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Redes inteligentes (smart grids)

18 Jan 2018 13:00 | José Cascão (Administrator)

Projeto mobilizador no domínio das redes inteligentes (smart grids), destacando, em particular, o inerente contributo para a contenção das alterações climáticas

 

Os sinais das alterações climáticas estão já à vista de todos e põem cada vez mais em risco o bem-estar e a segurança das populações e o funcionamento da economia. As temperaturas médias sobem de ano para ano, os períodos de seca, os incêndios, a erosão costeira, as inundações, aluimentos de terras e outros fenómenos extremos ligados ao clima produzem efeitos cada vez mais devastadores em qualquer continente e em qualquer país. Os estudos, nomeadamente os do Projeto SIAM1, mostram que Portugal e os outros países do sul da Europa, vão ser mais afetados que os do norte. Para Portugal Continental prevê-se que, no decorrer do presente século, a precipitação no Inverno aumente, mas, para as restantes estações, prevê-se uma redução de precipitação que pode ultrapassar os 50%. A temperatura média vai subir em todas as estações, com aumentos que podem atingir os 7ºC. O aumento da frequência das vagas de calor e a violência crescente dos incêndios florestais, com áreas ardidas impensáveis ainda há poucas décadas, são uma das manifestações mais notórias e assustadoras dos efeitos das alterações climáticas no nosso país.   

No dizer de Al Gore, na apresentação do seu filme "An Inconvenient Sequel", a própria Mãe Natureza se juntou ao debate sobre as alterações climáticas e está a usar “argumentos” cada vez mais fortes para nos convencer a deixar de utilizar os combustíveis fósseis, e, por essa via, suster o aumento da concentração de CO2 na atmosfera. 

 

Por outro lado, fazem atualmente sentido, no nosso País, iniciativas que ponham em evidência o papel dos engenheiros na resolução das grandes questões que preocupam hoje em dia a Sociedade e, em particular, as camadas mais jovens da população, questões que extravasam o âmbito meramente nacional. Dentre essas questões, a das alterações climáticas é talvez uma das de maior relevância.

Para responder à necessidade de conter as alterações climáticas e mitigar os seus efeitos, quase todas as especialidades em que atualmente a engenharia se apresenta estruturada serão chamadas a intervir. A engenharia civil, a especialidade que predomina atualmente na Ordem dos Engenheiros, irá ter um contributo importante, através da realização de obras de grande vulto, como a defesa, adaptação de aglomerados urbanos e da infraestrutura construída ao longo do litoral e dos estuários, a proteção contra a erosão, o controlo das cheias e dos seus efeitos, mas esse contributo será sobretudo reativo. A engenharia eletrotécnica é, provavelmente, a especialidade que possui os recursos de aplicação mais imediata em medidas de caráter preventivo, sendo notáveis os vários desenvolvimentos que têm surgido nos últimos anos no domínio das redes inteligentes de energia, integrando conceitos como a Internet das coisas, a mobilidade elétrica, a microprodução renovável e o micro armazenamento.

Uma rede elétrica inteligente (do inglês smart grid, Fig. 1) é um sistema robusto de interligação de instalações avançadas de produção (esta predominantemente renovável), consumo e armazenamento de energia elétrica que utiliza tecnologias da informação e da comunicação para aumentar a sua eficiência, fiabilidade e sustentabilidade. 

  

Fig. 1 – Esquema duma rede eléctrica inteligente


Tem sido feito no nosso País um notável esforço para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis da produção de energia elétrica, esforço esse que muito tem contribuído para descarbonizar o conjunto da economia. No entanto, o grande potencial do nosso País no que respeita à produção de energia elétrica a partir das fontes renováveis mais limpas, em particular, o sol, e, mesmo, o vento, está muito longe de ser aproveitado. Por outro lado, é patente a falta de um sistema avançado de articulação entre as diversas formas de produção e de consumo de energia.

