Redução de picos de consumo durante o carregamento: limitação de potência? Desligamento forçado? Racionamento de eletricidade para carros elétricos?

Otimização de redes – medidas tomadas por operadores de redes de distribuição alemãs em 2020 – Imagem: Xpert.Digital

* EEG = Lei das Fontes de Energia Renovável, Seção 9, Parágrafo 1 EEG

A estatística mostra o número de operadores de sistemas de distribuição (DSOs) na Alemanha em 2020, com base nas medidas aplicadas para otimização e reforço da rede elétrica, conforme a Lei de Fontes de Energia Renovável. Em 1º de abril de 2020, 226 DSOs alemãs estavam construindo sistemas paralelos.

Número de operadores de redes de distribuição de acordo com as medidas aplicadas para otimização e reforço da rede ao abrigo da Lei de Energia Elétrica da Alemanha (EEG) em 2020.

• Aumento da seção transversal dos cabos – 459 operadores de redes de distribuição
• Aumento da capacidade dos transformadores – 394 operadores de redes de distribuição
• Cabeamento de linhas aéreas – 408 operadores de redes de distribuição
• Otimização do ponto de desconexão – 365 operadores de redes de distribuição
• Alteração na topologia da rede – 315 operadores de redes de distribuição
• Instalação de tecnologia de medição – 406 operadores de redes de distribuição
• Construção de sistemas paralelos – 226 operadores de redes de distribuição
• Aumento da seção transversal dos cabos condutores – 90 operadores de redes de distribuição
• Redução de picos de demanda – 7 operadores de redes de distribuição
• Instalação de transformadores de rede local ajustáveis ​​– 58 operadores de rede de distribuição
• Instalação de reguladores de tensão – 56 operadores de redes de distribuição
• Regulamentação da flecha dos cabos – 47 operadores de redes de distribuição
• Monitoramento de cabos condutores – 20 operadoras de redes de distribuição
• Cabo condutor de alta temperatura – 9 operadores de rede de distribuição
• Outros – 72 operadores de redes de distribuição

Um cabo condutor é um cabo utilizado para transportar eletricidade em uma linha de energia aérea, como parte de uma linha elétrica.

Operadores de redes elétricas – número na Alemanha em 2020 – Imagem: Xpert.Digital

Em 2020, foram contabilizados 874 operadores de redes elétricas na Alemanha. Em comparação com 2010, esse número aumentou em onze. Os operadores de redes elétricas podem ser divididos em operadores de sistemas de transmissão e operadores de sistemas de distribuição. A rede de transmissão é conectada às redes dos operadores de sistemas de distribuição por meio de subestações.

Transmissão e distribuição

Na Alemanha, existem quatro operadoras de sistemas de transmissão: Amprion, 50Hertz, TransnetBW e TenneT. Elas são responsáveis ​​pela infraestrutura das redes elétricas nacionais. A Amprion foi a operadora de sistemas de transmissão com a maior receita em 2019. As 874 operadoras de sistemas de distribuição são atualmente responsáveis ​​pelas redes elétricas de baixa, média e, em alguns trechos, alta e extra-alta tensão. Elas fornecem eletricidade, por exemplo, para residências particulares.

Geração e consumo de eletricidade na Alemanha

Na Alemanha, a quantidade de eletricidade gerada aumentou significativamente nos últimos 30 anos, embora com ligeiras flutuações. A maior parte dessa eletricidade foi gerada a partir do combustível fóssil lignito e de fontes de energia renováveis. A indústria foi a maior consumidora de eletricidade, utilizando quase metade do total. Os grupos de consumidores "empresas, comércio e serviços" e "residências" consumiram cada um cerca de um quarto da eletricidade da Alemanha.

Número de operadores de redes elétricas na Alemanha entre 2010 e 2020

• 2006 – 876 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2007 – 877 / 4 Operador de rede de distribuição/Operador de rede de transmissão
• 2008 – 855 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2009 – 862 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2010 – 866 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2011 – 869 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2012 – 883 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2013 – 883 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2014 – 884 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2015 – 880 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2016 – 875 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2017 – 878 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2018 – 890 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2019 – 883 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão
• 2020 – 874 / 4 Operadores de redes de distribuição/Operadores de redes de transmissão

Francis McLloyd , Áreas de controle com operadores de sistemas de transmissão na Alemanha , editado, CC BY-SA 3.0

