Houston – Dr. Claudio Lima, IEEE Vice Chair, Autor e Membro do Projeto IEEE P2030 – Roadmap IEEE Smart Grid, concedeu entrevista exclusiva ao Smart Grid News sobre os desafios da transição tecnológica Smart Grid no Brasil e em nível global. Dr. Lima é referência mundial em padrões para o estabelecimento da Arquitetura de Comunicações em uma Smart Grid (Rede Inteligente). A entrevista foi dirigida por Dr. Sergio Granato de Araújo prof. da EEEC/UFG e consultor CELG para assuntos Smart Grid e as perguntas foram compiladas por stakeholders brasileiros. A entrevista foi dividida e será publicada em três partes e datas distintas devido a abrangência do assunto. 

Entrevista: Desafios da Migração Tecnológica Smart Grid – Dr. Claudio Lima (Parte 1/3)

P: Sérgio Granato: 1-Como o Sr. define a Rede Elétrica Inteligente (Smart Grid)? Em que estágio técnico ela se encontra?

R: Claudio Lima: Numa definição mais genérica e holística, a Rede Elétrica Inteligente, ou Rede de Energia Inteligente (Smart Grid) é um complexo sistema fim-a-fim composto de múltiplos sub-sistemas de energia interconectados e inter-relacionados entre si através de múltiplos protocolos contendo múltiplas camadas de tecnologias (energia, comunicações, controle/automação e TI).  Numa definição mais simples o Smart Grid é a automação da planta de energia elétrica com a inserção das tecnologias TICs (Tecnologias de Informação e Comunicações – Information Communications Technology), introdução de geração distribuída (DG-Distributed Generation), introdução de veículos elétricos conectados à planta, introdução de novos serviços de valor agregado das concessionárias de energia, etc.

Contudo, apesar da definição real que se tem do Smart Grid, como definido acima, percebe-se que o termo ainda não é bem aplicado em nível de conceito por não se ter essa visão do que de fato é o Smart Grid e quais aplicações e segmentos o compõem. É muito comum associar o conceito de Smart Grid com o de “Smart Meter” (ou medidor inteligente de energia) por ser este um conceito fácil de entender pelo consumidor de energia e por se tratar de algo tangível pelo mesmo, como no caso o medidor de energia elétrica.  Porém o conceito de Smart Grid vai muito mais além de forma a também englobar conceitos de Sincrofasores nas Redes de Alta Tensão e Subestações Críticas do Sistema Elétrico, Sistemas de Gestão e Controle de Apagões, Sistemas de Armazenamento de Energia Distribuída, Sistemas de Geração Distribuída, Sistemas de Gestão da Energia pelo Consumidor, dentre outros.  No IEEE definimos o Smart Grid de uma forma mais simples: “é a integração das camadas de energia, automação/controle e telecom/TI (TIC) na criação um sistema de energia inteligente com forte inserção de novas tecnologias, fontes de energia renováveis, tecnologia da informação e comunicações”. Em um dado momento numa das minhas palestras no Vale do Silício, promovido pelo IEEE, defini o conceito de Smart Grid como sendo um jogo de “Lego” onde as peças são montadas e encaixadas uma a uma para formar algo ou alguma coisa específica.  Utilizando a mesma analogia, as peças nesse caso são os blocos dos sub-sistemas que são “encaixados” para compor um sistema maior, o Smart Grid.  Esse blocos tem que se encaixar e formar algo maior e coerente, caso contrário não servem para nada.  O mesmo é válido para o Smart Grid onde a interoperabilidade entre os diversos segmentos é questão fundamental para a construção de um sistema completo e em harmonia com os demais.  A interoperabilidade do conjunto à nível de protocolos deve ser mantida, caso contrário não existirá o Smart Grid.

