VIABILIDADE TECNICA PARA A UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA 5G PARA MONITORAMENTO DOS MEDIDORES DE ENERGIA INTELIGENTE NA REDE SMART METER, EM TEÓFILO OTONI-MG

Orientador: Prof. Rimenes Borges TEÓFILO OTONI 2020 VIABILIDADE TECNICA PARA A UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA 5G PARA MONITORAMENTO DOS MEDIDORES DE ENERGIA INTELIGENTE NA REDE SMART METER, EM TEÓFILO OTONI-MG Diogo Silva Bomfim1* Mauricio Alves Dourado2** RESUMO A energia elétrica tornou-se essencial em todo o mundo. Com os avanços das tecnologias, existem redes e contadores inteligentes que associada com as redes móveis 5G pode muito contribuir na economia de energia como também uma melhor interação com os consumidores. Ainda mais, sabendo-se que essas tecnologias possibilita o consumidor acompanhar o consumo em tempo real como também tendo contato direto com a concessionária fornecedora de energia. Nesse sentido, o estudo tem como objetivo demonstrar a viabilidade técnica para a utilização da tecnologia 5G no monitoramento dos medidores de energia inteligente na rede Smart Meter em Teófilo Otoni-MG.

ABSTRACT Electricity has become essential worldwide. With advances in technology, there are smart grids and meters that associated with 5G mobile networks can contribute a lot in saving energy as well as better interaction with consumers. Even more, knowing that these technologies make it possible for the consumer to monitor consumption in real time as well as having direct contact with the energy supply utility. In this sense, the study aims to demonstrate the technical feasibility for the use of 5G technology in the monitoring of smart energy meters in the Smart Meter network in Teófilo Otoni-MG. To achieve the objectives, the methodology used was through bibliographical, exploratory and demonstrative research. O setor elétrico brasileiro tem como reguladora a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), sendo uma autarquia em regime especial vinculada ao Ministério de Minas e Energia, por meio da Lei nº 9.

 e do Decreto nº 2. No sistema tradicional a geração é realizada por grandes centrais elétricas que, especificamente no Brasil, é predominantemente hídrica, se conectando a grandes linhas de transmissão de forma a transportar a energia elétrica até os centros de distribuição, a partir do qual é distribuída aos consumidores residenciais, comerciais e industriais. De alguns anos para cá, houve o surgimento das redes inteligentes dais quais estão cada vez mais inserida nas redes de distribuição de energia, tornando-se mais próximas dos consumidores secundários, principalmente os consumidores residenciais de baixa tensão. Dentre as várias vantagens em sua utilização são: o monitoramento contínuo da rede, de modo abrangente, monitoramento do padrão de Qualidade de Energia Elétrica (QEE), integração entre as redes e possibilidade de introdução do conceito de geração distribuída e micro redes.

Para atingir aos objetivos propostos, a pesquisa buscar primeiramente retratar a atual forma de gerenciamento da concessionária elétrica de Teófilo Otoni, desenvolvendo uma pesquisa de campo para analisar se é viável a implementação da tecnologia 5G, buscando demonstrar os aspectos positivos e negativos como também as suas limitações nas interligações dos medidores inteligentes. Ainda, demonstrar a eficácia do sistema de medidores inteligentes na gestão e gerenciamento, aplicados à realidade do atendimento da concessionária elétrica da referida cidade. A justificativa do estudo se dá pela sua relevância, tendo em vista que a implementação dos sistemas Smart Meter, Smart Grids associados com a tecnologia 5G, podem contribuir na economia de energia, pois os consumidores poderão acompanhar de forma mais detalhada o consumo, e com isso serão beneficiados.

Nesse aspecto é de interesse coletivo o tema em estudo. Referencial teórico 2. O trânsito da energia é possível graças ao Sistema Interligado Nacional (SIN), uma grande rede de transmissão com mais de 100 mil quilômetros (Km) de extensão. As localidades do sistema isolado vêm sendo gradativamente interligadas ao longo dos anos. Atualmente somente cerca de 2% do mercado nacional permanece no sistema isolado (ANEEL, 2016). O consumo anual de energia elétrica no Brasil é de 555 TWh (Terawatt-hora), com crescimento médio, nos últimos 10 anos, de 4% ao ano. Com esse nível de demanda, é inegável a necessidade de se realizar investimentos para garantir a oferta. A medição de energia é feita individualmente para cada tipo de cliente, desde o residencial ao industrial, sendo que o leiturista da concessionária contratada irá até a residência ou empresa para aquisição dos dados registrados do consumo e demanda (ANEEL, 2008).

