Inovações e novas tecnologias no setor de energia elétrica

Seguindo nossa série sobre os benefícios das tecnologias no setor de infraestrutura ( Infratech ), neste artigo vamos falar do setor de energia elétrica.

Em 1882, Thomas Edison inaugurou sua primeira rede pública de energia. A rede alcançava menos que meio quilômetro quadrado.  Dadas as limitações da corrente direta utilizada, Edison tinha a visão de uma estação geradora de energia a cada 1,6 km em uma cidade densamente habitada.

Cento e quarenta anos depois, a tecnologia e as instituições de redes elétricas são substancialmente diferentes. No Brasil, o Sistema Interligado Nacional dispõe de mais de 179 mil quilômetros de linha de transmissão, conectando consumidores e geradores em um país de dimensões continentais [1]. E há perspectiva de que o sistema continue a mudar, com aumento de geração própria por consumidores, expansão de possibilidades de armazenamento de energia e incremento de fontes renováveis.

LEIA MAIS:

• Inovações e novas tecnologias no setor de água e saneamento
• Inovações e novas tecnologias em rodovias e ferrovias
• Infratech: O potencial da inovação e das novas tecnologias no setor de infraestrutura

Nesse contexto de constante evolução, há inúmeros exemplos do potencial de Infratech para o aprimoramento da infraestrutura de energia elétrica.

As tecnologias podem atuar no lado do consumo, por exemplo, é o caso de tecnologias que permitem ajustar a demanda ao longo do dia.

Se consumidores mudassem seus hábitos para usar menos energia em horários de pico, seria mais fácil e barato atender à demanda total da rede. Sistemas automatizados podem ser a chave para ocasionar tais mudanças. Transferir o consumo para fora do horário de pico pode gerar economia para o consumidor e poupar o uso de linhas de transmissão já congestionadas [2].

As novas tecnologias também ajudam no lado da geração. É o caso de novas tecnologias de geração com baixa emissão de carbono, incluindo novos métodos de geração por fonte nuclear.

Uma iniciativa que vem ganhando força, por exemplo, é o desenvolvimento de pequenos reatores modulares (SMRs, em inglês). SMRs são reatores com potência de até 300MW, formados de sistemas e componentes pré-fabricados e instalados no local [3]. O governo dos EUA tem apoiado o desenvolvimento e instalação dessa tecnologia [4].  Outras tecnologias que prometem transformar o setor são as que habilitam a geração distribuída de energia, como os medidores inteligentes,  conectando painéis solares residenciais as redes de distribuição e balanceando a demanda e oferta de energia no nível de cada residência.

Finalmente, os avanços das tecnologias podem ser graduais e cumulativos. Talvez o melhor exemplo seja a evolução da tecnologia de baterias. O gráfico a seguir demonstra a evolução do custo de baterias nos últimos 14 anos, em termos de dólares por KWh de energia utilizável:

Fonte: Departamento de Energia dos Estados Unidos da América [5]

Note como a evolução foi gradual e constante. Pequenas melhoras de tecnologia e de escala de produção foram, ao longo dos anos, consistentemente reduzindo o custo. A redução agregada ao longo do período foi da ordem de 89% após ajuste pela inflação.

Esse progresso em tecnologia de baterias viabiliza avanços na adoção de tecnologias associadas. É o caso de veículos elétricos: só a bateria pode representar cerca de 30% do custo do veículo [6]. A substituição de veículos movidos por combustíveis fósseis pode ser acelerada caso a tecnologia de baterias continue a se aprimorar.

Veículos elétricos não são a única solução de transporte pessoal que Infratech pode mudar. Em nosso próximo post, exploraremos o potencial de tecnologia e inovação no setor de mobilidade urbana.

Reinaldo Fioravanti, é especialista principal na Divisão de Transportes do BID, responsável pela estruturação de grandes projetos de infraestrutura e assessoria a governos no desenho e implementação de políticas públicas. Lidera grupos de trabalho nas áreas de logística, infratech, aviação e mobilidade urbana, entre outros. Possui mestrado em Políticas Públicas pela Universidade de Harvard e em Supply Chain Management pelo Massachusetts Institute of Technology/ZLC Espanha; e doutorado em Engenharia de Transportes pela Universidade Estadual de Campinas.

