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Incentivos mais inteligentes evitam congestionamento na rede

Koen Cook.

Os alunos de doutorado Bart van der Holst e Gijs Verhoeven investigaram medidas financeiras para que os operadores de rede elétrica pudessem fazer melhor uso da capacidade de rede existente.

Nossa rede elétrica não consegue acompanhar a transição energética. Novas escolas, empresas e bairros têm que esperar por uma conexão e os painéis solares já estão desligados nos horários de pico. Em um relatório recente, os pesquisadores PhD Bart van der Holst e Gijs Verhoeven discutem os prós e contras de medidas financeiras para equilibrar melhor a carga da rede elétrica.

“Os operadores de rede estão enfrentando problemas de capacidade”, explica Koen Kok, que supervisiona os dois pesquisadores de doutorado. “E eles estão buscando soluções urgentemente.” Como parte do projeto maior GO-e, os alunos de doutorado Bart van der Holst e Gijs Verhoeven investigaram cinco medidas financeiras que os operadores de rede poderiam tomar para fazer melhor uso da capacidade de rede existente. “No caso de congestionamento na rede de baixa tensão, que conecta residências e pequenas empresas, a norma sempre foi simplesmente instalar novos cabos para reforçar a rede”, explica Van der Holst. “No entanto, os desafios atuais são tão grandes que, dessa forma, eles não podem ser resolvidos em todos os lugares a tempo. Portanto, também devemos ter uma perspectiva diferente e começar a ajustar o planejamento do nosso consumo de energia também.”

'O regulador The Netherlands Authority for Consumers and Markets (ACM) e a Netbeheer Nederland estão atualmente explorando uma nova tarifa para o uso da rede elétrica por pequenos consumidores. Em preparação para esta decisão, examinamos vários tipos de tarifas possíveis', acrescenta Verhoeven. Além disso, os pesquisadores avaliaram as vantagens e desvantagens de introduzir dois tipos diferentes de contrato, que já estão em uso na rede de média tensão. Todas as cinco medidas estudadas estão próximas do mercado e podem ser introduzidas com relativa facilidade.

Nenhuma solução mágica

'A conclusão final do estudo é que algumas dessas medidas e especialmente combinações delas certamente ajudarão até 2030, mas não são a solução final', resume Kok. 'Portanto, é necessário que os operadores de rede permaneçam flexíveis, continuem se movendo com as realidades em mudança durante a transição energética e mantenham continuamente os possíveis próximos passos em mente.'

Em sua pesquisa, os pesquisadores de doutorado analisaram as tarifas da rede. Esses são os custos anuais, atualmente fixos, que você paga pela sua conexão com a rede elétrica. O ACM define a tarifa máxima que os operadores da rede podem cobrar das famílias pelo transporte de energia e pela construção e manutenção de cabos e transformadores, por exemplo. Usando simulações, os pesquisadores analisaram como três opções para aumentar a flexibilidade dessas tarifas impactam a carga da rede. O fator de relevância aqui é quanta eletricidade flui em qualquer direção entre sua casa e a rede em um dado momento.

Três tipos de tarifas

A primeira opção envolve uma chamada tarifa de largura de banda. Neste cenário, um consumidor paga uma taxa fixa para usar a rede dentro de uma certa largura de banda. Esta largura de banda também se aplica ao fornecimento de energia de volta para a rede, como a energia gerada por painéis solares. Às vezes, quando você extrai mais energia da rede ou alimenta mais do que a largura de banda predeterminada, você paga uma taxa adicional pelo uso desta capacidade extra da rede. Mas se você conseguir manter o transporte de energia entre sua casa e a rede mais estável, isso economizará dinheiro. Isso significa, por exemplo, que será lucrativo carregar seu carro elétrico quando o sol estiver brilhando ou ligar sua secadora somente quando sua máquina de lavar louça terminar.

Uma segunda opção estudada foi uma tarifa de rede baseada no tempo de uso. Com esse tipo de tarifa, sua conexão de rede custa mais se você quiser usar ou entregar energia em horários de pico, e é mais barata se, ao contrário, você transportar mais energia de e para a rede durante os horários de menor demanda.

