Os investimentos globais em eficiência energética chegarão a US$5,8 trilhões de dólares até 2030, com investimentos anuais de US$385 bilhões, reduzindo em um terço a demanda mundial de energia até 2040, enquanto a economia deve crescer em 150%. Iniciativas em eficiência energética geram mais empregos, reduzem os custos operacionais das empresas, fortalece a segurança energética e reduz as emissões de gases de efeito estufa. No Brasil, através do Programa de Eficiência Energética da Aneel, usando 0,25% da receita líquida operacional das concessionárias de distribuição de energia, oferece recursos para projetos de eficiência energética apenas com correção monetária e juro zero (sim, juro zero – isso existe no Brasil). Porém, ainda não é o suficiente para motivar e crescer o mercado de eficiência energética no país. Obviamente, que a qualificação profissional é chave nesse mercado.
Categoria: eficiência energética
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Armazenamento de energia é vital para a estabilidade do sistema elétrico
Muito se comenta sobre energias renováveis e, sem dúvida, são importantes para na matriz energética dos países. Entretanto, a energia fotovoltaica e eólica tem geração intermitente, podendo gerar instabilidade no sistema elétrico. Com o crescimento da geração eólica no Brasil, que hoje responde a 5,8% da energia instalada e com previsão entre 20-25% até 2030, os riscos de instabilidade do sistema aumentam. Isso se deve ao fato que um autogerador pode reduzir sua geração de energia de 100% para 10% em poucos segundos, dependendo das rajadas de ventos. Para equalizar a geração uma solução é usar baterias de alta capacidade ou outras tecnologias de armazenamento de energia, como armazenamento de ar na forma comprimida (evitei a palavra vento). Os estudos sobre baterias já estão bem avançados, principalmente nos Estados Unidos, Alemanha e Reino Unido. Aqui no Brasil, a Aneel planeja iniciar programas de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) a partir do segundo semestre de 2016.
O negócio de armazenamento de energia deve movimentar cerca de US$70 bilhões até 2020. Já existem em operação comercial algumas iniciativas. A AES, já possui algumas plantas em operação e em construção, inclusive uma no Chile, com uma capacidade total de armazenamento de 346 megawatts (MW). Uma unidade na Irlanda do Norte, inaugurada em 2015 tem capacidade de 10 MW e planeja ampliar sua capacidade para 200 MW até 2017.
Os projetos no Brasil serão apoiados por verbas do programa de P&D da Aneel com recursos das concessionárias do setor. A legislação (Lei nº 9.991/2000) prevê que as distribuidoras de energia são obrigadas a destinar, anualmente, no mínimo 0,75% da sua receita operacional líquida (ROL) para programas de pesquisa e desenvolvimento do setor elétrico e 0,25% em eficiência energética. Já as empresas geradoras e transmissoras de energia são obrigadas a investir, anualmente, no mínimo 1% da ROL em pesquisa e desenvolvimento. Em 2014 foram 181 projetos de P&D, com investimentos de R$646 milhões.
Como sempre, o grande desafio para as novas tecnologias é o custo. Atualmente, estima-se que um custo de US$1 mil (em torno de R$4 mil) para cada quilowatt (kW) instalado de sistemas de armazenamento de energia. Para se ter uma ideia, as usinas fotovoltaicas têm um custo entre R$3 mil e R$5 mil por kW instalado, números dos últimos leilões de energia fotovoltaica no Brasil. Entretanto, ganhando em escala pode competir com as caras e poluidoras usinas termelétricas, que hoje tem um custo de R$600/MW.
E a tal usina de ar comprimido? Essa entra em operação nas próximas semanas em Manchester, no Reino Unido, com capacidade de 5MW. Esse projeto da empresa Highview Power Storage teve um investimento de 8 milhões de libras, equivalente a R$45 milhões. A usina usará a queima do lixo para aquecer o ar comprimido para gerar energia, aumentando a eficiência do projeto de 60% para 80%.
Todas essas pesquisas têm ajudado a indústria automobilística que está em uma fase de transição dos motores poluentes a combustão para energia elétrica.
Mas, quem está bem na foto é a Bolívia que possui a maior reserva de lítio do mundo, ou pelo menos deveria, se souberem aproveitar o potencial que tem. A maior reserva se concentra logo abaixo da crosta branca de Uyuni. Quase nada foi tocado: apesar de a jazida ter atraído o interesse de empresas de várias partes do mundo, o presidente Evo Morales decidiu desenvolver toda a cadeia com tecnologia própria. Segundo afirmou Morales, “desejo um carro Toyota movido a lítio, mas feito na Bolívia”.