Breno Zaban, CFA, é advogado. Doutor em direito (UnB), mestre em administração de negócios (INSEAD) e mestre em administração pública (Harvard)

O grupo Infra 2038 é um movimento sem fins lucrativos iniciado em 2017, formado por mais de 100 pessoas físicas com grande experiência no setor de infraestrutura. O grupo é movido pela crença que o país precisa avançar fortemente em sua infraestrutura para garantir um aumento de produtividade que, por sua vez, trará ao Brasil uma maior competitividade internacional. Saiba mais aqui

[1] Vide https://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-sistema-em-numeros. Último acesso em 02/03/23

[2] “Acknowledging this is the key to the strategy Mr Sioshansi champions: “we need to automate things, essentially bypassing the customers.” New der-enabled smart grids are an excellent way of doing this. Customers can set preferences as to what they need charged up and when, as they do in a new scheme offered by Octopus Energy Group, a British provider. After that they let the system do as it wants—an approach the company says can, among other things, lower the cost of charging an electric vehicle (ev) by 75%. Such savings by consumers equate, at some point, with savings for the suppliers in terms of electricity they did not have to ship down congested transmission lines.” Vide https://www.economist.com/technology-quarterly/2022/06/23/getting-the-most-out-of-tomorrows-grid-requires-digitisation-and-demand-response. Último acesso em 02/03/23

[3] Vide https://www.iaea.org/newscenter/news/what-are-small-modular-reactors-smrs. Último acesso em 02/03/23

[4] Vide https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/2023/02/19/coal-nuclear-smr-modular. Último acesso em 02/03/23

[5] Vide https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/fotw-1272-january-9-2023-electric-vehicle-battery-pack-costs-2022-are-nearly. Último acesso em 02/03/23

[6] “An electric car, however, is a much bigger investment. And batteries are its priciest component, representing around 30% of an average mid-size vehicle.” https://www.economist.com/science-and-technology/2020/07/30/what-the-million-mile-battery-means-for-electric-cars. Último acesso em 02/03/23

Seguindo nossa série sobre os benefícios das tecnologias no setor de infraestrutura ( Infratech ), neste artigo vamos falar do setor de energia elétrica.

Em 1882, Thomas Edison inaugurou sua primeira rede pública de energia. A rede alcançava menos que meio quilômetro quadrado.  Dadas as limitações da corrente direta utilizada, Edison tinha a visão de uma estação geradora de energia a cada 1,6 km em uma cidade densamente habitada.

Cento e quarenta anos depois, a tecnologia e as instituições de redes elétricas são substancialmente diferentes. No Brasil, o Sistema Interligado Nacional dispõe de mais de 179 mil quilômetros de linha de transmissão, conectando consumidores e geradores em um país de dimensões continentais [1]. E há perspectiva de que o sistema continue a mudar, com aumento de geração própria por consumidores, expansão de possibilidades de armazenamento de energia e incremento de fontes renováveis.

LEIA MAIS:

• Inovações e novas tecnologias no setor de água e saneamento
• Inovações e novas tecnologias em rodovias e ferrovias
• Infratech: O potencial da inovação e das novas tecnologias no setor de infraestrutura

Nesse contexto de constante evolução, há inúmeros exemplos do potencial de Infratech para o aprimoramento da infraestrutura de energia elétrica.

As tecnologias podem atuar no lado do consumo, por exemplo, é o caso de tecnologias que permitem ajustar a demanda ao longo do dia.

Se consumidores mudassem seus hábitos para usar menos energia em horários de pico, seria mais fácil e barato atender à demanda total da rede. Sistemas automatizados podem ser a chave para ocasionar tais mudanças. Transferir o consumo para fora do horário de pico pode gerar economia para o consumidor e poupar o uso de linhas de transmissão já congestionadas [2].

As novas tecnologias também ajudam no lado da geração. É o caso de novas tecnologias de geração com baixa emissão de carbono, incluindo novos métodos de geração por fonte nuclear.

