a melhor em relação à ética, ao meio ambiente ou às questões econômicas.

 

Stephan Seim (St.S.): Descarbonizar nossas economias é um dos maiores desafios que enfrentamos globalmente nas próximas décadas, então, com minha formação em ciências naturais e gestão, fui atraído para o tema da transição energética limpa. Trabalhar nesse campo é muito gratificante e interessante. A fim de permitir uma transição suave e eficaz, considero também crucial o lado político das coisas: Como você regula o sistema de energia para resultados eficientes? Como você pode colocar a sociedade a bordo? Para mim, medir a prontidão e as necessidades de Grid Edge é um proxy para o status real da transição energética limpa em diferentes países.

O que é Grid Edge?

Grid Edge é a interface de fornecimento e demanda de energia distribuída com a rede elétrica. As soluções e tecnologias nessa interface incluem todos os ativos de demanda, ativos de geração distribuída e serviços que permitem que essas tecnologias funcionem. Exemplos incluem geração fotovoltaica distribuída, edifícios e controles de construção inteligentes, medidores inteligentes, veículos elétricos, armazenamento de baterias e muitos outros.

White paper: "Impulsionando a revolução energética"

As tecnologias de Grid Edge são uma ferramenta essencial na transformação da energia global – facilitando a adoção de renováveis, transformando os consumidores em prosumers e mitigando as mudanças climáticas. Muitos fatores influenciam quais soluções são apropriadas para uma região, ou quão prontas elas estão para implantá-las em escala.



Este white paper define um índice poderoso para avaliar a necessidade relativa e a prontidão para soluções de Grid Edge, para que barreiras e oportunidades possam ser identificadas e para que a revolução da Grid Edge possa ser acelerada.

Como as soluções de Grid Edge podem impulsionar esse potencial transformacional das renováveis?

 

St.S.: A descarbonização e a mudança para as renováveis representam um grande desafio para o sistema energético. As soluções de Grid Edge introduzem mais flexibilidade sistêmica para compensar a flutuação das energias renováveis. E essa flexibilidade tem que ser controlada e fornecida não apenas com tecnologias de Grid Edge, mas também através de regulação e estruturas políticas que permitam que essas tecnologias funcionem e garantam que seus serviços sejam remunerados. Podemos expandir essa flexibilidade, por exemplo, com o armazenamento da bateria, ou tornando o lado da demanda mais flexível para mudar a carga, ou reduzindo o pico de carga para a sociedade. Também precisamos ganhar eficiência e, claro, reduzir o consumo de energia. Mas, em grande parte, as soluções de Grid Edge são sobre tecnologias interconectadas necessárias, flexibilidade distribuída e o controle eficiente e seguro dessas, permitindo integrar grandes partes de renováveis flutuantes.

A energia renovável tem o poder de abordar duas das maiores questões que estamos enfrentando : mudanças climáticas e pobreza. 
Miriam Zachau Walker, candidata a DPhil no Departamento de Ciência da Engenharia da Universidade de Oxford

O estudo que você co-escreveu tem o subtítulo "Um Índice de Necessidade e Prontidão da Grade Edge". Como você abordou o assunto? 

 

M.Z.W.: Nosso objetivo era criar um índice para medir Grid Edge em diferentes locais. Dividimos isso em duas dimensões, olhando para a necessidade de soluções de Grid Edge, que está muito relacionada com a necessidade de flexibilidade, e avaliando a prontidão para implantar ou escalar tecnologias de Grid Edge. Esses dois aspectos foram medidos em termos de 99 indicadores, aplicados em diferentes locais e regiões. Assim, em vez de estudar a necessidade ou prontidão para uma determinada tecnologia, avaliamos a necessidade de flexibilidade em soluções de Grid Edge dentro de um local, país ou região, e a prontidão naquele local para implantar ou escalar uma série de soluções de Grid Edge. 

Os entrevistados

Miriam Zachau Walker é candidata a DPhil no Departamento de Ciências da Engenharia da Universidade de Oxford. Ela está interessada na intersecção entre tecnologia e política para ampliar o acesso a energia mais limpa e acessível. Sua pesquisa de doutorado se concentra em entender os requisitos de flexibilidade de sistemas de energia altamente renováveis. 

 

Stephan Seim é doutorando no Departamento de Gestão de Energia e Recursos da Technische Universität Berlin. Em sua tese, ele se engaja na modelagem do lado da demanda utilizando abordagens estatísticas e de machine learning – uma base para avaliar a viabilidade econômica das soluções de Grid Edge. Além disso, ele ensina alunos de bacharelado e mestre em engenharia civil sobre alguns dos muitos aspectos em torno da transição energética limpa.

Quem deveria ler seu estudo?

