Controle da demanda de energia é uma questão de sobrevivência empresarial

Segundo a Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro (Firjan), o aumento da energia resultará um custo estrutural de R$401,30 por MWh até o final de 2015 para a indústria. Em 2013, o custo médio da indústria era de R$263,00 por MWh. A introdução das bandeiras tarifárias em 2015 representará um custo adicional de R$18,90 nos custos da indústria, elevando o custo da energia para R$420,20 por MWh. Isso associado ao baixo crescimento previsto da economia brasileira, exigirá ações drásticas de redução de custos nas empresas. A velha expressão “pense fora da caixa” deverá passar do discurso para a prática. Algumas ações deverão ser articuladas por sindicatos patronais e associações de empresas e sociedade em geral.

Vamos começar com uma breve revisão do modelo do setor elétrico no Brasil. Nosso modelo, como em vários países, é regulado pelo governo para garantir a infraestrutura de geração, transmissão e distribuição de energia necessária para garantir a demanda em todas as regiões do país. O modelo inclui a concessão para empresas privadas explorarem mercados cativos de consumidores em regiões definidas pelo governo e distribuídas através de leilões públicos. A compra de energia pelas concessionárias de distribuição é feita através de leilão de energia já disponível das usinas geradoras, chamados leilões A1, e através de compromissos de compra de energia de usinas planejadas ou em construção com previsão de entrada em operação em 3 e 5 anos, chamados leilões A3 e A5, respectivamente. A construção e manutenção das linhas de transmissão de alta tensão também são concessões e obtidas através de leilão.

A composição da matriz energética é planejada para ser diversificada, incluindo hidrelétricas, termelétricas, eólicas, biomassa e fotovoltaicas. Para incentivar a diversificação da matriz e evitar disparidade de preços devido as diferentes tecnologias são realizados leilões específicos para novas tecnologias, como eólica e fotovoltaica. Também, existem leilões específicos para PCHs (Pequenas Centrais Hidrelétricas).

Existem duas formas de comercialização de energia: por quantidade e por disponibilidade. Por quantidade, é a compra de montantes de energia nos leilões por um preço fixo, normalmente, aplicáveis para hidrelétrica em leilões A1. Nesta modalidade, os geradores estão sujeitos a riscos de sobras ou déficits de energia que devem ser liquidados no mercado spot (PLD – Preço de Liquidação da Diferenças). Esses riscos são minimizados pelo chamado Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) entre as usinas participantes do sistema integrado nacional (SIN). Por disponibilidade, é quando uma usina geradora é remunerada para manter uma determinada capacidade de energia de reserva para ser acionada (despachada) quando necessário. Quando acionada, os custos operacionais são cobrados adicionalmente, como por exemplo o combustível utilizado na geração de energia.

Devido à crise hídrica que assola a região sudeste houve uma redução de geração de energia pelas hidrelétricas compensada pela geração das termelétricas, acionando os contratos por disponibilidade, aumentando os custos de geração de energia. Esse custo adicional é pago pelos consumidores em suas contas de energia através das bandeiras tarifárias. A Aneel determina no final de cada mês qual será a bandeira (verde, amarela ou vermelha) do próximo mês. A bandeira vermelha significa um custo adicional de R$3,00 para cada 100 kW consumido. A bandeira amarela, um custo adicional de R$1,50 para 100 kW consumidos e a bandeira verde sem custo adicional. As bandeiras tarifárias são definidas por região (Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e Norte) com exceção dos Estados que não estão no sistema integrado.

Com as intensas ondas de calor existe um aumento da demanda de energia com o uso de equipamentos de ar condicionado, ventiladores e aumento do número de banhos com chuveiros elétricos. Praticamente, o sistema elétrico está operando a plena carga todo o dia. Começa pela manhã com o acionamento do ar condicionado nos escritórios se prolongando a noite nas residências, incluindo os banhos usando chuveiros elétricos a partir das 18 horas até as 21 horas (cerca de 111 milhões nesse período). Isso faz com que o ONS, Operador Nacional do Sistema, ordene o despacho de energia das termelétricas do início do dia até a noite. Esse fato é o que determina a bandeira tarifária vermelha.

Note que temos uma redução significativa de demanda entre 22h00 e 7h00, ou seja, na madrugada. Em tese, o valor definido para cada bandeira tarifária já leva em consideração esse fato.

Para reduzir as despesas operacionais das empresas deve-se reduzir a demanda e o consumo de energia para compensar a alta do preço da energia. Para consumidores industriais e comerciais com demandas acima de 500 kW é possível negociar a compra de energia através do mercado livre. Para consumidores cativos, comerciais e residenciais, que pagam as tarifas definidas pela Aneel, têm como única alternativa a redução da demanda (kW) e o consumo de energia (kWh).

