Sistemas de medição inteligentes | A Alemanha não está atrasada: por que nossos medidores inteligentes são modelo internacional

Sistemas de medição inteligente: a vantagem estratégica da Alemanha no fornecimento digital de eletricidade

A Alemanha está prestes a vivenciar uma transformação abrangente em seu fornecimento de energia. No centro dessa revolução digital está a implementação em todo o país de sistemas de medição inteligentes, comumente conhecidos como medidores inteligentes. Esses sistemas anunciam uma era em que a eletricidade não é mais simplesmente consumida passivamente, mas controlada e otimizada de forma inteligente. Por muito tempo, a Alemanha foi criticada por sua suposta hesitação na implementação dos medidores inteligentes, enquanto outros países europeus, como Suécia, Dinamarca e Itália, já utilizam essa tecnologia há anos. No entanto, o que à primeira vista parece ser uma desvantagem, após uma análise mais detalhada, revela-se uma vantagem estratégica que pode catapultar a Alemanha para a vanguarda de uma nova geração de redes inteligentes.

Especialistas enfatizam que a abordagem alemã, embora lançada posteriormente, oferece recursos cruciais e flexibilidade que muitos sistemas iniciais não possuem. Um sistema de medição inteligente é muito mais do que apenas um medidor de eletricidade digital. É o núcleo de uma infraestrutura de comunicação bidirecional altamente segura que conecta consumidores, produtores e operadores de rede. Os mais altos padrões de segurança, certificados pelo Escritório Federal de Segurança da Informação (BSI), desempenham um papel central na garantia da integridade e privacidade dos dados. Essa tecnologia abre caminho para tarifas de eletricidade dinâmicas, otimiza a gestão de energia em residências e empresas e possibilita aplicações voltadas para o futuro, como o carregamento bidirecional de veículos elétricos, onde seu veículo elétrico se torna um dispositivo móvel de armazenamento de energia.

Com um plano de implementação claro, que se tornará obrigatório para muitas residências e instalações a partir de 2025, e um sistema inteligente de distribuição de custos, a Alemanha se prepara para uma profunda transformação no mercado de energia. Isso inclui tudo, desde os fundamentos técnicos e canais de comunicação até o potencial para um fornecimento de energia resiliente e neutro em carbono.

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Um início tardio com vantagem estratégica

Enquanto outros países europeus utilizam contadores inteligentes há anos, a Alemanha ficou muito para trás. Na Suécia, Dinamarca e Itália, quase todas as residências possuem um contador inteligente, enquanto na Alemanha, atualmente, menos de cinco por cento dos domicílios contam com essa tecnologia. Esse atraso, contudo, não foi um descuido, mas parte de um plano cuidadosamente elaborado.

Ingo Schönberg, vice-presidente do Fórum de Tecnologia de Redes/Operação de Redes (FNN) da VDE (Associação de Tecnologias Elétricas, Eletrônicas e de Informação), resume a situação perfeitamente: a Alemanha pode estar atrasada nesse quesito, mas está trazendo as soluções certas. Embora outros países já consigam monitorar o consumo há algum tempo, eles não possuem a flexibilidade e o controle que o sistema alemão oferecerá.

A base técnica: Mais do que apenas um medidor de eletricidade

Um sistema de medição inteligente é composto por muito mais do que um medidor de eletricidade digital convencional. Em sua essência está o gateway do medidor inteligente, uma unidade de comunicação altamente segura que conecta o medidor a diversos sistemas. Essa combinação de equipamentos de medição modernos e gateway permite a comunicação bidirecional entre consumidores, produtores e operadores da rede elétrica.

O Escritório Federal de Segurança da Informação (BSI) desempenha um papel central nesse processo. Ele não apenas certifica os gateways de medidores inteligentes de acordo com os mais altos padrões de segurança, como também desenvolve continuamente os requisitos técnicos. Atualmente, cinco fabricantes independentes possuem todas as certificações necessárias para a implementação de medidores inteligentes.

De particular importância são as chamadas caixas de controle ou módulos CLS (Sistemas Locais Controláveis), que permitem o controle preciso de usinas de geração de energia e dispositivos de consumo. Esses componentes foram recentemente certificados por diversos fabricantes e permitem tanto o controle gradual via relés quanto o controle contínuo via padrão EEBus.