O Brasil tem 0,18 milhões de toneladas de reservas de lítio, enquanto nossos vizinhos têm as maiores reservas do mundo: Bolívia, 9 milhões de toneladas; Chile, 7,5 milhões de toneladas; e Argentina, 6,5 milhões de toneladas. Depois aparecem os Estados Unidos com 5,5 milhões de toneladas, a China com 5,4 milhões de toneladas e o Canadá com 1 milhão de tonelada.
Dinheiro para pesquisa e desenvolvimento de baterias estará disponível no Brasil, vamos torcer para que os projetos de pesquisa se tornem produtos comerciais em breve.
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Energia assume alto nível de risco em análises de continuidade dos negócios
Após um aumento médio de 45,98% na conta de energia da indústria e uma alta prevista entre 5% e 10% (mesmos com a queda das bandeiras tarifárias), muitas empresas estão reavaliando seus negócios. Sem a mão do governo o aumento poderia ser de 12% a 15%, mas como conhecemos a história de muito intervencionismo do governo essa conta virá mais cedo ou mais tarde. Entretanto, existem outros fatores que as empresas devem se preocupar e desenvolver planos de contingência para o fornecimento de energia, entre eles ataques cibernéticos a rede pública de transmissão e distribuição de energia e as mudanças climáticas.
Ações de eficiência energética são fundamentais para garantir o uso racional de energia, incluindo renovação do parque de máquinas instalado por equipamentos mais eficientes, a troca da iluminação convencional por lâmpadas LED, revisão periódica do sistema de ar condicionado e ações administrativas e educacionais contra o desperdício de energia.
Veja o caso da operadora de telecomunicações Oi. Ela gastou R$1,1 bilhão em energia em 2015, o equivalente ao consumo de 750.000 residências. Diante desse fato, eles estão construindo um parque solar com investimento de R$1 bilhão para atender cerca de 15% da energia consumida.
Outra medida para reduzir os custos é a migração para o mercado livre de energia, onde atualmente os preços por MW estão na faixa de R$30,25 nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste.
Combinando ações de autoprodução de energia, eficiência energética e mercado livre é possível reduzir os custos de energia no curto e médio prazo.
Uma questão polêmica é se teremos energia disponível para garantir o crescimento da economia brasileira a partir de 2018-19. O setor elétrico está relativamente tranquilo porque a recessão econômica reduziu o consumo de energia pela redução da atividade econômica e pelo controle da demanda dos consumidores devido aos altos custos de energia. Muitas concessionárias de energia estão se recapitalizando depois do desastre da MP 579/2013, transformada na Lei nº 12.783, que criou novas regras para a renovação das concessões de geração e transmissão de energia. A Aneel, está realizando novos leilões de energia para aumentar a capacidade de geração, muitos deles para energia fotovoltaica e eólica. Existe uma disposição do governo para explorar o gás de xisto (shale gas) que tem custos menores que o gás natural, porém tem enfrentado forte resistência das comunidades onde se encontram nossas reservas, devido ao alto risco de vazamento e contaminação dos rios e lençóis freáticos. Por outro lado, precisamos de energia de base que garanta o fornecimento contínuo de energia, fato que não ocorre com as energias fotovoltaicas e eólicas devido as variações bruscas do vento e da irradiação solar (nuvens, por exemplo).
Outro desafio é enfrentar as mudanças climáticas. Estamos presenciando a cada dia eventos extremos do clima, em Porto Alegre um forte temporal deixou mais de 250 residências sem energia por várias horas. O Sistema de Vigilância Meteorológica de Porto Alegre informou que foi uma tempestade incomum pela violência e longa duração (quase uma hora), uma das mais intensas das últimas décadas.
Um evento desses que interditou várias ruas e avenidas mostra que a logística de distribuição de alimentos, combustíveis e encomendas pode ser dramaticamente afetada. Isso significa que aquele grupo gerador a diesel adquirido para emergência pode ter tempo limitado de funcionamento.
Outro evento extremo que presenciamos foi a longa estiagem na região Sudeste que afetou os níveis dos principais reservatórios de água que abastecem as grandes cidades e as usinas hidrelétricas. O resultado foi a falta de água em várias regiões e o aumento brutal do custo da energia pelo acionamento das usinas termelétricas, somado com a baixa adesão das geradoras as novas regras de concessão, o mercado spot de energia chegou a R$822,83/MW. O mercado spot é a energia disponível comprada para atender a demandas extras fora dos contratos entre as geradoras e distribuidoras de energia.
A região Sudeste é fértil por uma combinação de fatores que mostra que Deus é brasileiro. Graças as correntes úmidas que vêm da região amazônica e a Mata Atlântica temos uma área produtiva que permite uma agricultura forte e chuvas regulares para manter o abastecimento de água de reserva. Diferente de outras regiões na mesma longitude, onde encontramos regiões desérticas, como o deserto do Atacama no Chile, o deserto do Kalahari na África do Sul e o deserto australiano. A má notícia é o desmatamento da região amazônica e da Mata Atlântica, onde a ação do homem está destruindo nosso bioma.
