Eduardo M Fagundes

Artigos

Coletânea de artigos técnicos e reflexões de Eduardo M. Fagundes publicados entre 2011 e 2017

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Tag: energia

  • Medição inteligente multisserviços de energia, água e gás

    Precisamos adotar novos conceitos de gestão para viabilizar o crescimento da economia brasileira. Continuar usando modelos de gestão e regulamentação de mercado criados no passado já não atendem mais aos desafios dos complexos modelos de negócios globais. A crise energética e hídrica que estamos atravessando deve ser o gatilho para uma profunda revisão dos modelos de negócios e normas regulatórias.

    No setor elétrico, os desafios são aumentar a capacidade de geração de energia, diversificar a matriz energética e adotar medidas para o controle da demanda. O aumento da capacidade de geração e diversificação da matriz energética exige planejamento, capital intensivo, avaliação de impactos ambientais e capacidade de execução. O controle da demanda exige a adoção de equipamentos mais eficientes, conscientização dos consumidores e uma tecnologia de medição inteligente (smart metering). O crescimento da autoprodução de energia pelos consumidores e seu acoplamento nas redes de distribuição de energia adicionará uma maior complexidade na medição. Neste contexto, devemos incluir o uso de gás natural na geração de energia e a substituição alguns equipamentos que utilizam eletricidade e nos meios de transporte.

    No abastecimento de água, os desafios são aumentar os reservatórios que abastecem as cidades, ampliar a capacidade de tratamento de água, aumentar o reuso e evitar o desperdício de água. As ações necessárias são análogas ao do setor elétrico, incluindo a melhoria do controle da demanda.

    A solução é adoção em larga escala de redes inteligentes no setor elétrico e sistemas de monitoração e controles mais inteligentes na distribuição de gás e água.

    Apesar dos enormes benefícios das redes inteligentes (Smart Grid), tanto para os usuários como para as concessionárias, os projetos avançam de forma tímida. Os medidores analógicos de energia não permitem a gestão da demanda pelos usuários e exigem a presença física do pessoal das concessionárias para cortes e religações. Os métodos analógicos de medição de consumo de água não são precisos e a falta de gestão remota dificulta o ajuste da pressão nas tubulações, podendo gerar rompimento dos tubos ou falta de água para os consumidores. A falta de inteligência dos pontos de consumo de gás podem resultar em risco de vida e aumenta o custo de manutenção do serviço.

    Os altos custos de implantação e o tempo de retorno dos investidores inibem o avanço rápido dos projetos de redes inteligentes. Como o mercado de energia, água e gás são regulados, onde as agências reguladoras monitoram investimentos e despesas para definir as tarifas dos serviços, os projetos, na maioria das vezes, não se viabilizam.

    Uma solução seria a adoção do conceito de multi-utilities, ou seja, um fornecedor passaria a oferecer vários serviços (energia, gás, água, etc.), obtendo sinergia na utilização de equipamentos, sistemas de monitoração e controle, e pessoal.

    Infelizmente, o modelo de concessões adotado no Brasil não permite que uma concessionária opere mais de um serviço.

    Entretanto, nada impede que várias concessionárias adotem uma infraestrutura única de medição de energia, água e gás – smart metering.  O resultado seria a melhoria dos serviços aos usuários, redução de custos de implantação e operação da infraestrutura de monitoração e controle e a viabilização de projetos de redes inteligentes.

    Os benefícios do smart metering através de uma empresa de serviços são muitos:

    • Automação da medição de vários serviços;
    • Aumento de receita das concessionárias pela melhoria da medição;
    • Aumento da satisfação dos usuários;
    • Aumento da receita das concessionárias pela introdução de novos serviços inteligentes;
    • Substituição de investimentos (CAPEX) por despesas (OPEX);
    • Comando remoto para corte e religa sem a necessidade de equipes de campo;
    • Integração dos serviços de medição com os sistemas de informação das concessionárias;
    • Possibilidade de regionalização dos serviços de medição de uma mesma concessionária, reduzindo os riscos de grandes e complexos sistemas e investimentos;
    • Descentralização dos investimentos (CAPEX) entre vários fornecedores de serviço de medição para aquisição de equipamentos e sistemas, mitigando o risco de um único fornecedor;
    • Compartilhamento da infraestrutura de medição (equipamentos de multi-medição, redes de comunicações, sistemas de informação, pessoal técnicos, etc.) com vários serviços;
    • Redução de custo dos serviços de medição devido ao compartilhamento da infraestrutura;
    • Abertura de oportunidades para pequenos fornecedores de serviços de medição em regiões de pequena densidade populacional;
    • Aceleração do desenvolvimento do mercado de equipamentos, software e consultoria de Smart Grid;
    • Criação de novos empregos especializados;
    • Redução da quantidade de chamadas nos serviços de atendimento ao consumidor;
    • Aumento de oportunidades de negócios para os fornecedores de serviços pela possibilidade de regionalização dos serviços;