 

M.Z.W.: Há valor tanto para os formuladores de políticas quanto para a indústria privada na avaliação dessas regiões. O setor público pode olhar para quais tipos de políticas aumentam a prontidão ou necessidade de Grid Edge, por exemplo, estabelecendo metas climáticas ou descarbonização mais ambiciosas. Os tomadores de decisão poderiam avaliar quais políticas funcionaram e aprender com outros locais que tenham maior necessidade ou maior prontidão. Leitores da indústria ou do setor privado podem obter informações sobre locais de interesse e a oportunidade de mercado lá. Com base nos escores finais para a necessidade e prontidão relativas de Grid Edge em todas as regiões, eles podem determinar quais deles merecem mais pesquisas e têm muito potencial, ou podem servir como exemplos de melhores práticas.

Quais foram as principais entregas?

 

M.Z.W.: Nossas conclusões se concentram principalmente em alavancas políticas para melhorar a prontidão e atender às necessidades. Isso pode vir da melhoria das renováveis instaladas existentes ou dos compromissos políticos para descarbonizar a economia e o sistema de energia, e incentivar a energia limpa em geral. Também recomendamos uma infraestrutura de comunicação robusta, confiável e segura para controlar esses ativos altamente distribuídos, pois os dados coletados por medidores inteligentes e outras informações precisam ser transmitidos com segurança para que as soluções de Grid Edge operem de forma eficaz. Finalmente, recomendamos a introdução de mercados de flexibilidade ou mercados de carbono, ou ambos, para que os consumidores de eletricidade possam usar seus ativos de Grid Edge para participar do sistema elétrico.

Como você mediu a necessidade de soluções de Grid Edge?

 

St.S.: Analisamos dois componentes – a necessidade atual de flexibilidade no sistema e a necessidade futura de soluções de Grid Edge. A necessidade atual de flexibilidade é determinada principalmente pela parcela de renováveis no sistema e pelo potencial atual de flexibilidade no sistema, em termos de bombas de calor, veículos elétricos, etc. Quanto à necessidade futura de soluções de Grid Edge, incluímos metas políticas vinculativas de um país, com base no pressuposto de que elas deveriam levar a uma quantidade futura de energias renováveis ou a uma futura penetração de veículos elétricos, por exemplo. Por fim, também identificamos o mercado de carbono como um fator importante na necessidade e prontidão futuras para soluções de Grid Edge, pois estabelece sinais de mercado e incentiva a expansão das energias renováveis ou a descarbonização da economia.

É justo, então, dizer que a necessidade de soluções de Grid Edge é a mesma que a necessidade de flexibilidade?

 

Sim, foi assim que operacionalizamos a questão. A necessidade de tecnologia de Grid Edge é a necessidade de flexibilidade atual ou futura.

 

M.Z.W.: A flexibilidade pode ser fornecida por outras coisas além de soluções de Grid Edge, mas nosso pensamento era que a razão pela qual um lugar precisaria de Grid Edge seria porque precisava de flexibilidade, e as renováveis são um grande motor da necessidade de flexibilidade. O índice é baseado em proxies ou métricas que informam essa necessidade. A razão pela qual você precisa de soluções de Grid Edge é para permitir essa flexibilidade, de modo que o índice é principalmente impulsionado pela necessidade de flexibilidade devido à descarbonização, mas há outras razões pelas quais um sistema precisaria ser flexível também.

Não há atmosfera "alemã" ou "americana", apenas uma atmosfera global. No combate às mudanças climáticas, precisamos de cooperação global.
Stephan Seim, doutorando no Departamento de Gestão de Energia e Recursos, Technische Universität Berlin

O segundo parâmetro que você mediu foi a prontidão de um país ou região para implementar a tecnologia Grid Edge.

 

M.Z.W.: Isso mesmo. Dividimos isso em prontidão técnica, política, econômica e social. Para cada um desses componentes, determinamos os indicadores que poderiam influenciá-los e como eles devem ser ponderados. Isso nos permitiu comparar não apenas a pontuação final de prontidão, mas especificamente, quais países ou regiões estão mais tecnicamente prontos ou mais economicamente prontos ou mais socialmente prontos para implantar tecnologias de Grid Edge. Por exemplo, um local com um certo nível básico existente dessas soluções de Grid Edge ou os mercados para eles está mais pronto para escalar isso, porque já sabemos que ele funciona lá e os consumidores estão dispostos e capazes de se envolver com ele. Há muitos aspectos diferentes envolvidos aqui. Os controles de construção são uma grande parte das soluções de Grid Edge, assim como medidores inteligentes que fornecem as informações que podem permitir muitos outros elementos. Os veículos elétricos podem ser usados para maior demanda, ou a bateria do próprio veículo pode ser usada como um ativo de armazenamento bidirecional de veículo para grade. A geração distribuída, principalmente na forma de energia solar fotovoltaica, é outra tecnologia de Grid Edge muito importante. 