Os operadores de sistemas de transmissão são empresas de serviços que gerenciam operacionalmente a infraestrutura de redes elétricas suprarregionais para a transmissão de energia elétrica, garantem a manutenção e o dimensionamento orientados à demanda e concedem aos comercializadores/fornecedores de eletricidade acesso não discriminatório a essas redes. Além disso, são responsáveis ​​por adquirir e fornecer energia de balanceamento ao sistema conforme necessário, a fim de minimizar as flutuações da rede resultantes de desequilíbrios entre a eletricidade gerada e consumida em um determinado momento. As redes de transmissão são conectadas por meio de subestações às redes mais densas e de menor tensão dos operadores de sistemas de distribuição (DSOs), que normalmente garantem o fornecimento aos consumidores finais, geralmente por meio de redes de baixa tensão. Grandes consumidores individuais, como plantas industriais de alto consumo energético, também podem ser conectados diretamente à rede de transmissão.

As redes de transmissão representam monopólios naturais e seus operadores estão geralmente sujeitos à supervisão governamental.

Na Alemanha, o modelo de "acesso regulamentado à rede" entrou em vigor em 2005 com a segunda alteração da Lei da Indústria Energética (EnWG). Esta lei autoriza a Agência Federal de Redes a regular os operadores do sistema de transmissão.

Na Alemanha, existem quatro operadores de sistemas de transmissão:

• Tennet TSO
• Transmissão de 50 Hertz
• Amprion
• TransnetBW

A área de atuação da concessionária municipal de energia de Flensburg representa um caso especial na Alemanha. Devido à sua conexão direta com a rede elétrica dinamarquesa, ela pertence tecnicamente à área de controle da operadora do sistema de transmissão dinamarquesa energinet.dk e não à área de controle da TenneT TSO, a operadora do sistema de transmissão responsável pelo noroeste da Alemanha.

Desde a liberalização do fornecimento de energia, os fornecedores de energia geralmente não são mais também os operadores de rede. Apenas pequenas empresas de serviços públicos municipais têm permissão para operar redes sem uma separação legal da empresa. No entanto, mesmo nesses casos, a distribuição de eletricidade e a operação da rede devem ser organizadas de forma independente. As redes são monopólios naturais. Portanto, existe apenas um operador de rede de gás ou eletricidade em cada área de rede, que não pode ser escolhido livremente pelo consumidor. Apesar da separação entre fornecedor e operador de rede, ambos podem fazer parte do mesmo grupo energético.

• Uma operadora de rede de distribuição é uma empresa que opera redes de eletricidade e/ou gás para distribuição aos consumidores finais (residências particulares e pequenos consumidores).
• Um operador de rede de distribuição mantém as redes elétricas nos níveis de baixa, média e alta tensão para o fornecimento regional de eletricidade.
• Um operador de rede de distribuição está a jusante do operador de rede de transmissão, que transmite eletricidade por longas distâncias em redes de alta tensão.
• O operador da rede de distribuição é responsável pela operação segura e confiável das redes em uma área específica e pela conexão com outras redes de eletricidade.
• Os operadores de redes de distribuição normalmente pertencem a uma empresa de fornecimento de energia local ou municipal, como uma concessionária municipal, mas às vezes também a uma das grandes empresas de energia que frequentemente adquirem essas redes como parte de privatizações.
• O operador da rede de distribuição é responsável por registrar as leituras dos medidores nas instalações do consumidor final, que ele então encaminha ao parceiro contratual do cliente para faturamento.
• A operadora da rede de distribuição obtém sua eletricidade da operadora da rede de transmissão e seu gás da operadora do gasoduto de longa distância.

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Desde meados de 2020, a adoção de veículos elétricos na Alemanha aumentou significativamente. Isso se deve principalmente à introdução do bônus de inovação em 8 de julho de 2020, com o qual o governo alemão dobrou os subsídios para a compra de veículos elétricos.

O Ministro Federal Peter Altmaier afirmou: “Desde a introdução do incentivo à inovação, temos observado um aumento significativo na eletromobilidade. O número de candidaturas permanece em níveis recordes. No primeiro semestre de 2021, foram solicitados mais incentivos do que em todo o ano anterior – um total de 1,25 mil milhões de euros. Este ano será marcado por um financiamento recorde para carros elétricos. É por isso que nós, na coligação governamental, decidimos manter o financiamento até ao final de 2025, para que a expansão do mercado da eletromobilidade possa ganhar ainda mais impulso.”

Torsten Safarik, Presidente do Escritório Federal de Assuntos Econômicos e Controle de Exportações (BAFA): “Com a introdução do incentivo à inovação, a demanda pelo bônus ambiental aumentou consideravelmente. No primeiro semestre de 2021, foram registrados 273.000 pedidos de veículos – um número já superior ao de todo o ano anterior. Isso demonstra claramente a importância da mobilidade sustentável na Alemanha.”