    Um modelo de negócios de medição multisserviços é viável. Participei ativamente no projeto da ANFAVEA, Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores, na implantação do EDI (Electronic Data Exchange) para fornecedores, envolvendo a colaboração de todas as montadoras do país. Em 2000, estive envolvido nas operações da Covisint, uma empresa de B2B criada pela Ford Motor Co., General Motors, e DaimlerChrysler, para comprar em conjunto autopeças no mercado americano e internacional. A criação da Covisint teve o desafio de reunir fortes concorrentes do setor automobilístico, entretanto, se viabilizou pela necessidade de redução de custos para enfrentar a competição internacional.

    O desafio da Covisint não se aplica as concessionárias no Brasil, pois o regime de concessão garante a reserva de mercado. A questão é quem começa. Existe pouca interação entre as atuais concessionárias de serviços. A relação mais próxima é como fornecedor e usuário entre eles ou, em poucos casos, em projetos municipais que exigem a coordenação de obras de várias concessionárias.

    Uma opção é o governo tomar a iniciativa de convidar as concessionárias para uma discussão sobre o modelo de negócio e criar condições para viabilizar o negócio. Ou, as próprias concessionárias tomarem a iniciativa. Ou ainda, um grande fornecedor se estruturar para oferecer o serviço. Essa última opção, talvez seja a mais fácil, pois existem empresas multinacionais que já executam serviços similares em outros países.

    Coloco a disposição um fórum virtual de discussão no Efagundes.com para ampliar essa discussão e buscar formas de viabilizar essa iniciativa.

  • Aumento do custo de energia para os data centers com as bandeiras tarifárias

    A Aneel publicou em outubro de 2014 as norma para o funcionamento do sistema de bandeiras tarifárias para repassar para a conta de energia dos consumidores os gastos extras na geração de energia pelas termoelétricas. Essa medida irá trazer um custo adicional aos data centers que são grandes consumidores de energia. O sistema passa a vigorar em 1º de janeiro de 2015.

    A bandeira branca significa que o sistema elétrico está operando de forma normal. A bandeira amarela significa atenção e será acrescido na conta de energia R$1,5 por cada 100kWh consumido. A bandeira vermelha indica uma situação crítica e será acrescido R$3,00 por cada 100kWh consumido. Isso trará um impacto significativo na indústria, principalmente em empresas que usam intensivamente energia.

    O Operador Nacional do Sistema (ONS) é o órgão responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica no Sistema Integrado Nacional (SIN), sob a fiscalização da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). O ONS é quem determina quais fontes de geração devem ser acionadas durante o dia para garantir a quantidade suficiente de energia para atender a demanda em diferentes horários do dia.

    Usando modelos matemáticos é determinado a melhor matriz de fornecimento de energia. Em situações onde os reservatórios de água das hidrelétricas estão cheios, a preferência é o uso de energia hídrica. Em tempos de estiagem é necessários acionar as termoelétricas, elevando custo da geração. A geração de energia eólica e solar atendem uma pequena parcela da energia.

    No caso dos data centers, a energia constitui a maior parcela de custo das despesas operacionais (OPEX). Como a tarifa de energia pode variar mensalmente, dificilmente será possível refletir no preço dos produtos e serviços de contratados de médio e longo prazo. Isso irá refletir no fluxo de caixa das empresas.

    Uma das formas de blindar os custos é comprar energia no mercado livre de energia elétrica. O mercado livre de energia permite que empresas que consomem acima de 500MWh possam comprar energia diretamente de uma fonte gerador de energia. Atualmente, entre 500MWh a 3.000MWh de fontes renováveis e acima de 3.000MWh de qualquer fonte. Esse cenário poderá mudar com novas normas regulatórias da Aneel beneficiando médios consumidores de energia.

    Dentro desse contexto torna-se imperativo que os data centers revisem sua estratégia de consumo de energia. Os maiores ofensores são os equipamentos e o sistema de refrigeração. A métrica que melhor indica a otimização do uso de energia elétrica é o PUE (Power Usage Effectiveness). O PUE é a relação do consumo total de energia pela energia consumida pelos equipamentos de TI.