Comunicação por meio de diversos canais

A transmissão de dados ocorre por meio de múltiplos canais de comunicação. A infraestrutura principal é uma rede de fibra óptica dedicada que conecta todos os pontos de conexão da rede. Duas opções principais estão disponíveis para os medidores inteligentes em residências: redes móveis e a faixa de frequência de 450 MHz, reservada especificamente para o setor de energia.

A rede de 450 MHz oferece vantagens particulares devido ao seu longo alcance e boa penetração em edifícios. Isso possibilita alcançar medidores inteligentes de forma confiável, mesmo em subsolos ou locais de difícil acesso. A Agência Federal de Redes alocou essas frequências à 450connect GmbH até 2040, empresa que vem impulsionando o desenvolvimento da rede nacional desde 2021. A previsão é de que a rede de rádio de 450 MHz esteja disponível em todo o país a partir de 2025.

Roteiro de implementação: Introdução estruturada até 2030

O quadro legal para a implementação dos contadores inteligentes foi estabelecido com a Lei de Retomada da Digitalização da Transição Energética. A partir de janeiro de 2025, os consumidores com consumo anual de pelo menos 6.000 quilowatts-hora são obrigados a instalar um sistema de medição inteligente. O mesmo se aplica aos operadores de centrais de geração com capacidade instalada de sete quilowatts ou mais, bem como aos dispositivos de consumo controlável.

O programa de implantação segue um cronograma ambicioso: até o final de 2025, 20% dos clientes sujeitos à obrigatoriedade de instalação já deverão estar equipados com sistemas de medição inteligente, o que corresponde a mais de 2,5 milhões de dispositivos. Até 2030, a implantação deverá estar concluída em pelo menos 95% dos casos. Dados atuais da Agência Federal de Redes mostram que, até o final de 2024, 13,91% dos clientes sujeitos à obrigatoriedade de instalação já possuíam um sistema de medição inteligente.

Além disso, desde 2025, todos os consumidores têm o direito de solicitar voluntariamente um sistema de medição inteligente, independentemente do seu consumo. O operador do ponto de medição deve atender a essa solicitação em até quatro meses.

Transparência de custos e distribuição justa

Desde 2024, os custos dos sistemas de medição inteligente são compartilhados entre consumidores e operadores da rede elétrica. Para a maioria das residências, isso representa um custo anual de € 20 (bruto), enquanto para aparelhos controláveis, como aquecedores de parede ou bombas de calor, o custo é de € 50 por ano. Quaisquer custos que excedam esse valor são arcados pelo operador da rede, que se beneficia de informações mais precisas sobre o status da rede por meio dos sistemas de medição inteligente e pode otimizar suas operações.

No entanto, o Ministério Federal da Economia e da Ação Climática está planejando aumentos nos custos de instalações voluntárias. Os custos de instalação única devem subir de € 30 para € 100, e os custos operacionais anuais em mais € 30. Esse aumento gerou críticas de grupos de defesa do consumidor, pois pode tornar a participação na transição energética menos atrativa.

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Flexibilidade através do controle inteligente

Uma das principais vantagens da nova tecnologia reside na sua flexibilidade. Em vez de intervenções diretas em sistemas individuais, o sistema baseia-se na definição de faixas de consumo no ponto de conexão à rede. Dentro desses limites superiores e inferiores, os consumidores finais podem usar ou injetar a sua eletricidade na rede de acordo com as suas necessidades. As intervenções de controlo só ocorrem se esses limites forem ultrapassados.

Essa abordagem evita a necessidade de ligar diretamente sistemas solares privados ou baterias de parede. Em vez disso, a interligação de redes maiores garante o equilíbrio local antes que a intervenção ocorra nos níveis de média e alta tensão. Assim que 80% dos pontos de consumo forem atingidos, as flutuações restantes podem ser equilibradas.

A tecnologia de controle moderna também permite ajustar a produção das usinas em vez de desligá-las completamente. O limite de controle para usinas de geração foi aumentado de dois para sete quilowatts para reduzir a carga sobre os sistemas residenciais menores.

