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Geração e consumo inteligente: tecnologias para aumentar o retorno financeiro

Um sistema integrado e inteligente é capaz traçar a melhor estratégia de consumo energético

Autor: 29 de maio de 2020novembro 8th, 2020Artigos técnicos
Geração e consumo inteligente: tecnologias para aumentar o retorno financeiro

A automação residencial é um tema que está em alta. Assistentes de voz no seu celular já são capazes de ligar e desligar as luzes, programar a temperatura do ar condicionado enquanto você está se deslocando para sua casa, além de controlar brises, fechaduras inteligentes, sistemas de som e monitoramento.

Portanto, é de se esperar que o sistema fotovoltaico se integre a esse ecossistema e enriqueça a experiência final do usuário.

Sistemas fotovoltaicos e consumo inteligente

Os inversores fotovoltaicos podem ser vistos como o coração do sistema fotovoltaico. Eles fazem a conversão, monitoramento e entrega de energia, logo, concentram-se nele as possibilidades de automação.

Para que o inversor possa tomar decisões sobre como atuar e onde atuar é necessário que haja uma programação interna que é alimentada por um conjunto de sensores e que decidirá quais atuadores acionar.

Figura 1: Um sistema integrado e inteligente é capaz de se comunicar com atuadores e sensores a fim de traçar a melhor estratégia de consumo energético

Figura 1: Um sistema integrado e inteligente é capaz de se comunicar com atuadores e sensores a fim de traçar a melhor estratégia de consumo energético

Cada fabricante possui um conjunto de sensores específicos para o seu equipamento, porém, é comum encontrar medidores inteligentes de energia próximos do ponto de conexão com a rede.

Esses dispositivos funcionam medindo a quantidade de energia consumida no empreendimento e a injetada na rede pública, de forma similar ao medidor bidirecional, com o objetivo de informar ao inversor qual a situação energética do sistema como um todo a cada momento.

Figura 2: Medidor bidirecional inteligente

Figura 2: Medidor bidirecional inteligente. Fonte: Fronius

Com a informação da quantidade de energia sendo gerada e injetada, é possível estimar o consumo instantâneo do empreendimento.

O inversor, munido dessas informações, poderá acionar algumas cargas como a resistência de um boiler, carregar baterias e carros elétricos por exemplo, nos momentos em que a energia gerada é maior que a consumida pelo empreendimento.

Dessa forma, a energia que seria excedente e injetada na rede pública de energia, é então consumida na unidade consumidora.

Como em alguns estados incide ICMS em uma parcela da energia injetada, a rentabilidade do sistema fotovoltaico será melhorada.

Essa alternativa se torna ainda mais atrativa, caso as regras atuais de compensação de energia (definidas na Resolução Normativa n.º 482) sejam alteradas, já que nas propostas da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) diminuiria o percentual de compensação de energia da energia (conforme será explorado mais adiante neste artigo).

Figura 3: Um mesmo sistema pode ter perfis de consumo muito diferentes, o que impacta diretamente no benefício financeiro

Figura 3: Um mesmo sistema pode ter perfis de consumo muito diferentes, o que impacta diretamente no benefício financeiro

Este acionamento de cargas pode acontecer tanto de forma digital através de portas do dispositivos, de maneira sem fio ou ainda serem diretamente integradas nos inversores, como nos casos dos modelos híbridos e nos modelos com carregador veicular embutido.

Já se encontram no mercado diversos fabricantes com inversores que permitem essa comunicação e atuação de dispositivos.