Atualmente as concessionárias estão buscando trocar os medidores antigos por outros novos e eficientes, juntamente com a tecnologia que vem avançando a cada ano que se passa. Com esse avanço, as concessionárias pensam em uma economia com deslocamento e funcionário para a leitura. A interligação dos aparelhos à internet permitiria a visualização do consumo energético e da demanda de um determinado mês de forma muito mais rápida e eficiente (CEMIG, 2020). Medidor inteligente de energia (Smart Meter) De acordo com a concessionária de energia CEMIG os medidores eletrônicos ainda são os mais utilizados pelas concessionárias de energia elétrica brasileira, atualmente.   Os Smart Meters são a base para implantação das smart grids. Existem nos mercados nacional e internacional diversos modelos de medidores eletrônicos disponíveis bem como kits didáticos para desenvolvimento, entretanto, dependendo da aplicação podem se tornar limitados ou inflexíveis quanto a modificações.

 A seguir a Figura 4 apresenta um Smart Meter de baixo custo com estrutura flexível.   Figura 4 – Medidor inteligente de energia SMW Fonte: Adaptado de WEG (2020). Entretanto, é importante ressaltar que a introdução de medidores inteligentes, por si só, não garante um melhor padrão de consumo. Dessa forma, ela contribui para uma convergência de tecnologias, além de conseguir atender cenários com fontes de energia distribuídas e intermitentes, facilitando a integração da energia eólica, solar e outras fontes renováveis na rede nacional, como ilustra a figura 5. Também é importante destacar, que a sua implementação é um processo modular e detalharemos as suas principais partes a seguir (PELIELO, ACCÁCIO e MOYSÉS, 2016). Figura 5 - Fluxograma de conexões entre produtores e consumidores energéticos em uma Smart Grid.

Fonte: Adaptado de Pelielo, Accácio e Moysés (2016). Evolução da internet Ao longo dos anos, foram desenvolvidas diversas tecnologias conhecidas como gerações, que possibilitaram o tráfego de informações. Com a tecnologia 5G, smartphones, carros, eletrodomésticos e até roupas estarão conectados. Esta rede é conhecida como internet das coisas ou IoT (Internet of Things) e tem como promessa revolucionar a maneira como interagir por meio de uma gama diversificada de serviços, mais rápido que o oferecido atualmente pela fibra óptica. A grande melhoria é a redução da latência, ou seja, o tempo de resposta entre a rede e o dispositivo em questão. Os avanços trazidos pelo 4G diminuíram esse tempo para 30 milissegundos, mas o 5G reduzirá esse valor para uma faixa entre 1 e 5 milissegundos, fazendo com que essa resposta seja quase em tempo real.

A tecnologia 5G permitirá que haja um maior número de dispositivos conectados à rede. A tecnologia deve chega somente ao Brasil apenas em 2021, pois o leilão para o 5G no país deve ser o maior de radiofreqüências da história, e a maior oferta publica de capacidade para a tecnologia móvel de quinta geração no mundo. Previsto para ocorrer no final de 2020, o leilão foi adiado por conta da pandemia da covid-19, segundo falou o ministro das Comunicações, Fábio Faria. CANALTECH, 2020). Metodologia Segundo Gil (2002), metodologia é a parte do projeto em que são descritos os procedimentos a serem seguidos na realização da pesquisa. A pesquisa tem a função de agregar valor a determinados conhecimentos de uma área, fazendo com que o interesse em investigar um tema, avaliando o que já foi pesquisado e divulgado sobre ele gere contribuição à área pesquisada.

