Who pays for the network? Prosumers, reverse flow, and the challenge of charging for cable usage.

This is the first article in a series of three that translates, in a didactic way, the main messages of the TR Soluções technical report on cost allocation in the age of prosumers.

Here we present the problem and the concepts necessary to understand it, without requiring prior knowledge of the electricity sector: the portion of the electricity bill that pays for the distribution network (the "wire") is divided based on a logic that assumes energy flows in only one direction, from the substation to the consumer.

A GD (Gração Distribuída) quebrou essa premissa. Nos artigos seguintes mostramos como o estudo propõe resolver o problema e o que ele encontrou nos dados da Cemig.

Como esta série está organizada

• Artigo 1 (este) – o problema: conceitos básicos, como a rede é paga hoje e o que mudou com os prosumidores.
• Article 2 – The method: how to separate fuel consumption and fuel injection and calculate the cost of each.
• Article 3 – The results: when the network becomes more expensive, what price signals emerge, and what are the limitations of the study.

At the end of this article there is a glossary (Table 1) with the terms used throughout the series.

1. Introdução: a parte da fatura que paga o fio

A conta de luz paga várias coisas ao mesmo tempo: a energia gerada, o transporte dessa energia até a sua região, as perdas ao longo do caminho, encargos setoriais e o uso da rede local da distribuidora. Esta série trata de uma peça específica dessa conta: o “fio”, isto é, a infraestrutura de postes, cabos, transformadores e subestações da distribuidora.

No jargão tarifário, o custo dessa infraestrutura integra a chamada Parcela B e é cobrado, na parte de uso da rede, pelo componente Fio B da TUSD (Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição). A pergunta que organiza toda a série é simples de formular e difícil de responder: como dividir essa conta de forma justa entre consumidores e geradores?

2. Três conceitos para começar

2.1 Energia e potência não são a mesma coisa. Imagine uma torneira e uma caixa d’água. A potência (medida em kW) é a vazão da torneira: quanta eletricidade está sendo puxada num instante. A energia (medida em kWh) é o volume que se acumulou na caixa: tudo o que foi consumido ao longo de um período. A conta de energia depende do volume; já o tamanho da rede depende do momento de vazão máxima.

2.2 A energia viaja por “andares” de tensão. A eletricidade sai das usinas, percorre linhas de transmissão e chega à distribuidora em alta tensão. Dali, desce por níveis sucessivos: alta tensão (grupos A2 e A3, usados por grandes indústrias), média tensão (A4) e baixa tensão (BT), onde estão residências, lojas e pequenos negócios. Cada nível exige equipamentos próprios, e os níveis mais baixos dependem de todos os que estão acima.

2.3 A rede é construída para o pico. Uma rodovia é dimensionada para o horário de maior movimento, não para a média do dia. Com a rede elétrica é igual: ela precisa ter capacidade para a hora de maior carregamento, mesmo que durante boa parte do dia haja folga. É por isso que o investimento em rede, e portanto o custo a ser dividido, é determinado pelo pico, e não apenas pelo volume total de energia consumido.

3. Como o fio é dividido hoje

Dividir a conta do fio significa responder: quanto cada tipo de usuário contribui para a necessidade de expandir a rede? A resposta regulatória brasileira usa o CMC (Custo Marginal de Capacidade), que estima, em R$/kW, quanto custa ampliar a capacidade da rede para atender cada tipo de usuário em cada hora do dia. Quem pesa mais nas horas de pico, e usa mais camadas da rede, tem CMC maior.

Na prática, a Aneel calcula esses custos a cada revisão tarifária periódica, a partir de curvas típicas: perfis de 24 horas, obtidos em campanhas de medição, que representam grupos de consumidores e trechos de rede semelhantes. O método segue o Submódulo 7.2 do PRORET e funciona de forma estática, uma vez por ciclo.

4. O que mudou: a rua passou a ter mão dupla

O prosumidor é a unidade que consome e também gera energia, em geral com painéis solares. Durante o dia, a geração solar pode superar o consumo da casa, e o excedente é injetado na rede. À noite, sem sol, a casa volta a depender da rede.

Quando muitas casas fazem isso no mesmo bairro, o excedente pode superar o consumo local e “subir” pelo transformador em direção à média tensão. É o fluxo reverso: é como se uma rua pensada para mão única passasse a ter trânsito nos dois sentidos.

5. Por que o modelo atual tem dificuldade

Os dados da distribuidora analisada pela TR Soluções mostram a dimensão do fenômeno: das 228 curvas típicas de carga, 112 representam prosumidores; das 141 curvas de rede, 15 apresentam inversão de fluxo, 11 delas nos transformadores A4/BT. O modelo vigente foi desenhado para fluxo unidirecional, e isso gera três efeitos:

• Matemática que falha: quando geração e consumo se equiparam e o fluxo líquido se aproxima de zero, as fórmulas produzem divisões por zero e coeficientes negativos sem interpretação física.
• Dados descartados: as curvas com inversão de fluxo foram descartadas. Segundo informação verbal de técnicos da Aneel, o modelo também não comporta todas as curvas restantes.
• Results affected: discarding curves is never neutral, as each curve contributes to the marginal cost of its class and voltage level.

  

6. Por que isso importa para a tarifa

Se a análise “enxerga” apenas o consumo, a injeção não tem sinal de preço próprio. Hoje, a tarifa de referência dos geradores (TUSDg Fio B) deriva da tarifa de carga, com pesos fixos de 10% para o posto Ponta e 90% para o Fora Ponta. O estudo a descreve como um eco da tarifa de consumo, e não como uma medida do custo real do fluxo reverso.

Quando a tarifa não reflete quem pressiona a rede, surgem os cross-subsidies: um grupo de usuários paga parte do custo que outro grupo impõe. O exemplo da Figura 8, com números hipotéticos, mostra a lógica: se dois usuários pagam o mesmo valor, mas impõem custos diferentes à rede, quem pressiona menos subsidia quem pressiona mais.

7. A ideia central e o próximo passo

Em vez de abandonar a metodologia oficial, o estudo propõe separar a análise em dois ambientes: o Fluxo Direto (a rede atendendo o consumo) e o Fluxo Reverso (a rede escoando a geração excedente). Cada ambiente recebe seu próprio Custo Marginal de Capacidade, de modo que consumo e injeção deixem de se misturar e cada um possa receber um sinal de preço adequado.

É importante delimitar o escopo: o estudo quantifica uma tarifa de referência que reflete custos, mas não avalia se ela deve ser aplicada. Isso depende de política regulatória e do arcabouço legal, como o Sistema de Compensação de Energia Elétrica e a Lei nº 14.300/2022.

In the next article, we will explain step by step how this separation works.

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