Figura 4: Portas de comunicação para automação em inversor Fronius. As portas 1 e 2 fazem a comunicação através de pinos digitais enquanto a porta 3 faz a comunicação via cabo de rede. Este modelo de inversor também permite a comunicação com atuadores e sensores de forma sem fio

Figura 4: Portas de comunicação para automação em inversor Fronius. As portas 1 e 2 fazem a comunicação através de pinos digitais enquanto a porta 3 faz a comunicação via cabo de rede. Este modelo de inversor também permite a comunicação com atuadores e sensores de forma sem fio

 Figura 5: Tomada inteligente controlada via Wi-Fi através do inversor

Figura 5: Tomada inteligente controlada via Wi-Fi através do inversor

Figura 6: Os contatores se comportam como uma chave controlada por um acionamento externo, no caso, os comandos enviados pelos pinos digitais do inversor

Figura 6: Os contatores se comportam como uma chave controlada por um acionamento externo, no caso, os comandos enviados pelos pinos digitais do inversor

ICMS, novas regras e impacto financeiro

A fatura de energia é composta de uma parcela referente a energia em si, chamada de TE, e uma parcela referente ao uso da rede, denominada TUSD.

Em alguns estados, como por exemplo SP, RJ, RS e ES, a geração excedente de energia exportada para a rede tem um decréscimo de seu valor financeiro, pois sobre ela é cobrada o ICMS da parcela TUSD.

Exemplo

Tabela 1: Fatura mensal com tarifas da Light no RJ há cobrança de ICMS na parcela da TUSD da energia injetada na rede pública

Tabela 1: Fatura mensal com tarifas da Light no estado do Rio de Janeiro, há cobrança de ICMS na parcela da TUSD da energia injetada na rede pública

Um sistema inteligente aumenta o consumo junto à carga, diminuindo a necessidade de energia fornecida pela concessionária e diminuindo também a quantidade de energia injetada, logo, minimiza o impacto da cobrança de ICMS sobre a TUSD.

A tabela abaixo, exemplifica este impacto simulando uma carga que consome 200 kWh/mês sendo consumida fora do horário de geração do sistema e durante o horário de geração do sistema;

Tabela 2: Fatura de energia, agora com a utilização da solução de acionamento. Redução de custos de estimada em R$ 31,64

20200529 canal solar consumo inteligente tab02

Como mencionado anteriormente, caso a nova proposta da ANEEL para a compensação de créditos de energia, a energia injetada na rede pública não será compensada de forma integral (entenda como maiores detalhes em nosso artigo: Impactos da alteração da RN 482 – regras da geração distribuída).

Na tabela 3, é feita uma simulação dos gastos com energia levando-se em conta a alternativa 2 proposta pela ANEEL, em que a energia injetada na rede teria um desconto de 34% da tarifa da energia injetada total.

Tabela 3: Fatura de energia do exemplo, simulando a alternativa 2 da proposta de revisão da ANEEL

Tabela 3: Fatura de energia do exemplo, simulando a alternativa 2 da proposta de revisão da ANEEL

Ao se evitar a injeção de energia na rede e consumir junto à carga, o impacto da nova regulação proposta é diminuído.

Neste caso, também está sendo considerado uma carga que consome 200 kWh/mês sendo consumida fora do horário de geração do sistema e durante o horário de geração do sistema, e os resultados podem ser observados na Tabela 4.

Tabela 4:  Fatura de energia conforme proposta de revisão da ANEEL, na Alternativa 2. O impacto sobre a compensação de energia faz com que os perfis de consumo tenham maior diferença de valores. Com o consumo inteligente, a redução de custo é de R$90,04

20200529 canal solar consumo inteligente tab04

O medidor inteligente custa cerca de R$2000 já com a instalação, valor facilmente justificável pelo benefício que proporciona, como no exemplo, em que a economia anual chega a R$1080.

Os sistemas híbridos a bateria também são uma alternativa para aumentar a independência energética do empreendimento e minimizar a energia injetada na rede, principalmente naqueles casos onde não é possível fazer o controle de consumo das cargas.

Nesse tipo de sistema, a bateria receberia o excedente instantâneo de energia e a devolveria nos instantes onde o medidor inteligente indicasse que a geração solar não é capaz de fornecer toda a energia necessária.


Mateus Vinturini

Mateus Vinturini

Especialista em sistemas fotovoltaicos e engenheiro eletricista graduado pela UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas). Entusiasta de ciências e tecnologia, com experiência no ramo da energia solar, tanto no âmbito comercial como em projeto, dimensionamento e instalação de sistemas fotovoltaicos. 

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