A melhoria da flexibilidade da gestão do sistema elétrico nacional tem passado pelo reforço da potência instalada em centrais hidroelétricas existentes, com reversibilidade, e da construção de novas barragens, ditas de elevado potencial hidroelétrico. Estas últimas têm algum efeito adicional na regularização de caudais e controlo de cheias, mas à custa de um grande impacto sobre o património natural e os ecossistemas. A pertinência destas obras tem de resto, sido muito contestada, mesmo em termos estritamente económicos. 

É certo que têm estado em curso algumas iniciativas para responder à necessidade de articular devidamente a produção e o consumo, nomeadamente a InovGrid ou a InteGrid, que se integram em projetos europeus no âmbito das redes e cidades inteligentes. No entanto, as iniciativas nacionais neste domínio têm-se concretizado muito lentamente e mostram-se pouco ambiciosas, face às necessidades e potencialidades do nosso País. O projeto InovGrid remonta a 2010 e, quanto ao armazenamento de energia (Fig. 2), o sistema instalado na Universidade de Évora tem uma potência igual à de um único automóvel elétrico topo de gama e uma capacidade de apenas 3 ou 4 desses veículos.

 

Fig. 2 - Unidade de armazenamento do projeto InovGrid, Évora (foto do autor)

 

Por outro lado, a restante produção renovável é sobretudo eólica, as principais iniciativas no domínio do fotovoltaico têm consistido na construção de grandes centrais, em detrimento da microprodução2, e as do domínio das ondas não têm tido desenvolvimento.

Para além da micro geração eólica, que, sob diversas formas, vem sendo usada há décadas, e da microprodução fotovoltaica, cujos custos têm vindo a sofrer reduções substanciais, a microprodução renovável permite hoje aproveitar outras fontes de energia, como a biomassa, com a vantagem adicional do contributo que pode trazer para a valorização dos resíduos florestais e consequente redução do número e gravidade dos incêndios3 (Fig. 3). 

                 

Fig. 3 – Microcentral de biomassa baseada na gasificação3


Quanto à mobilidade elétrica, depois de alguns anos de avanços e recuos, Portugal vai assistir ao crescendo generalizado de interesse por esta nova abordagem do transporte individual. De facto, devido em grande  parte, ao “efeito Elon Musk” todos os fabricantes de automóveis começaram já a comercializar ou têm na forja modelos 100% elétricos. A rápida mudança de paradigma vai provocar uma revolução no micro armazenamento, ou armazenamento distribuído, pelo que o potencial da vertente “carregamento inteligente” passará rapidamente a estar em condições de ser explorado, o mesmo acontecendo com as outras formas de micro armazenamento, como as baterias domésticas de iões de lítio ou as células domésticas de combustível. Face a esta rápida evolução, urge preparar o País para tirar partido do conceito de consumidor-produtor, que encerra um potencial quase ilimitado, se articulado através das redes inteligentes.

Os engenheiros portugueses têm hoje acesso ao conhecimento necessário para, usando recursos endógenos, contribuírem para minimizar a dependência energética do País e, ao mesmo tempo, colocarem-no na linha da frente no controlo das alterações climáticas. 

Portugal tem um enorme potencial de produção renovável de energia elétrica, quer seja a partir da radiação solar4, do vento ou das ondas. A prazo, e mercê de uma maior interligação das redes de distribuição de energia elétrica, Portugal, além de poder ser autossuficiente em energias renováveis, pode tornar-se um contribuinte líquido para o mix de energia elétrica “limpa” da Europa. Se os engenheiros conseguirem inovar, poderão até capitalizar no saber-fazer e nas tecnologias subjacentes, e aumentar a exportação de bens e serviços de elevado valor acrescentado, algo de que o País precisa, com urgência, para sair da atual estagnação económica.