Explicando, demanda é a quantidade de energia necessária para fazer funcionar todos os equipamentos elétricos ligados em um determinado momento. Consumo é o tempo que utilizamos a energia ao longo de um período. As instalações industriais e comerciais pagam uma taxa fixa para que a concessionária garanta uma determinada demanda. Se a demanda utilizada for maior que a contratada é cobrado um valor adicional e o consumidor deve contratar uma demanda maior se isso ocorrer com frequência.

As concessionárias de distribuição contratam montantes de energia nos leilões baseadas nas estimativas de demanda do seu mercado cativo. Caso necessite demandas adicionais, devem comprar energia no mercado spot, com preços significativamente maiores, sem poder transferir para as contas dos consumidores, exceção daqueles que contrataram demandas menores. Isso faz com que as concessionárias de distribuição se preocupem e incentivem o controle da demanda de seus usuários cativos. A Aneel, obriga as distribuidoras a investirem 0,25% da sua receita líquida em projetos de redução da demanda na sua área de concessão. Projetos comuns são a troca de geladeiras antigas por novas e substituição de lâmpadas antigas por mais eficientes para comunidades de baixa renda, gratuitamente. Existem projetos de troca de sistemas de ar condicionado antigos por novos em órgãos públicos e hospitais. Essa verba pode ser utilizada a fundo perdido ou para financiar projetos em empresas privadas com taxas muito atrativas.

Os workshops e projetos que realizo sobre eficiência energética tem estimulado a criatividade de técnicos e executivos. Por exemplo, repensar o processo de produção para acionar máquinas em diferentes horários para reduzir a demanda de energia ou transferir a produção para o período noturno para reduzir o uso de ar condicionado, negociando melhores tarifas com a distribuidora. Mesmo com o pagamento de adicional noturno para os funcionários, alguns projetos são atraentes.

Existem muitas alternativas para a redução de demanda e consumo de energia. O importante é a empresa considerar esse assunto estratégico e envolver todos os funcionários na identificação de oportunidades. Uma forma de estruturar essa iniciativa é adotar uma metodologia aderente a ISO 50.001 para avaliar e implantar as melhores ideias. Isso não é uma atividade “nice to have”, hoje é uma questão de sobrevivência das empresas.

 

Processo de definição de métricas para Cloud Computing

Os serviços de Cloud Computing estão crescendo no mercado e atraindo cada vez mais clientes. As empresas estão substituindo seus data centers físicos por serviços virtuais. Com o aumento de fornecedores no mercado e o número de opções de contratação é necessário definir um conjunto de métricas para medir e avaliar o desempenho do serviço – SLA, Service Level Agreement. A seleção e contratação de um serviço de Cloud Computing deve ter critérios claros e mensuráveis para apoiar o processo de tomada decisão. O cliente deve ter a capacidade de obter dados para medir, por exemplo, a qualidade do serviço, a disponibilidade e a confiabilidade do serviço. Chamamos isso de “Serviço de Medição” e está incluindo dentro das cinco características essenciais de Cloud Computing: (1) Serviço self-service por demanda; (2) acesso a rede de comunicação; (3) compartilhamento de recursos; (4) capacidade de expansão (escalabilidade); e, (5) os serviços de medição. Esse artigo descreve o processo para definição das métricas, não as métricas em si.

Uma métrica fornece informações sobre as características de uma propriedade do serviço de Cloud Computing e o resultado dos valores observados. Por exemplo, a métrica “tempo de resposta do usuário” é usada para estimar uma específica propriedade de um serviço de e-mail no Cloud Computing (por exemplo, tempo de entrega de um e-mail de um usuário para outro). As observações devem fornecer informações suficientes para reproduzir e verificar os resultados das medições.

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As métricas têm um papel importante na tomada de decisão para a seleção de serviços de Cloud Computing, na definição e aplicação dos acordos de serviços, na monitoração, na contabilização e auditoria.

O modelo para definição das métricas representa as informações necessárias para compreender os objetivos de uma propriedade e as restrições que deverão ser aplicadas durante as observações. O modelo de Serviços de Métricas de Cloud Computing (CSM – Cloud Services Metric) descreve os conceitos abstratos para uma específica propriedade do Cloud Computing, por exemplo disponibilidade do serviço.

As definições de métricas devem conter parâmetros e regras para expressar de forma formal as características de uma propriedade. O modelo deve ter definições concretas com base nas definições abstratas das métricas para um determinado cenário. Um cenário representa um caso de uso particular em que as métricas desempenham seu papel. Os stakeholders precisam compreender, avaliar, comparar e tomar decisões sobre um serviço de Cloud Computing. Isso significa que para um determinado cenário, os stakeholders devem ser capazes de obter informações sobre as propriedades do serviço, que quando medido orientará as tomadas de decisão. O cenário e as propriedades determinarão as métricas que serão utilizadas.