Carregamento bidirecional e veículo para rede (V2G)

Um desenvolvimento particularmente inovador é o carregamento bidirecional de veículos elétricos. Essa tecnologia, também conhecida como Vehicle-to-Grid (V2G), permite que os carros elétricos não apenas carreguem, mas também forneçam energia de volta à rede quando necessário. Isso transforma as baterias dos veículos em unidades móveis de armazenamento de energia que podem estabilizar a rede elétrica.

O carregamento bidirecional pode absorver o excesso de energia de fontes renováveis ​​e liberá-la quando necessário. Isso contribui para a estabilidade da rede elétrica e pode reduzir os custos da mobilidade elétrica. Embora a tecnologia já esteja disponível, atualmente são principalmente os veículos asiáticos com conectores CHAdeMO que a suportam.

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Tarifas de eletricidade dinâmicas: os preços acompanham a oferta

Com a introdução dos sistemas de medição inteligente, as tarifas dinâmicas de eletricidade também estão se tornando uma realidade. Desde 2025, todos os fornecedores de energia são obrigados a oferecer essas tarifas variáveis. Elas se ajustam a cada hora de acordo com os preços na bolsa de eletricidade e permitem que os consumidores se beneficiem de períodos com preços mais baixos.

As tarifas dinâmicas funcionam particularmente bem em combinação com sistemas de medição inteligente, pois estes permitem o registo e a faturação do consumo atempadamente. Os consumidores podem deslocar estrategicamente o seu consumo de eletricidade para horários de preços mais baixos, por exemplo, ao carregar carros elétricos ou ao utilizar eletrodomésticos de elevado consumo energético.

Os preços variam consideravelmente dependendo da oferta e da procura. Em dias ensolarados e com vento, com alta produção de energia renovável, os preços podem ser muito baixos ou até negativos, enquanto aumentam significativamente quando a procura é alta. Esses sinais de preço ajudam a alinhar melhor o consumo e a geração de energia.

Segurança e proteção de dados são prioridades fundamentais

A Alemanha dá especial ênfase à segurança dos sistemas de medição inteligente. O BSI (Escritório Federal de Segurança da Informação) desenvolveu diretrizes técnicas abrangentes e certifica todos os componentes de acordo com os mais altos padrões de cibersegurança. Os gateways dos medidores inteligentes possuem módulos de segurança padronizados e integrados que garantem uma comunicação confiável.

Um aspecto importante é que não há conexão com o sistema de TI local. A comunicação ocorre por meio de canais separados e seguros para proteger a privacidade do usuário. O sistema foi projetado de forma que diversas associações estejam envolvidas em seu desenvolvimento e segurança.

Redes inteligentes e nível de média tensão

O controle da rede inteligente ocorre principalmente nos níveis de média e alta tensão. A tecnologia de sensores moderna permite monitorar e controlar de forma inteligente também esses níveis da rede. Soluções inovadoras, como sensores integrados de corrente e tensão para média tensão, podem ser facilmente adaptadas a subestações de redes locais existentes.

Esses sensores registram continuamente os parâmetros da rede e permitem o monitoramento automatizado da mesma. Eles constituem um importante componente para as futuras redes inteligentes, que se caracterizam por sistemas inteligentes para o registro, análise, controle, armazenamento e transmissão segura de eletricidade.

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Resistência a apagões e resiliência a crises

É dada especial atenção à resiliência do sistema a interrupções de energia. A Lei de Operação de Pontos de Medição estipula que os operadores de pontos de medição podem ser obrigados a usar uma conexão de telecomunicações ininterrupta e à prova de apagões. Isso é crucial para a estabilidade do sistema, visto que o sistema de medição inteligente é cada vez mais responsável pelo controle de sistemas descentralizados.

O conceito distingue entre resistência a apagões e robustez a apagões. Enquanto os sistemas resistentes a apagões continuam a funcionar mesmo durante uma interrupção de energia, os sistemas robustos a apagões voltam a ser controláveis ​​poucos minutos após o restabelecimento da tensão da rede. Para a maioria das instalações de clientes, um projeto robusto a apagões é considerado suficiente, pois é significativamente mais económico.

