As empresas estão lotadas de novos dados acessíveis que prometem tornar suas operações mais eficientes. O setor de energia elétrica não é uma exceção à regra: o medidor inteligente chegou para ficar.

"Antes dos medidores inteligentes, havia apenas um ponto de dados por consumidor por mês", explica Ozge Islegen, professor assistente de economia de gestão e ciências da decisão na Kellogg School.

Todos os meses, as concessionárias de serviços públicos recebiam uma única atualização sobre o consumo de cada família, e os clientes recebiam uma única conta.

No entanto, os medidores inteligentes instalados nas residências dos clientes tem a capacidade de monitorar o consumo em intervalos de uma hora ou menos.

Criticamente, os dados temporais detalhados permitem que as concessionárias de serviços públicos experimentem cobrar mais pela eletricidade utilizada durante o horário de pico.

Tais estratégias de preços têm o potencial de aumentar a eficiência de toda a cadeia de suprimento.

As concessionárias de serviços públicos acreditam que conceder incentivos financeiros aos clientes para mudar seu consumo das horas de pico para o horário fora de pico equilibrará a curva de demanda de energia elétrica – por exemplo, fazendo com que os clientes esperem até a noite para ligar a secadora.

Para as concessionárias de serviços públicos, isso significa menor necessidade de geradores caros, alguns dos quais atualmente funcionam apenas durante o horário de pico.

"Se a curva de demanda fosse mais equilibrada e não houvesse um pico tão grande, os investimentos dispendiosos em usinas geradoras para horários de pico de carga diminuiriam", diz Islegen.

Assim, como a tarifa variável afeta a cadeia de suprimento de energia elétrica? Em uma pesquisa recente, Islegen, juntamente com os colegas Asligul Serasu Duran, candidato a PhD na Kellogg School of Management, e Baris Ata, da University of Chicago Booth School, exploram o impacto dos regimes de tarifas dinâmicas nos consumidores e fornecedores de eletricidade, bem como nas emissões de carbono a partir da geração de eletricidade.

O que os pesquisadores descobriram é que o consumo no horário de pico é de fato reduzido, embora não necessariamente o consumo geral. Um esquema de tarifa dinâmica não precisa ser complicado para ser eficaz.

No entanto, o impacto de curto prazo nas contas dos clientes é mínimo, por isso as concessionárias de serviços públicos e os formadores de políticas que desejam colher os benefícios de longo prazo de uma curva de demanda mais equalizada devem considerar a tarifa dinâmica uma opção.

O impacto ambiental destas estratégias de preços, por outro lado, depende muito das condições locais do mercado.

Tarifas dinâmicas simples na Irlanda reduzem a carga de pico

Não há que se discutir a atratividade de uma cadeia de suprimento de eletricidade mais eficiente. Os EUA lutam para adotar medidores avançados que permitem estratégias de tarifas dinâmicas.

"Desde 2013, as concessionárias de energia elétrica instalaram mais de 46 milhões de medidores avançados para os consumidores residenciais", informam os pesquisadores, "o que corresponde a 36% de todos os consumidores residenciais".

O movimento frenético é semelhante no resto do mundo. A União Europeia, por exemplo, visa dotar 80% das residências com medidores inteligentes até 2020.

Em sua investigação de tarifas dinâmicas, Islegen e seus colegas se voltaram para os dados de um experimento de campo na Irlanda.

"Queríamos saber se os regimes de cobrança de tarifas que cobram um mais durante os horários de pico e menos fora de pico, realmente mudam o comportamento do cliente e alteram a demanda", diz Islegen. 

Os dados de cerca de 3.500 famílias irlandesas foram coletados pela Comissão Irlandesa de Regulação de Energia. Para obter uma referência de consumo de eletricidade, inicialmente as famílias pagaram uma tarifa fixa de 14,1 centavos por quilowatt-hora (kWh).

Assim, as casas foram divididas em grupos, atribuindo-se tarifas diferentes a cada uma conforme o horário de consumo (com preços que variavam de 20 a 38 centavos por kWh de eletricidade de pico, e 9 a 14,1 centavos por kWh de eletricidade fora de pico).

A Comissão incluiu também um grupo de controle que continuou pagando uma tarifa fixa de 14,1 centavos por kWh. Ao longo de 2010, o consumo de eletricidade das famílias foi monitorado a cada 30 minutos. 