Existem no País unidades de investigação, empresas e associações empresariais capazes de pôr em marcha um grande projeto mobilizador visando tornar Portugal um dos cinco primeiros países do mundo totalmente cobertos por uma rede elétrica inteligente. Podem estabelecerse contactos com entidades estrangeiras que têm projetos avançados neste domínio, e articular, numa iniciativa lançada pela Ordem dos Engenheiros, a sua experiência com o conhecimento detido por instituições portuguesas. A nível nacional, a aplicação à actual rede de distribuição de energia elétrica do conceito “rede inteligente” pode ter um impacto tão grande como o que teve, nos anos quarenta do século passado, a iniciativa que originou a Lei 2 002, de 26 de dezembro de 1944, da “Electrificação do País” (Fig. 4). 

Ao liderar uma tal iniciativa, a Ordem está a dar cumprimento à sua missão estatutária fundamental, que é “contribuir para o progresso da engenharia”; mas está, sobretudo, a responder a um leque de necessidades urgentes do País: pôr a economia a gerar riqueza, aumentar do valor acrescentado das exportações, reduzir drasticamente a dependência energética, tornar Portugal um exemplo a nível internacional e, com tudo isto, melhorar a autoestima dos Portugueses. Isto granjear-lhe-á o reconhecimento da Sociedade, e permitir-lhe-á recuperar a influência perdida.

 

Vítor Cóias

2017-12-14

 

Fonte:

https://www.google.pt/search?biw=1340&bih=631&tbm=isch&sa=1&q=%22estado+novo%22+barragens&oq=%22estad o+novo%22+barragens&gs_l=psy-ab.12...42301.44271.0.47629.9.9.0.0.0.0.116.795.5j4.9.0....0...1.1.64.psyab..0.2.229...0j0i30k1j0i8i30k1j0i24k1.2J1vpbOudB0#imgrc=lIri8yrf0vSPUM: 

Fig. 4 – Barragem de Castelo do Bode, em construção no âmbito da Lei de Eletrificação do País, de 1944

 

                                            

1      F. D. Santos e P. Miranda (Editores), Alterações Climáticas em Portugal, Cenários,

Impactos e Medidas de adaptação. Projecto SIAM II. Lisboa, Gradiva, 2006. Disponível em https://issuu.com/pmagarrett/docs/siam-2 Acesso em 2017-09-2.

2      Aguarda presentemente licenciamento um projeto de construção, no concelho de Ourique  duma central fotovoltaica de 300 MW, que se prevê venha a ser explorada sem tarifas subsidiadas. Juntamente com as outras centrais fotovoltaicas no mesmo concelho, coloca, no entanto a necessidade de reforço da rede de distribuição.  

3      A vulgarização de micro centrais de biomassa tem um enorme potencial de redução dos incêndios florestais com todo o cortejo de prejuízos, dentre os quais se destaca, para efeitos deste estudo, a emissão de gases de efeito de estufa. Segundo os cálculos da Agência

Portuguesa do Ambiente (APA) divulgados pelo Expresso (’17-08-19) os 128 mil hectares de mato e floresta que arderam de janeiro a 31 de julho de 2017 foram responsáveis pela emissão de 2,9 milhões de toneladas de dióxido de carbono equivalente, o mesmo que cerca de metade das emissões anuais da central a carvão de Sines, a mais poluente de Portugal, ou mais do que as emissões anuais de 2 milhões de automóveis.

Existem centrais com potências da ordem de algumas dezenas de kW até algumas dezenas de MW, baseadas nas diversas tecnologias disponíveis: combustão, gasificação e pirólise, sendo os resíduos florestais um dos principais combustíveis utilizados.

A biomassa florestal disponível em Portugal é da ordem dos 2Mt/ano, a que corresponde um potencial máximo de produção de electricidade de 1,2TWh/ano, ou seja, 3 a 4% de toda a electricidade produzida em Portugal em 2010.

4 O fotovoltaico é uma das tecnologias mais promissoras para países com elevada exposição solar, como é o caso de Portugal, com uma radiação global anual de 1500 a 1800 kWh/m2.     

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