Os mais pessimistas preveem que a nossa região Sudeste pode voltar a ser desértica como no período entre os anos 1.000 e 1.300, segundo estudos geomorfológicos. Imagine as consequências para uma cidade como São Paulo ficar no meio de um deserto com altas temperaturas e sem água. Muitos deixarão a cidade e a economia colapsará. Como parte da cidade de Santos estará inundada pelo aumento do nível do mar devido ao degelo das calotas polares, a opção será ir para o interior.
Como se não bastasse ainda temos o risco de ataques cibernéticos ao sistema elétrico. Na busca de eficiência de operação e redução de custos, o sistema elétrico está se digitalizando e, consequentemente, assumindo os riscos inerentes a tecnologia da informação. Se há 40 anos atrás já era possível construir sistemas de rádio com esquemáticos da revista Eletrônica Popular e do curso por correspondência do Instituto Universal Brasileiro para transmitir música no horário da Hora do Brasil na mesma frequência de uma rádio popular, imagine hoje com toda a informação disponível na Internet e o poder computacional da AWS (Amazon Web Services) para quebrar senhas fortes.
As concessionárias de distribuição de energia estão construindo suas próprias redes de comunicação para suporte os novos serviços de redes inteligentes, o Smart Grid. Isso porque não confiam no serviço das atuais operadoras de telecomunicações. Com razão, uma vez que os níveis de serviços não são bons. Segundo a Anatel, a média de atingimento dos 14 indicadores de qualidade dos serviços da Resolução nº 575/2011 é de apenas 68,1% para telefonia móvel e de 70,4% da telefonia fixa (1T2015). Obviamente, não é possível apoiar um sistema de missão crítica para acionamento de equipamentos de proteção com esses níveis de serviço.
Cada concessionária de distribuição de energia está adotando, ou testando como elas afirmam para usar os 0,25% do fundo obrigatório de P&D da Aneel, em sistemas de comunicação próprios, muitas utilizando o sistema de comunicação com nós de rádio organizados em uma topologia mesh, ou seja, os roteadores e gateways se comunicam uns com os outros através dos rádios, usando protocolos 802.11, 802.15 ou 802.16.
Como sabemos não existem sistemas totalmente seguros. Os sistemas de topologia mesh apresentam vulnerabilidades nos protocolos de roteamento, no controle de acessos e autenticações, ameaças na segurança física e na detecção de intrusões.
O grande desafio é encontrar o ponto de equilíbrio entre as camadas de proteção, como senhas fortes e criptografia, e garantir o tempo de resposta mínimo para acionamento de um dispositivo de proteção do sistema elétrico. Os equipamentos mais antigos não possuem capacidade de processamento para adotar procedimentos mais seguros sem comprometer o tempo de resposta. Imagine o envio de um comando para abrir um seccionador de energia e ele demorar para executar a ação, como as vezes acontece no nosso smartphone. Esse mesmo problema pode ocorrer se algum hacker estiver atacando o sistema. Isso poderá gerar um apagão de energia (blackout).
Como vimos nossas empresas estão a mercê de um potencial problema de continuidade de negócios. O que fazer para assumir o controle ou pelo mesmo parte dele? Distribuindo a operação da empresa e adotando programas de eficiência energética e autoprodução de energia.
Se sua empresa não tem uma cultura de inovação e um planejamento de longo prazo você não precisa se preocupar com isso, pois sua empresa deixará de existir antes da falta de energia e das mudanças climáticas.
Se pretende fazer sua empresa durar, você precisa redefinir seu planejamento fazendo análises de risco considerando o fornecimento de energia e as mudanças climáticas. Busque alternativas de autoprodução de energia e locais onde a energia é mais barata. A Honda investiu R$100 milhões em um parque eólico em Xangri-lá no Rio Grande do Sul para fornecer energia para sua fábrica em São Paulo. O governo do Paraguai está oferecendo a energia da sua parte de Itaipu muito mais barata que no Brasil. Avalie as simulações de clima para decidir onde instalar suas próximas fábricas. A empresas de seguro estão fazendo isso e podem oferecer valores menor de seguro em regiões de baixo risco. Se você exporta, avaliar se instalar em uma ZPE, Zona de Processamento de Exportação, e ganhar duplamente em benefícios fiscais e redução de riscos operacionais.
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A Convergência da IT e OT (Operational Technology)
As tecnologias de Big Data e Internet of Things (IoT) transformarão o chão de fábrica e a operação das empresas. O Big Data é capaz de integrar sistemas proprietários SCADA, software de monitoração e supervisão de controladores remotos, e permitir análises e correção de erros em tempo real (self-healing). Os sistemas proprietários serão substituídos por dispositivos IoT que enviarão dados em intervalos de milissegundos para análise em tempo real usando Big Data. Essas tecnologias, associadas às tecnologias de comunicação de dados, permitirão o controle total das operações de uma empresa.