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O modelo CSM pode ser descrito em diagrama de classe UML. A proposta de um CSM é capturar as informações necessárias para descrever e entender uma métrica. A métrica é usada para ganhar conhecimento sobre as propriedades e medições do serviço de Cloud Computing.

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O modelo pode ser logicamente dividido em duas partes. A primeira parte aborda a definição de métricas abstratas. Especifica o que é a métrica abstrata, se ela é composta de métricas abstratas subjacentes, se é expressa com parâmetros adicionais e se existem regras de restrição. A segunda parte aborda a definição de métricas de concretas. Ela especifica qual a principal métrica abstrata que se baseia, quais os valores para os parâmetros e quais regras devem ser aplicadas para a definição de parâmetros e regras.

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Com essas informações é possível comparar os serviços de diferentes fornecedores e tomar a decisão de escolha.

O modelo do CSM pode ser estendido e integrado em outros modelos que endereçam outros aspectos do ecossistema métrico como o contexto de uma métrica, a observação e a medição de resultados com base em uma métrica ou cenários que usam de métricas.

Data Centers Modulares

Um dos desafios dos CIOs é alinhar a capacidade de processamento com as necessidades de negócios. No passado, o planejamento de capacidade dos data centers era definido pelo histórico de crescimento e pelos novos sistemas planejados. Atualmente, a dinâmica dos negócios exige novas estratégias para assegurar os recursos e disponibilidade dos data centers para apoiar o negócio. Uma solução é desenhar data centers modulares.

Para apoiar os negócios da empresa não basta atender os requisitos de alta disponibilidade, capacidade e baixos custos de investimento e operação. É necessário somar-se a esses requisitos a estratégia de escalabilidade do data center.

Essa estratégia não é simplesmente comprar mais servidores e expandir a área do data center, incluindo aqui a instalação de um container data center. A estratégia deve garantir o menor tempo de expansão da infraestrutura e sua atualização tecnológica.

Instalar sistemas de energia e refrigeração superdimensionados prevendo o crescimento não atende ao requisito de atualização tecnológica ao longo do tempo, além de desperdiçar investimentos da empresa.

A estratégia deve contemplar a expansão de toda a infraestrutura do data center de forma modular. Aqui se inclui a instalação de novos servidores, sistemas de armazenamento de dados e módulos de energia e refrigeração. Uma alternativa é o container data center, outra opção são racks com sistemas de refrigeração dedicados e UPS modulares.

Aumentar a disponibilidade do data center é outro ponto sensível em relação a custos. Estudos mostram que aumentar a disponibilidade de um data center de 99,982% para 99,995% exige investimentos 39% maiores. Aqui incluem custos de manutenção, redundância da rede de comunicação, geradores de energia adicionais, acumuladores de água para refrigeração e suporte operacional 24×7. Esses custos podem ser reduzidos com o conceito modular, utilização de softwares de configuração de data centers virtuais e softwares de gestão integrada da infraestrutura predial e tecnológica (DCIM – Data Center Infraestructure Management).

Usar sistemas modulares pode significar um investimento maior no primeiro momento, porém muito menor quando houver a necessidade de um upgrade tecnológico no futuro. A relação pode chegar de 5% para 60%.

Outra questão é a escolha das tecnologias para o data center. Temos que considerar que o ciclo de vida de um data center é em torno de 20 anos e as despesas, nesse período, ficam entre três e cinco vezes maiores que o investimento inicial. Desta forma, a escolha de uma tecnologia deve considerar os custos de manutenção, incluindo operação, e não apenas o custo inicial do investimento.

O tempo e as tecnologias quebram muitos paradigmas. A estratégia do novo data center do Facebook foi utilizar equipamentos baratos de fornecedores asiáticos, praticamente, desconhecidos. A evolução e confiabilidade dos componentes eletrônicos tem aumentado consideravelmente, resultando na manufatura de placas eletrônicas mais confiáveis. Associado com as novas possibilidades de gerenciamento de máquinas virtuais, uma falha em um equipamento torna-se quase imperceptível para o negócio.  O uso de softwares open source já se mostrou extremamente eficiente para servidores, agora esse mesmo conceito está sendo implementado em roteadores e switches, quebrando a hegemonia de grandes players do mercado.

A adoção de uma estratégia modular para data center pode reduzir o TCO – Total Cost Ownership – entre 15 e 25%, comparado com a estratégia tradicional de crescimento dos data centers, segundo alguns estudos. Para atender as necessidades de expansão de curto prazo da capacidade dos data centers, uma opção é o uso de containers data centers e para antigos data centers uma alternativa é o uso de zonas de alta densidade de processamento.