Com a introdução do prêmio de inovação, o número de solicitações para o bônus ambiental aumentou significativamente. No segundo semestre de 2020, novos recordes de solicitações foram estabelecidos mensalmente. Em dezembro de 2020, o número de solicitações atingiu um pico preliminar de 53.566. Em março de 2021, o número de solicitações ficou novamente próximo de 52.000.

De janeiro ao final de junho de 2021, foram solicitados subsídios para 273.614 veículos. Isso envia um forte sinal em prol da proteção climática e demonstra o crescente interesse público em veículos elétricos. Desde o início do programa de subsídios, em 2016, um total de 693.601 veículos já haviam sido contemplados com o benefício até 1º de julho de 2021.

O incentivo à inovação, que duplica a participação do governo federal no bônus ambiental, será prorrogado para além de 2021 até 31 de dezembro de 2025, de acordo com a decisão da Cúpula Automotiva (KAM) na Chancelaria Federal em 17 de novembro de 2020. O Ministério Federal da Economia e Energia implementará essa prorrogação em breve.

Com a duplicação da participação do governo no bônus ambiental, subsídios de até € 9.000 podem ser solicitados para veículos elétricos com preço de tabela líquido inferior a € 40.000; para carros híbridos, o subsídio é de € 6.750. Para veículos elétricos com preço de tabela líquido superior a € 40.000, subsídios de até € 7.500 estão disponíveis para veículos puramente elétricos e até € 5.625 para carros híbridos.

“As diretrizes de financiamento alteradas para o ‘prêmio de inovação’ serão publicadas no Diário Oficial da União hoje, às 15h, e entrarão em vigor amanhã. Isso dobrará a participação do governo nos subsídios para carros elétricos. Os carros totalmente elétricos receberão, portanto, um subsídio de até € 9.000; os híbridos plug-in receberão um subsídio de até € 6.750”, segundo o Ministério Federal da Economia e Energia em seu comunicado à imprensa de 7 de julho de 2020.

Valor do bônus ambiental na compra de veículos elétricos – Imagem: Xpert.Digital

O Ministro Federal da Economia, Peter Altmaier, afirmou: “Estamos duplicando o subsídio governamental para a compra de carros elétricos, criando assim um incentivo significativo para que os consumidores adquiram um. Queremos acelerar a transição para os carros elétricos e dar um novo impulso à eletromobilidade na Alemanha.”

O presidente do Escritório Federal de Assuntos Econômicos e Controle de Exportações (BAFA), Torsten Safarik, afirmou: “Os novos subsídios de até € 9.000 tornam a transição para um carro elétrico significativamente mais atraente para os cidadãos. Com o processo simplificado e em uma única etapa, nós, do BAFA, estamos implementando o novo incentivo à inovação de forma eficiente e amigável ao cidadão.”

A partir de 8 de julho de 2020, a parcela federal do sistema de bônus ambiental existente será duplicada temporariamente até 31 de dezembro de 2021. A parcela do fabricante permanece inalterada. Os seguintes veículos comprados ou arrendados podem se beneficiar do "prêmio de inovação" — inclusive retroativamente:

• Veículos novos que forem registrados pela primeira vez após 3 de junho de 2020 e até 31 de dezembro de 2021, inclusive, bem como veículos seminovos cujo primeiro registro ocorrer após 4 de novembro de 2019 e cujo segundo registro ocorrer após 3 de junho de 2020 e até 31 de dezembro de 2021.

O "prêmio de inovação" resulta da decisão da reunião do comitê de coalizão de 3 de junho de 2020. Além da duplicação temporária da participação do governo federal, as diretrizes de financiamento alteradas proíbem a combinação desse prêmio com financiamento de outras fontes públicas. Isso visa evitar subsídios excessivos. A Comissão Europeia analisou o "prêmio de inovação" sob as regras de auxílio estatal.

Relacionado a isto:

• Eletromobilidade: Quão seguros são os carros elétricos? Como é verificada a segurança dos carros elétricos?
• Infraestrutura de carregamento para eletromobilidade na Alemanha

O operador de rede deve ser capacitado para suavizar os picos de carga na rede e, assim, utilizá-la de forma mais eficaz.

Isso poderia ser alcançado por meio de um novo instrumento chamado "redução de pico". Isso permitiria ao operador da rede controlar a energia disponível para consumo flexível a curto prazo e adaptá-la à situação da carga na rede. Por exemplo, isso possibilitaria mais processos de carregamento simultâneo para veículos elétricos sem sobrecarregar a rede de distribuição. Isso poderia ser implementado por meio de conexões flexíveis e uso da rede.