O conceito de Smart Grid não é novo, surgiu em meados dos anos 90’s a partir de conceitos de Arquiteturas de Redes Inteligentes (IntelliGrid), desenvolvidos com a concessionária de energia americana “Southern California Edison” (SCE).  Contudo, isso só tomou impulso e foi denominado de Smart Grid há quatro anos atrás. Também, em meados de 2009, iniciou-se o desenvolvimento do Programa de Smart Grid nos EUA através do Departamento de Comércio Americano, o qual designou o NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologias – National Institute of Standards and Technology) para liderar o desenvolvimento do modelo Americano de Smart Grid.  No mesmo ano foi criado o NIST-SGIP (Fórum de Interoperabilidade de Smart Grid – Grid Interoperability Forum) onde 16 PAPs (Planos de Ações Prioritárias – Priority Action Plans) foram criados cada um deles abordando um conceito importante e também um desafio para se implementar a visão do Smart Grid como um todo.  Por exemplo, o PAP 01 aborda conceitos da introdução do protocolo de Internet (IP – Internet Protocol) no Smart Grid, enquanto o PAP 16 aborda as questões relacionadas às comunicações com sistemas de energia eólica.  Os PAPs também tem as funções de identificar e listar os padrões técnicos existentes dos diversos SDOs (Organizações Desenvolvedoras de Padrões Técnicos – Standards Development Organizations). A partir daí, o SGIP coordena todo o processo de criação dos modelos conceituais e roadmap do Smart Grid nos EUA.  Esse modelo tem sido, de certa forma, adotado por alguns países, enquanto outros desenvolvem suas próprias metodologias e programas específicos.  Países tais como Coréia do Sul, Austrália, Canadá, Inglaterra, Itália, dentre outros, também estão trabalhando no desenvolvimento de programas similares ao Americano.

Um grande impulso para a implantação do Smart Grid, porém, foi dado em Novembro de 2009 quando o Presidente Obama anunciou a liberação de um fundo de investimento de US$ 3.4 bilhões como parte do Programa de Reinvestimento e Recuperação da Economia Norte-Americana, onde combinados com fundos provenientes da indústria, atingiu mais de US$ 8 bilhões para o desenvolvimento do Smart Grid nos EUA.  A partir daí, um grande impulso inicial foi dado no programa e várias concessionárias de energia começaram a desenvolver programas pilotos que em muitos casos continuam até hoje.  Grande parte desses recursos, porém, foi alocado à implantação da Infraestrutura de Sistemas Avançados de Medidores Inteligentes (AMI – Advanced Metering Infrastructure).

O Smart Grid encontra-se hoje num estágio de evolução embrionário, semelhante ao da Internet no começo dos anos 80’s onde tinhamos a “bitnet”.  Temos muito ainda o que fazer e isso representa um potencial de oportunidade enorme para as empresas, concessionárias de energia, fornecedores de tecnologia, governos e consumidores.  Representa também a criação de novos cursos, desenvolvimento de novas capacitação profissionais, geração de novos empregos e criação de novas carreiras específicas que irão surgir adiante para quem quiser abraçar a chamada “Economia Verde”, ou “Economia Sustentável” que está por vir.

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P: Sérgio Granato: 2-Como o surgiu o Padrão Técnico de Smart Grid dentro do IEEE e como o IEEE direciona, atualiza e estabelece padrões de interoperabilidade para a Smart Grid diante de avanços tecnológicos tão freqüentes?

R: Claudio Lima: Como sabemos, o IEEE é uma organização internacional dos Engenheiros Elétricos e Eletrônicos sem fins lucrativos que tem hoje mais de 400.000 membros espalhados pelo mundo inteiro, atuando em quase todas as áreas da Engenharia e Tecnologia a nível mundial, dividida em diversas sociedades com fins específicos em várias áreas do conhecimento.  Dentro do IEEE, o tema Smart Grid desponta como uma das tecnologias mais promissoras dessa década. Portanto, em meados de 2009, foi criado um Comitê Gestor para direcionar as políticas internacionais do IEEE, especificamente voltadas para a área de Smart Grid.