Se a necessidade de Grid Edge está correlacionada com a necessidade de flexibilidade, a prontidão para a tecnologia de Grid Edge é amplamente a mesma que a prontidão para a transição energética?

 

M.Z.W.: A prontidão técnica da rede se concentra principalmente na infraestrutura elétrica, e embora a transição energética possa acontecer através da eletrificação, pode haver outros vetores de energia do que a eletrificação em massa, como hidrogênio ou amônia, por exemplo. Então, eu hesito em dizer que a prontidão para Grid Edge significa que você estava particularmente pronto para a transição energética, embora se você está mais pronto para Grid Edge, você pode estar mais pronto do que outros países para a transição energética, relativamente falando. Stephan pode discordar.

 

Não, mas acho que a prontidão da grade é um forte indicador de prontidão para a transição energética. Alguns países têm altas ações de biogás, que é renovável, mas ainda bastante flexível, e, portanto, podem não exigir tanta prontidão para soluções de Grid Edge.

Até que ponto a transição energética é algo que precisa ser coordenado globalmente entre muitas partes, e até que ponto é algo que acontece em velocidades diferentes e de diferentes maneiras em diferentes locais, dependendo desses parâmetros que você mediu?

 

Não há atmosfera 'alemã' ou 'americana', apenas uma atmosfera global. No combate às mudanças climáticas, precisamos de cooperação global. As conferências da COP e o Acordo climático de Paris são fundamentais para que todos os países a bordo combatam as mudanças climáticas e descarbonizem suas economias de forma coordenada. Mas as fontes de energia renováveis são distribuídas de forma desigual. Por exemplo, a Califórnia tem um alto potencial solar em comparação com a Finlândia, enquanto a Finlândia tem um grande potencial de biomassa, que, por sua vez, é muito limitado na Alemanha. Assim, como cada país e região tem um caminho potencial diferente para alcançar uma transição energética limpa e descarbonizar sua economia, o esforço global para alcançar metas deve estar em uma escala cooperativa global, mas cada país terá que encontrar soluções individuais. Notavelmente, porém, o preço do carbono é um instrumento universal muito eficaz.

Olhando para casos de países individuais, o Reino Unido, por exemplo, estabeleceu metas rigorosas de descarbonização e construiu uma enorme capacidade de geração eólica offshore.

 

Sim, com ainda mais capacidade eólica planejada. Recentemente, eles aumentaram a meta de 30 para 40 gigawatts – uma enorme parcela de energia eólica, considerando que o pico de carga aqui está em meados dos anos 50 gigawatts no inverno. Mas, apesar da alta prontidão política em termos de nossa pontuação, em outras métricas, o Reino Unido ainda não seguiu adiante com o efeito facilitador das outras coisas que são necessárias. Por exemplo, sua meta de medidor inteligente tem sido constantemente atormentada por problemas e atrasos, prejudicando sua capacidade de seguir em frente em algumas das especificidades de Grid Edge no nível da rede de distribuição, ou mesmo apenas para entender padrões básicos de demanda ou permitir o controle de ativos distribuídos. Mas sim, globalmente o Reino Unido está liderando em ambição e em energia eólica, especialmente, e também tem ambições para alguma energia solar. Assim, ele tem o potencial de atingir sua meta líquida zero e, portanto, tem uma necessidade relativamente alta de tecnologia de Grid Edge. Mas é preciso fazer progressos significativos para garantir que isso aconteça em escala.

Nosso índice também pode ser aplicado a regiões, como a Califórnia, que exibe a maior necessidade de soluções de Grid Edge.
Miriam Zachau Walker

Stephan, você está sediado na Alemanha, que é visto como um líder global em política energética, mas o white paper observa que o país está ficando aquém de seu potencial.

 

A Alemanha tem sido precursora na transição energética. Nos últimos anos, porém, faltou ambição política. Por exemplo, a eliminação do carvão não será concluída até 2039, embora forças do mercado, como um preço efetivo de carbono, possam trazer isso mais cedo. Por outro lado, a Alemanha adotou recentemente uma meta líquida-zero real, que também afeta sua prontidão. 

O que outros países estão fazendo melhor?

 

St.S.: Enquanto países como Finlândia e Cingapura têm quase 100% de penetração de medidor inteligente, e estão planejando para a segunda geração, a Alemanha está apenas começando sua implantação de medidor inteligente, que é um importante pré-requisito para usar flexibilidade no sistema. O governo também aumentou recentemente seu preço de carbono muito baixo para um preço inicial para € 25 por tonelada de carbono em 2021. Este preço nacional do carbono vem além do preço de carbono do sistema comercial europeu para a indústria no setor de energia. Então, aqui também, a Alemanha poderia ser mais ambiciosa. Mas, dito isso, nossos indicadores mostram que a Alemanha ainda está entre os principais países.