A gestão da flexibilidade por parte do operador de rede deve ser claramente limitada.

O corte de pico deve ser permitido apenas em uma extensão muito limitada, de modo que os ajustes no consumo de energia sejam mantidos no mínimo e ocorram com a menor frequência possível. Isso porque a gestão da flexibilidade na rede deve ser praticamente imperceptível e sem qualquer impacto significativo para os usuários da rede. O sinal de controle da rede tem prioridade sobre outras aplicações de flexibilidade por parte das instalações de consumo. Além disso, os usuários da rede são livres para comercializar sua flexibilidade de outras maneiras – por exemplo, por meio de tarifas de eletricidade variáveis ​​ou fornecendo serviços auxiliares em conjunto com outros consumidores de baixa tensão através de agregadores. As intervenções para corte de pico devem ser documentadas de forma transparente e, portanto, o mais previsíveis possível para terceiros (ver seção 6 abaixo). As diferentes capacidades de flexibilidade das instalações também devem ser levadas em consideração ao definir os limites de intervenção do operador da rede.

A gestão da flexibilidade tem como objetivo limitar a expansão das redes de baixa tensão a um nível eficiente.

O operador de rede deve continuar a planejar e expandir sua rede adequadamente para atender à demanda. No entanto, deve-se dar mais atenção do que antes ao fato de que a expansão da rede pode não ser viável durante os raros períodos de pico de carga. Diversos estudos indicam que
o nivelamento de pico pode reduzir substancialmente a necessidade de expansão da rede. Um pré-requisito para isso é que os operadores de rede possam incorporar o nivelamento de pico de forma confiável em seu planejamento de rede.

Exemplo de "corte de ponta"

A abordagem de "suavização de pico" no consumo de eletricidade é semelhante ao método consagrado e comprovado utilizado na geração de eletricidade: por meio do chamado "corte de pico" em
energias renováveis, a rede não precisa mais ser expandida para o último quilowatt-hora renovável.

De: Integrando flexibilidade de forma inteligente nas redes de distribuição, impulsionando a eletromobilidade e a integração setorial: o instrumento do "corte de pico"

Pontos de discussão sobre o desenvolvimento futuro do quadro legal para consumidores flexíveis em redes de baixa tensão – Ministério Federal da Economia e Energia

Cargas flexíveis devem ter opções de conexão flexíveis.

Atualmente, ao conectar-se à rede de baixa tensão, é acordada com o cliente uma capacidade de potência fixa padrão de 30 quilowatts (kW), que teoricamente deve estar disponível em todos os momentos. No entanto, isso não significa que essa potência será efetivamente atingida ao utilizar essa conexão, e certamente não de forma contínua.

Para utilizar a rede existente de forma mais eficiente e limitar a sua expansão a um nível eficiente, faz sentido diferenciar a capacidade de rede necessária no futuro, de forma a atender às diversas necessidades dos utilizadores e aumentar a flexibilidade. Para o nivelamento de pico, a capacidade de conexão de 30 kW poderia, portanto, ser mantida em princípio, mas a sua utilização poderia ser dividida em duas partes:

• Para o consumo de eletricidade que não seja considerado flexível, deve-se continuar a prontamente disponível . Essa parcela não está sujeita à gestão orientada à rede, podendo ser utilizada apenas para demandas inflexíveis. Portanto, deve ser dimensionada para ser suficientemente alta para atender plenamente às aplicações residenciais típicas. O
  valor exato está aberto a discussão.
• Para um consumo flexível de eletricidade, cria-se uma "utilização flexível da conexão". O operador da rede pode limitar temporariamente a potência consumida nesse ponto, de acordo com os princípios de "redução de pico" descritos anteriormente. Essa parcela pode, por exemplo, consistir na capacidade que excede a parcela inflexível. Como a potência máxima só está disponível em casos específicos e não em todos os lugares simultaneamente, essa parcela excedente é adequada para dispositivos de consumo que não exigem disponibilidade constante e podem reagir de forma flexível a gargalos, se necessário.

O uso de conexões flexíveis deve se tornar a norma para o consumo considerado flexível.

Quanto mais flexível for o consumo, mais instalações poderão ser conectadas à rede existente e mais amplamente as ações de controle do lado da rede poderão ser distribuídas.

As dimensões da "utilização flexível da conexão" podem ser configuradas individualmente pelo usuário.

Em geral, não há nada de errado em permitir a conversão de uma ligação à rede elétrica de uso flexível em uma ligação fixa e inflexível que possa ser usada sem restrições a qualquer momento.
No entanto, isso depende da viabilidade e da participação adequada nos custos adicionais resultantes.