A última opção baseada em tarifa que os pesquisadores de PhD simularam envolveu uma chamada tarifa de pico ponderada. Neste cenário, sua tarifa é determinada pela altura e pelo momento do seu maior consumo de energia. Picos em momentos fora de pico têm menos impacto do que picos de consumo em um momento de pico para a rede. Em outras palavras: ao mudar seu consumo máximo para um horário fora de pico, você pode economizar dinheiro.

Salto de pensamento para contratos
'Esses tipos de tarifas já estão sendo discutidos pelos operadores de rede no momento', Van der Holst sabe. 'Essa também foi a razão para descobrirmos quais seriam seus efeitos esperados no congestionamento da rede. Mas, além disso, também demos um salto de pensamento: a rede de média tensão já funciona com certas formas de contratos. E se começássemos a usá-los também no ambiente construído?'

“Para as famílias, isso significaria que elas não seriam representadas no nível individual, mas que um chamado agregador faria acordos com a operadora da rede em nome de uma coleção de famílias para mudar o consumo de energia”, explica Verhoeven. Quando a operadora da rede espera congestionamento para o dia seguinte, ela pode usar esses contratos para pedir ao agregador para usar mais ou menos energia. O agregador então direciona os carros elétricos, por exemplo, para carregar em um horário diferente, mas de tal forma que o usuário não sinta nenhum inconveniente com isso. A operadora da rede então compensa o agregador, e assim o proprietário do carro elétrico, por esse serviço. Dessa forma, a flexibilidade ganha um valor.

Para os contratos, os pesquisadores analisaram duas opções. O primeiro tipo de contrato limita a capacidade de conexões em um dado momento. Van der Holst explica: “Você obtém uma conexão para uma certa capacidade máxima, parte da qual não está disponível sob demanda. Um dia antes, o operador da rede informa quanto da sua capacidade você pode usar no dia seguinte.” Uma segunda opção é o chamado contrato de redispatch. Isso se baseia na mesma ideia, mas aqui é o próprio usuário que indica com antecedência o que ele acha que vai precisar. O operador da rede então indica em que momento o usuário deve usar mais ou menos energia.

A combinação funciona melhor

Os experimentos e simulações mostram que uma combinação desses contratos com uma taxa de pico ponderada pode levar a uma distribuição mais uniforme do uso da rede ao longo do dia e, portanto, menos congestionamento da rede no curto prazo. “Mas se um número crescente de pessoas obtiver contratos de energia dinâmicos e dispositivos inteligentes que podem decidir por si mesmos quando usar ou armazenar energia, há uma boa chance de que todos esses usuários comecem a usar energia ao mesmo tempo, barato. E então o congestionamento surgirá novamente. Além disso, os dispositivos de pequenos usuários podem ser cada vez mais usados ​​para ganhar dinheiro resolvendo o desequilíbrio entre oferta e demanda. Mostramos no estudo que isso pode novamente causar novos picos na rede”, alertam os pesquisadores. Portanto, eles defendem continuar pensando no futuro sobre a possibilidade de ajustar esses tipos de incentivos financeiros à medida que a transição energética avança. “Este é um sistema dinâmico, você não pode regular isso com instrumentos rígidos.”

O relatório não é sobre questões do futuro, mas sobre o que está acontecendo hoje, Kok não pode enfatizar o suficiente. “Temos que fazer tudo o que pudermos para cobrir o tempo que precisamos para aumentar a capacidade da rede. Além disso, um perfil de carga mais equilibrado da rede significa que fazemos uso mais eficiente da capacidade disponível.” Kok diz que o estudo também mostra que essas medidas provavelmente não serão a solução final. “Contratos de energia dinâmicos, onde o preço da eletricidade depende de quando você consome a eletricidade, estão crescendo. As escalas de tempo estão ficando cada vez mais curtas no processo. Já existem vários agregadores que, por exemplo, operam nos mercados de desequilíbrio com grupos de carros elétricos de carregamento. Se isso acontecer em uma escala maior, o estudo mostra que sua influência será maior do que a dos instrumentos estudados e o congestionamento reaparecerá de qualquer maneira. Então, ainda mais dinâmica é necessária nos incentivos da rede.”

O relatório estará disponível em breve no site do projeto GO-e (em holandês).

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