Modelo internacional

Embora a Alemanha tenha começado tarde, seu sistema de medidores inteligentes está se tornando um modelo internacional. Os Países Baixos implementarão um sistema quase idêntico a partir de 2027. Enquanto eliminam gradualmente seu sistema de medição líquida existente, eles estão baseando sua abordagem na solução alemã para sistemas de medição inteligente.

Uma comparação entre os países europeus revela que cada um adotou uma abordagem diferente. A Itália foi pioneira, introduzindo contadores inteligentes já em 2001. A Suécia também alcançou uma cobertura quase completa. No entanto, esses primeiros sistemas focavam-se principalmente na monitorização do consumo e não ofereciam as opções de controlo abrangentes do sistema alemão.

Gestão de energia para residências e empresas

Os sistemas de medição inteligente possibilitam uma abordagem completamente nova para a gestão de energia em residências e empresas. Ao registrar o consumo de eletricidade em detalhes, os usuários podem otimizar seus padrões de consumo e economizar custos. Os sistemas não apenas exibem o consumo atual, mas também fornecem uma análise detalhada em diferentes períodos.

A tecnologia torna-se particularmente interessante quando combinada com sistemas de geração descentralizada, como os sistemas fotovoltaicos. As residências se transformam nos chamados "prosumidores", que consomem e produzem eletricidade. O sistema de medição inteligente coordena automaticamente a geração e o consumo, otimizando a injeção de energia na rede.

O papel da infraestrutura de fibra óptica

A infraestrutura de fibra óptica desempenha um papel crucial na medição inteligente. Redes de fibra óptica de alto desempenho fornecem a largura de banda e a velocidade de transmissão necessárias para a comunicação em tempo real de sistemas de medição inteligentes. Com as maiores capacidades, menores latências e imunidade praticamente completa à interferência eletromagnética, a fibra óptica é a tecnologia de transmissão ideal.

Algumas empresas de energia já estão utilizando suas próprias redes de fibra óptica para conexões de medidores inteligentes. Isso possibilita a transmissão bidirecional de dados de última geração sem investimentos adicionais em infraestrutura de comunicação. A Deutsche GigaNetz, por exemplo, está investindo € 1,5 milhão na modernização de seus pontos de distribuição com medidores inteligentes e painéis solares.

Perspectivas e potencial futuros

A rede inteligente é considerada uma das tecnologias-chave para a transição energética da Alemanha. Ela permite a integração ideal de energias renováveis, que já suprem 56% da demanda de eletricidade do país. A rede inteligente consegue reagir à volatilidade da energia solar e eólica relacionada às condições climáticas e utilizá-la de forma mais eficiente.

A flexibilidade do sistema permite o surgimento de novos modelos de negócios. Empresas de energia podem oferecer serviços inovadores, e residências com geração própria de eletricidade podem participar diretamente do mercado de energia. A gestão de energia para empresas também está sendo revolucionada, à medida que sistemas de controle inteligentes ajudam a economizar energia e controlar custos.

O governo alemão está promovendo massivamente a expansão das redes inteligentes. O objetivo é aumentar a participação de energias renováveis ​​no consumo de eletricidade para pelo menos 80% até 2030 e alcançar a neutralidade climática completa até 2045. A rede inteligente é um componente essencial para atingir essas metas ambiciosas.

Um caminho bem planejado para o futuro da energia

Embora a Alemanha tenha iniciado a implementação de sistemas de medição inteligente mais tarde do que outros países, essa aparente desvantagem está se revelando uma vantagem estratégica. O sistema alemão oferece não apenas monitoramento do consumo, mas também opções abrangentes de controle que possibilitam um setor energético flexível e eficiente. Com os mais altos padrões de segurança, tecnologia sofisticada e um plano de implementação claro, a Alemanha está preparada para dar o salto rumo a um futuro energético digital que está atraindo a atenção internacional e já inspirando imitadores.

Os sistemas de medição inteligente são mais do que simples medidores de eletricidade modernos – eles formam a base para um sistema energético completamente novo, capaz de responder com flexibilidade aos desafios da transição energética. Desde tarifas de eletricidade dinâmicas e cobrança bidirecional até a integração de usinas de geração descentralizada, a rede inteligente está preparando a Alemanha para um futuro energético sustentável.

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