Uma iniciativa que vem ganhando força, por exemplo, é o desenvolvimento de pequenos reatores modulares (SMRs, em inglês). SMRs são reatores com potência de até 300MW, formados de sistemas e componentes pré-fabricados e instalados no local [3]. O governo dos EUA tem apoiado o desenvolvimento e instalação dessa tecnologia [4].  Outras tecnologias que prometem transformar o setor são as que habilitam a geração distribuída de energia, como os medidores inteligentes,  conectando painéis solares residenciais as redes de distribuição e balanceando a demanda e oferta de energia no nível de cada residência.

Finalmente, os avanços das tecnologias podem ser graduais e cumulativos. Talvez o melhor exemplo seja a evolução da tecnologia de baterias. O gráfico a seguir demonstra a evolução do custo de baterias nos últimos 14 anos, em termos de dólares por KWh de energia utilizável:

Fonte: Departamento de Energia dos Estados Unidos da América [5]

Note como a evolução foi gradual e constante. Pequenas melhoras de tecnologia e de escala de produção foram, ao longo dos anos, consistentemente reduzindo o custo. A redução agregada ao longo do período foi da ordem de 89% após ajuste pela inflação.

Esse progresso em tecnologia de baterias viabiliza avanços na adoção de tecnologias associadas. É o caso de veículos elétricos: só a bateria pode representar cerca de 30% do custo do veículo [6]. A substituição de veículos movidos por combustíveis fósseis pode ser acelerada caso a tecnologia de baterias continue a se aprimorar.

Veículos elétricos não são a única solução de transporte pessoal que Infratech pode mudar. Em nosso próximo post, exploraremos o potencial de tecnologia e inovação no setor de mobilidade urbana.

Reinaldo Fioravanti, é especialista principal na Divisão de Transportes do BID, responsável pela estruturação de grandes projetos de infraestrutura e assessoria a governos no desenho e implementação de políticas públicas. Lidera grupos de trabalho nas áreas de logística, infratech, aviação e mobilidade urbana, entre outros. Possui mestrado em Políticas Públicas pela Universidade de Harvard e em Supply Chain Management pelo Massachusetts Institute of Technology/ZLC Espanha; e doutorado em Engenharia de Transportes pela Universidade Estadual de Campinas.

Breno Zaban, CFA, é advogado. Doutor em direito (UnB), mestre em administração de negócios (INSEAD) e mestre em administração pública (Harvard)

O grupo Infra 2038 é um movimento sem fins lucrativos iniciado em 2017, formado por mais de 100 pessoas físicas com grande experiência no setor de infraestrutura. O grupo é movido pela crença que o país precisa avançar fortemente em sua infraestrutura para garantir um aumento de produtividade que, por sua vez, trará ao Brasil uma maior competitividade internacional. Saiba mais aqui

[1] Vide https://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-sistema-em-numeros. Último acesso em 02/03/23

[2] “Acknowledging this is the key to the strategy Mr Sioshansi champions: “we need to automate things, essentially bypassing the customers.” New der-enabled smart grids are an excellent way of doing this. Customers can set preferences as to what they need charged up and when, as they do in a new scheme offered by Octopus Energy Group, a British provider. After that they let the system do as it wants—an approach the company says can, among other things, lower the cost of charging an electric vehicle (ev) by 75%. Such savings by consumers equate, at some point, with savings for the suppliers in terms of electricity they did not have to ship down congested transmission lines.” Vide https://www.economist.com/technology-quarterly/2022/06/23/getting-the-most-out-of-tomorrows-grid-requires-digitisation-and-demand-response. Último acesso em 02/03/23

[3] Vide https://www.iaea.org/newscenter/news/what-are-small-modular-reactors-smrs. Último acesso em 02/03/23

[4] Vide https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/2023/02/19/coal-nuclear-smr-modular. Último acesso em 02/03/23

[5] Vide https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/fotw-1272-january-9-2023-electric-vehicle-battery-pack-costs-2022-are-nearly. Último acesso em 02/03/23

[6] “An electric car, however, is a much bigger investment. And batteries are its priciest component, representing around 30% of an average mid-size vehicle.” https://www.economist.com/science-and-technology/2020/07/30/what-the-million-mile-battery-means-for-electric-cars. Último acesso em 02/03/23