De: Integrando flexibilidade de forma inteligente nas redes de distribuição, impulsionando a eletromobilidade e a integração setorial: o instrumento do "corte de pico"

Pontos de discussão sobre o desenvolvimento futuro do quadro legal para consumidores flexíveis em redes de baixa tensão – Ministério Federal da Economia e Energia

Os consumidores que conseguem reagir com flexibilidade devem ser recompensados ​​por utilizarem essa flexibilidade de forma integrada à rede. Atualmente, de acordo com o Artigo 14a da Lei Alemã da Indústria Energética (EnWG), os consumidores que concordam com o controle da rede pelo operador já recebem uma redução nas tarifas de rede. Esse mecanismo deve ser expandido e aprimorado, tornando-se o padrão para todas as conexões à rede com dispositivos de consumo flexível na rede de baixa tensão. Isso daria aos usuários da rede a oportunidade de escolher o produto de consumo de energia que melhor atenda às suas necessidades.

As seguintes diretrizes devem ser aplicadas ao projeto:

• Serão introduzidos preços diferentes dependendo do tipo de utilização da rede. Os consumidores flexíveis que participam no programa de redução de picos de consumo pagarão tarifas de rede significativamente mais baixas. Quem oferece flexibilidade poderá, portanto, beneficiar da poupança de custos para a rede. Por outro lado, quem pretende utilizar a capacidade máxima em todos os momentos para o seu consumo flexível terá de pagar tarifas mais elevadas.
• Diversas opções de implementação estão disponíveis: Atualmente, as tarifas de rede para a maioria dos clientes de baixa tensão consistem em uma tarifa básica e uma tarifa de utilização. Ambos os componentes poderiam, em princípio, ser diferenciados de acordo com o tipo de utilização da rede. Também seria possível complementar o sistema existente com um componente de tarifação referente à capacidade contratada da conexão. Esta poderia ser baseada em uma medição (posterior) do consumo da conexão ou em uma solicitação (prévia) de capacidade. Pagamentos únicos também seriam possíveis.

De: Integrando flexibilidade de forma inteligente nas redes de distribuição, impulsionando a eletromobilidade e a integração setorial: o instrumento do "corte de pico"

Pontos de discussão sobre o desenvolvimento futuro do quadro legal para consumidores flexíveis em redes de baixa tensão – Ministério Federal da Economia e Energia

Publicada estratégia de padronização para a digitalização intersetorial da transição energética.

A digitalização das redes de energia é um pré-requisito fundamental para a integração de energias renováveis ​​e da eletromobilidade. Para esse fim, o Ministério Federal da Economia e Energia (BMWi) e o Escritório Federal de Segurança da Informação (BSI) publicaram conjuntamente, em 29 de janeiro de 2019, a estratégia de padronização para a digitalização intersetorial da transição energética. Este roteiro contém o plano de trabalho para a transformação das redes de energia em "redes inteligentes". O objetivo é interligar todos os intervenientes no fornecimento de eletricidade na rede inteligente do futuro.

O roteiro baseia-se na Lei de Digitalização da Transição Energética (GDEW). A GDEW redefiniu a medição inteligente na Alemanha e estabeleceu um precedente importante para uma rede elétrica preparada para o futuro. Ele se assenta em quatro pilares: padronização, proteção e segurança de dados, segurança do investimento e aceitação pública.

Um elemento central da GDEW (Iniciativa Alemã para a Transição Energética) é a introdução de gateways para medidores inteligentes. O roteiro apresentado a seguir descreve o desenvolvimento futuro do gateway para medidores inteligentes em uma plataforma abrangente de comunicação digital para a transição energética. Essa plataforma fornece aos participantes do setor de fornecimento de energia – desde operadores de rede e fornecedores de eletricidade até consumidores – as informações de geração e consumo de que precisam. Ao mesmo tempo, os gateways para medidores inteligentes garantem o mais alto nível de proteção e segurança de dados. Porque a transição energética precisa de mais do que apenas "medidores inteligentes".

Os padrões técnicos mínimos para gateways de medidores inteligentes devem ser continuamente desenvolvidos. Devem acompanhar as demandas da transição energética, garantir valor agregado para os consumidores, funcionar em todos os setores e em consonância com a integração setorial (especialmente aquecimento e casas inteligentes), incorporar a eletromobilidade e estar preparados para futuros cenários de ameaças, como ataques de hackers. O desenvolvimento futuro dos padrões relevantes também é abordado no roteiro.