Tratando-se da pesquisa exploratória e descritiva, de acordo com Gil (2008), tem como base fontes literárias. Neste contexto, fica claro que sua busca é aprofundada e procura por conteúdo relevante dentro de um tema. Já a pesquisa descritiva tem como objetivo primordial a descrição das características de determinada população ou fenômeno ou o estabelecimento de relações entre variáveis. Nesse contexto, o estudo, a fim de satisfazer os objetivos propostos, priorizou literaturas específicas sobre o tema, tratando-se inicialmente da energia elétrica em um contexto geral, depois se aprofundando nas redes e medidores inteligentes como os Smart Meter (medidores inteligentes) e Smart Grid (redes inteligentes), em seguida, pesquisaram-se sobre a tecnologia 5G. No tocante a pesquisa exploratória e descritiva, teve como objeto de estudo analisar a viabilidade técnica da tecnologia 5G no monitoramento dos medidores de energia inteligente Smart Meter no Município de Teófilo Otoni – MG.

 Ficou comprovado que os medidores inteligentes proporcionam benefícios para os consumidores, uma vez que possibilitam o gerenciamento do consumo de energia elétrica ao longo do dia. Desse modo, é possível monitorar o consumo de energia dos equipamentos utilizados e, assim, planejar o melhor horário para usar a energia, visando um consumo mais eficiente e econômico. A troca dos medidores atuais pelos novos não tem custo para os consumidores.  De acordo com Daniel Senna, gestor do projeto Cidades do Futuro, os novos medidores proporcionam um controle do consumo por meio de aplicativos computacionais que também serão disponibilizados pela CEMIG, os consumidores poderão otimizar o uso da energia. Para a CEMIG, a implantação de infraestrutura de medição avançada corresponde um melhor relacionamento com os seus consumidores como também um desafio tecnológico que aos poucos vem se concretizando.

Já o IDH de ambas as cidades não demostra apenas uma pequena diferença. Tratando-se da viabilidade relacionada a essas características, da mesma forma que foi implantada em Sete Lagoas as redes e medidores inteligentes, em Teófilo Otoni, devido à quantidade de habitantes menor a Companhia teria bem menos investimentos na quantidade de medidores. Comparativo de viabilidade de localização das subestações da Cemig nas duas cidades Para analisar a viabilidade de localização, buscaram-se explorar de forma online o mapa das subestações da CEMIG das duas cidades para saber a localização e estrutura, como as imagens demonstram abaixo. Figura 8 – Mapa de localização da subestação da CEMIG em Sete Lagoas - MG Fonte: Google Maps (2020). Figura 9 – Mapa de localização da Subestação da CEMIG em Teófilo Otoni - MG Fonte: Google Maps (2020).

Com o avanço da geração distribuída, as redes elétricas evoluem para um modelo de Smart Grid, que requer alto nível de conectividade e uso de dados para tomada de decisão e otimização do sistema elétrico.  (ERICSON, 2020). Figura 10 – 5G Inseridas nas redes Smart Grids dentre outras vantagens Fonte: Adaptado de Marmé (2018). Diante dos benefícios conforme os fundamentos mostrados através da pesquisa, os resultados mostra-se satisfatório na implantação da tecnologia 5G. As grandes empresas não vão deixar de está inserida nesse contexto e as Companhias elétricas também não vão ficar de fora, até porque as vantagens são bastante satisfatória no uso da tecnologia 5G associadas as redes e medidores inteligentes Smart Meter e Smart Grid.

Pág. Brasília – DF, ANEEL, 2016. ANEEL. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST. Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. G1 Globo. Brasília – DF, AMATO, 2020. CEMIG. Perguntas sobre o projeto cidade do futuro e a tecnologia das redes inteligentes - smart grid. Perguntas sobre o projeto. Acesso em 22 de novembro de 2020. DAHLE, D. Dave`s old Watthour Meter webpage. Samuel Gardiner`s lamp- hour meter (1872). DAHLE, 2010. ed. São Paulo : Atlas, 2002. GIL, Antonio Carlos. Métodos e técnicas de pesquisa social / Antonio Carlos Gil. ed. Wattson, 2018. Disponível em: https://www. wattson. pt/2018/03/05/prepare-se-para-um-mundo-novo-com-o-5g/. Acesso em 22 de novembro de 2020. Nova Deli: McGraw-Hill, 2004, 878p. PELIELO, ACCÁCIO E MOYSÉS. Redes inteligentes Smart Grids. Disponível em:https://www. gta. Disponível em: http://www.

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