Não há diferenças significativas mesmo no nível subnacional?

 

M.Z.W.: Nosso índice também pode ser aplicado a regiões, como a Califórnia, que exibe a maior necessidade de soluções de Grid Edge. É bastante alto em prontidão, em parte devido à alta penetração de renováveis, especialmente energia solar. Mesmo que parte disso esteja alinhada com a demanda durante o dia, ainda requer muita flexibilidade. 

 

A Califórnia tem metas ambiciosas de descarbonização, além das dos EUA como um todo, com políticas de promoção de renováveis e veículos elétricos e outros ativos de Grid Edge, bem como mercados para habilitá-los. Além disso, os EUA têm uma das infraestruturas elétricas menos confiáveis entre os países da OCDE, e a Califórnia, em particular, muitas vezes teve que desligar preventivamente o fornecimento de eletricidade devido a desastres naturais. Flexibilidade adicional no sistema poderia permitir uma rede mais confiável e tornar as interrupções mais curtas e menos frequentes. 

Das cinco regiões analisadas, Cingapura se destaca por precisar de menos Grid Edge do que as outras quatro. Por que isso?

 

M.Z.W.: Cingapura é um território extremamente densamente povoado com um grande setor comercial e relativamente poucos carros. Devido à sua pequena área terrestre, tem muito menos potencial para gerar suas próprias renováveis, especialmente eólica ou solar, e, consequentemente, depende muito da geração despachada, com discussões em andamento sobre interconectores com outras áreas. Assim, se eles trariam eletricidade renovável ou gerada convencionalmente, a flexibilidade poderia vir desses interconectores em vez de Grid Edge, resultando em menor necessidade em Cingapura do que em algumas das outras regiões focais.

 

A Finlândia se destaca com a maior prontidão em todos os componentes – prontidão política, econômica, social e tecnológica – e pontuações bastante altas ao longo de todo. 
Stephan Seim

No entanto, seu estudo sugere que o país mais pronto para a grade é a Finlândia. Por que isso?

 

St.S.: A Finlândia se destaca com a maior prontidão em todos os componentes – prontidão política, econômica, social e tecnológica – e pontuações bastante altas em todos os aspectos. Tem um preço de carbono bastante alto, o que impulsiona tanto a necessidade futura quanto a prontidão para soluções de Grid Edge, bem como uma infraestrutura de comunicação confiável para integrar e operar essa tecnologia. Para seu aquecimento espacial, o país depende em grande parte da biomassa, que é de despacho limitado, pois o objetivo principal é gerar calor, sendo a eletricidade um subproduto de usinas combinadas de calor e energia.

Quais políticas têm maior impacto na aceleração da transição energética, especialmente na perspectiva de Grid Edge e seu potencial?

 

M.Z.W.: Analisamos as alavancas políticas e seus resultados potenciais em vez de defender políticas específicas. Encontramos três áreas-chave para se concentrar: incentivar ainda mais a energia limpa, introduzir mercados de flexibilidade e carbono e garantir uma infraestrutura de comunicações confiável e segura. Mas fomos intencionalmente agnósticos quanto à forma que uma política poderia tomar – seja um subsídio, ou um imposto, ou um incentivo. Isso porque, devido a fatores políticos, sociais ou econômicos, em alguns lugares um imposto pode funcionar melhor, enquanto em outros, a melhor escolha pode ser um fluxo de financiamento que as pessoas podem aplicar, ou regulamentos, ou padrões. Assim, tentamos não especificar isso, mas especificamos quais devem ser os resultados dessas políticas.

 

St.S.: Você está absolutamente certa, Miriam, eu só queria acrescentar que o nosso índice mostrou que os preços do carbono, que foram implementados em muitos países, tem um efeito muito distinto tanto na necessidade quanto na prontidão para a Grid Edge, porque incentiva a descarbonização da economia. E isso pode trazer fontes de energia renovável, bem como fontes de flexibilidade, que podem usar essa energia renovável. Em última análise, as metas são boas e importantes e necessárias, mas você também precisa das políticas para cumprir essas metas, e alguns países ficaram aquém disso. O que precisamos é de compartilhamento global e cooperativo de cargas, o que também significa que os países mais ricos podem ter que arcar com parte do fardo para os países menos ricos, a fim de descarbonizar suas economias.

25 de novembro de 2020

 

Autor: Chris Findlay é um jornalista com sede em Zurique, Suíça. Escreve sobre novos desenvolvimentos em negócios e tecnologia, entre outros temas.

 

Créditos da imagem: Siemens AG

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