    O grande desafio dos data centers é atingir valores próximos a um. Os data centers da Google estão com o PUE de 1,3 e são referência internacional. Reduzir o PUE, além de reduzir o custo da energia reduz também a emissão de gases do efeito, importante para a preservação do meio ambiente.

    Para atingir o objetivo de reduzir o PUE é essencial controlar de forma integrada todos os ativos da instalação, temperatura do ambiente interno, acionamento do grupo de geradores internos e os equipamentos de refrigeração.

    Os data centers devem adotar duas iniciativas, a primeira incluir técnicas mais sofisticadas de melhoria contínua de processos e uma ferramenta para gerenciar os ativos.

    A melhor técnica de melhoria contínua é o Six-sigma com um framework e ferramentas que assegura a análise, planejamento, execução e acompanhamento dos resultados. O Six-sigma ajudará na tomada de decisão para a empresa migrar do mercado cativo de energia para o mercado livre, por exemplo.

    Softwares de DCIM (Data Center Infrastructure Management) com funcionalidades de gestão de ativos (AMS, Asset Management System) são as melhores alternativas para conseguir uma operação otimizada do Data Center.

  • O desafio do consumo de energia dos Data Centers no Brasil

    O consumo total de energia dos data centers ocupa a sexta posição no mundo se comparado ao consumo de países, perdendo apenas para a China, Estados Unidos, Japão, Índia e Rússia (2011). Os recursos por mais processamento, armazenamento de dados e comunicações irá triplicar entre 2012 e 2017, crescendo de 44 para 121 exabytes. O crescimento de streaming de vídeo e áudio são os principais componentes para a explosão do crescimento dos dados, representando 50% do aumento. Nos Estados Unidos, o tráfego de dados da Netflix e YouTube combinados representam mais de 50% do tráfego de Internet nos horários de pico.

    Globalmente, o YouTube continua sendo o serviço que mais cresce em volume de dados, entretanto serviços como o Instagram, Twitter e Pinterest também estão crescendo.

    O Brasil tem um grande potencial para utilizar energia renovável para os data centers. Sua matriz energética tem 75% de geração de fontes hídricas e as fontes de energia eólica vem crescendo. Outras fontes de energia renováveis, como solar e biomassa, são oportunidades dependendo do custo de construção das usinas.

    Entretanto, em 2014 o Brasil vem enfrentando um longo período de estiagem que está comprometendo o uso das hidrelétricas e forçando o uso de energia gerada por termelétricas.

    A situação se agrava pelo fato que as previsões meteorológicas indicam que os níveis dos reservatórios de água levarão vários meses para se normalizarem. Durante esse período, a única alternativa é usar, maciçamente, a geração térmica.

    Minha recomendação para a questão energética para os data centers no Brasil é adotar a seguinte estratégia:

    1. Curto Prazo: Migrar para o mercado livre de energia contratando energia de fontes renováveis: Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH); energia eólica; e, energia fotovoltaica;
    2. Médio Prazo: Adotar o modelo OCP (Open Compute Project) para a infraestrutura de seus data centers; e,
    3. Longo Prazo: Construir ou utilizar usinas de geração de energia renováveis próximas de seus data centers para mitigar os riscos de falhas do sistema integrado de transmissão de energia nacional;

    A legislação do setor elétrico brasileiro permite que empresas que tenham uma demanda superior a 500kW possam comprar energia, diretamente, de fontes geradoras de energia renovável. O processo não requer grandes investimentos e oferece garantia total de fornecimento pelo sistema integrado nacional, mesmo em caso da fonte geradora ficar inoperante.

    O Open Compute Project, lançado pelo Facebook em 2011, tem o objetivo de replicar o sucesso do Open Source para os data centers e estimular a eficiência energética do setor. Embora os impactos do OCP ainda não sejam conhecidos, o projeto mostra o potencial das ações coletivas para mitigar as mudanças climáticas no planeta e o uso racional de energia.

    A opção de localizar os data centers próximo de fontes geradoras de energia renovável tem várias vantagens, incluindo a de ter duas fontes independentes de fornecimento, condição para a certificação Tier 4 do Uptime Institute. O desafio é tornar, economicamente, viável o projeto. Para isso, é necessária uma mobilização do setor para pleitear incentivos fiscais para reduzir o investimento dos equipamentos.

    Essa estratégia garante estabilidade dos preços de energia e garantia de fornecimento continuo de energia dentro da demanda necessária para operar os data centers. Mesmo que os preços de energia contratados inicialmente sejam ligeiramente superiores aos praticados pelas concessionárias locais de energia, existe a contrapartida de redução dos riscos de falta ou racionamento de energia e blindagem dos preços em cenários futuros de aumento de preço definidos pelo governo.