Junto com estes dados, os pesquisadores utilizaram dados demográficos residenciais, bem como dados de consumo, para construir um modelo que identificou as tarifas de varejo ideais para várias estratégias de tarifas dinâmicas.

As estratégias levadas em consideração eram de tarifas em tempo real e tarifas por tempo de consumo. As tarifas em tempo real permitem que as concessionárias atualizem as tarifas de eletricidade em resposta a flutuações no mercado atacadista de eletricidade.

Com as tarifas dinâmicas, por outro lado, o consumo de eletricidade no horário de pico, digamos entre 17h e 19h, recebe uma tarifa predeterminada que é maior do que a tarifa de consumo fora de pico.

Islegen e seus colegas descobriram que as estratégias de tarifas dinâmicas reduzem mesmo os picos de carga na Irlanda, de cerca de 0,5 para mais de 11%, dependendo da época do ano e da magnitude da sobretaxa de pico de energia elétrica. No entanto, o preço dinâmico não causou alteração significativa do consumo total de eletricidade.

Curiosamente, os pesquisadores descobriram que simplesmente cobrar dos clientes uma tarifa mais elevada para o consumo no horário de pico não é tão eficaz na redução das cargas de pico quanto a adoção de esquemas de tarifas mais complicados em tempo real. Isso trouxe uma surpresa agradável para Islegen, pois as tarifas dinâmicas permitem que os clientes evitem picos de tarifas sem precisar monitorar constantemente as tarifas.

Para a Irlanda, onde o consumo de eletricidade cai drasticamente no verão, mas atinge picos durante as festas de final de ano, as tarifas dinâmicas devem variar dependendo da época do ano.

"Em dezembro, por exemplo, a carga de pico é realmente enorme, aproximando-se do limite de capacidade dos geradores, enquanto que nos meses de verão, no meio do ano, não há nenhuma carga de pico de tal tamanho", diz Islegen.

Este esquema de tarifas em particular é otimizado para o ambiente e demografia social da Irlanda. "Por exemplo, o ar condicionado não contribui muito para o consumo na Irlanda, mas 13% do consumo residencial de energia elétrica nos EUA vem da refrigeração de espaços", diz Islegen.

Porém, ao usar a estrutura desenvolvida nesta pesquisa, estudos semelhantes poderiam identificar o esquema de tarifas ideal para outros mercados.

Impacto nos clientes e no meio ambiente

Embora o pico de carga tenha sido reduzido quando as tarifas dinâmicas foram adotadas, uma eficiência maior na cadeia de suprimento não se traduz necessariamente em redução das contas para os clientes.

Por esta razão, os pesquisadores não creem que os clientes irão migrar voluntariamente para os novos esquemas de tarifas. Em vez disso, sugerem que as concessionárias e formadores de políticas ofereçam tarifas dinâmicas como modelo padrão.

De fato, os pesquisadores relatam que este modelo de tarifação dinâmica padrão foi adotado pela Irlanda e outros mercados de eletricidade, tais como Ontário, no Canadá e na Itália.

Segundo descobertas dos pesquisadores, a tarifa dinâmica também não é uma panaceia para a redução das emissões de gases de efeito estufa.

No caso da Irlanda, as emissões permaneceram no mesmo patamar se comparadas à data de implementação da tarifa dinâmica. Mas o fato de as emissões serem reduzidas, permanecerem as mesmas ou até mesmo aumentarem provavelmente varia conforme a região.

O impacto ambiental depende muito da combinação precisa de geradores de eletricidade que serão usados para dar conta da produção de carga básica e de pico, bem como outros fatores, como as decisões de ligação destes geradores, a estrutura do mercado de energia elétrica e o perfil de consumo e demografia da região em estudo.

"As concessionárias promovem essas estratégias dizendo que são amigas do meio ambiente, mas descobrimos que não é necessariamente esse o caso", Islegen ressalta.

"Há uma possibilidade de que, dependendo da combinação de energia na região, esses esquemas de tarifas podem ter um impacto ambiental negativo". 

Se a produção da carga base é alimentada por carvão, mas o pico de carga é suportado por usinas de energia "mais verdes", como usinas a gás natural, como é típico em muitas regiões dos EUA, então uma mudança na demanda de carga de pico para carga base provocaria mais emissões danosas.

Texto publicado com a permissão da Northwestern University (em representação da Kellogg School of Management). Publicado originalmente no Kellogg Insight.