Não existem dúvidas que os sistemas corporativos (ERP) irão migrar para ambientes de computação em nuvem (Cloud Computing). Os próprios fornecedores de software para ERP estão migrando seus ambientes para Cloud Computing e criando novos serviços para assegurar sua robustez e alta disponibilidade, o MCaaS, Managed Cloud as a Services. A SAP está certificando vários parceiros para operar os sistemas em Cloud Computing para seus clientes. Esses sistemas poderão ser executados em qualquer data center, com segurança, utilizando as melhores práticas de gestão, incluindo planos de contingência (DRP).
Entretanto, operar em tempo real processos complexos de manufatura do chão de fábrica requer proximidade do processamento e uma rede local confiável, redundante e sem latência. Por maior que tenham sido os avanços na área de telecomunicações, ainda existem pontos de vulnerabilidade importantes quando analisamos uma WAN (Wide Area Network), uma rede de longa distância. Como, por exemplo, o rompimento de uma fibra ou falha em um equipamento crítico de rede.
Neste contexto, os data center industriais localizados dentro das plantas de manufatura ou de centros de distribuição são componentes chaves para a eficiência e operação dos processos. Arisco dizer que a complexidade da sua arquitetura e de seus sistemas são maiores que dos ambientes de sistemas corporativos.
Em sistemas de missão-crítica, como os sistemas de chão de fábrica (shop-floor), não existe margem para erros. Uma transação com defeito pode danificar os produtos ou colocar a vida de trabalhadores em risco. Se o dispositivo de controle de pressão de uma caldeira não for acionado corretamente existe o risco de explosão.
A complexidade das plantas de manufatura e a necessidade de operação ininterrupta (24×7) exigem processos altamente automatizados, sem interferência humana. Esse ambiente de processamento requer profissionais com profundos conhecimentos de processos de manufatura, engenharia de produto, robótica, automação, arquitetura de sistemas de missão-crítica e data centers industriais. O que difere da formação tradicional de programadores e analistas de sistemas, normalmente, orientados a processos corporativos.
Essa necessidade acabou criando outra organização de TI dentro da empresa, conhecida como OT (Operational Technology), muitas vezes não reconhecida pela TI Corporativa e vista como uma organização paralela e não oficial. Entretanto, acordos de convivência entre IT e OT sempre funcionaram, pois a OT era quase que apartada da TI corporativa.
Entretanto, o cenário agora mudou. A OT precisa adotar práticas de segurança cibernéticas mais sofisticas devido a alta automação dos processos e tem que adotar tecnologias de Big Data, IoT e ferramentas analíticas sofisticadas para análise de dados em tempo real. Por outro lado, as informações do chão de fábrica em tempo real são essencial para a TI Corporativa no relacionamento com clientes e processos de logística.
Esse é o momento da integração da IT/OT nas organizações. Essa integração construíra sistemas de monitoração e controle sofisticados como o apresentado na figura abaixo, com a integração de sistemas SCADA e de dispositivos IoT em Big Data para análise em tempo real. A metodologia de melhoria contínua Six-Sigma assume um novo patamar, sendo possível o uso de grandes quantidades de dados para suas análises e definição de novos processos.
A convergência de IT/OT trás novas e amplas possibilidades de inovação, eficiência organizacional, redução de custos e satisfação dos clientes.
Um componente novo nesse ambiente é a autoprodução de energia a partir de fontes renováveis. Os custos e a escassez de energia para atender as demandas das fábricas e, ao mesmo, tempo reduzir as emissões de gases do efeito estufa está viabilizando a construção de plantas de geração exclusivas para atender as fábricas e outros prédios das empresas. Como fez o grupo Honda que criou a Honda Energy do Brasil, investindo R$100 milhões em um parque eólico de 27MW em Xangri-Lá (RS) para abastecer sua fábrica no Sumaré e reduzindo a emissão de 2,2 mil toneladas de CO2 por ano (veja a foto abaixo). A energia é gerada no Rio Grande do Sul e através das linhas de transmissão do sistema integrado brasileiro chega até São Paulo.
Trabalhei durante 20 anos na indústria automobilística na área de TI e nos últimos 10 anos dedicados à indústria de energia. Sou professor de Big Data, Engenharia de Software e Gestão de Risco na pós-graduação da Universidade Mackenzie (SP) e professor de Projetos de Socioambientais do MBA da FIAP (SP). Como consultor, trabalho em projetos de IT/TO usando os conceitos e tecnologias apresentadas neste artigo.