Quando iniciamos o projeto de Smart Grid dentro do IEEE a primeira coisa que tínhamos que fazer era uma busca do que já existia em termos de conhecimento publicado de padrões técnicos, artigos científicos especializados, periódicos, conferências no assunto, etc.  O trabalho foi o de mapear todo o acervo de conhecimentos até então existente no IEEE e encaixá-los dentro das definições do Smart Grid que também não era muito claro na época.  Por isso tivemos que fazer uma revisão de todo esse conhecimento existente e classificá-los dentro dos segmentos propostos do Smart Grid.  Muito foi aproveitado de alguns desses padrões que já existiam e de outros que estavam sendo publicados.  Contudo, todo esse conhecimento ainda era fragmentado e não existia nenhum padrão que abordasse o tema Smart Grid como definido acima. Tudo isso resultou na criação do primeiro portal Web de conhecimento sobre Smart Grid e que hoje agrega o maior acervo de conhecimento sobre o assunto de forma organizada e sistêmica.  O site pode ser acessado em http://smartgrid.ieee.org/

Em paralelo, em meados de Junho de 2009, numa reunião na sede da Intel em Santa Clara-California (Vale do Silício), foi realizada a primeira reunião com os membros do IEEE para se estabelecer o Projeto chamado SCC21 P2030, ou simplesmente, IEEE P2030 (Project 2030).  Este projeto foi iniciado em 2009 com o objetivo de se criar o primeiro padrão técnico de interoperabilidade de Smart Grid a nível mundial.  Após mais de dois anos de intenso trabalho e várias reuniões entre diversos grupos de trabalho envolvendo grupos multi-disciplinares (sistemas de potência, comunicações e tecnologia da informação), onde participaram várias empresas a nível mundial, esse padrão foi finalmente colocado em votação e previamente aprovado por 86% dos votos dos membros.  Este padrão técnico está sendo atualmente revisado e previsto para ser aprovado pela IEEE Standards Association até o final deste ano para então ser publicado e liberado em domínio público.  Pela experiência no desenvolvimento de padronização técnica, dificilmente consegue-se publicar um padrão técnico dessa envergadura com tanta agilidade como o que foi feito com o IEEE P2030. Contudo, por se tratar de uma área considerada estratégica dentro do IEEE os líderes do projeto resolveram acelerar o processo conseguindo esse feito em tempo recorde.  Isso resultará no primeiro documento a nível mundial a abordar o assunto Smart Grid de maneira genérica, sistêmica, integrada e prática, definindo todos os módulos básicos, elementos, interfaces, conexões e arquiteturas de interoperabilidade que compõem o Smart Grid nas áreas de sistemas de energia/potência, comunicações e tecnologia da informação (TI).

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P: Sérgio Granato: 3-Qual a diferença fundamental entre a Smart Grid e a Internet, que enfrentou com sucesso a questão da interoperabilidade?

R: Claudio Lima: Muitos na indústria consideram o conceito “Internet das Coisas” (Internet of Things), que também pode ser classificado dentro do conceito de Smart Grid, como sendo uma evolução natural da Internet.  Não é por menos que em algumas das nossas reuniões de comitê dentro do NIST-SGIP contamos também com a presença do Vint Cerf, que hoje trabalha para a Google Inc., e é considerado o “pai da Internet”.  Empresas tipo Google, Microsoft, Oracle, dentre outras, estão colocando o Smart Grid dentro dos seus radares estratégicos por se tratar de tecnologia revolucionária que irá abrir novos mercados num futuro próximo.  Muitos estão visualizando o Smart Grid como sendo um dos mercados verticais dentro do conceito de “Internet das Coisas”.

Na verdade, o tema “Internet das Coisas” merece também uma atenção especial, pois está inserido dentro dos conceitos de “Cidades Inteligentes” (Smart Cities) ou “Cidades do Futuro” onde a gestão energética de processos e sistemas atua a nível de cidades e Smart Grid faz parte desse contexto.  Aqui, as tecnologias de sensores, atuadores, softwares de controle e automação dentre outros, são usados para atuar diretamente com os dispositivos elétricos e energéticos do sistema.  Os mesmos são controlados remotamente a partir de redes de comunicação sem fio (ou com fio), que estabelece o conceito básico de M2M (Máquina-à-Máquina – Machine-to-Machine) que também está associado ao conceito de “Internet das Coisas” que, como vimos anteriormente, é considerado uma evolução da Internet.  O conceito M2M tem sido adotado comumente pelas operadoras móveis celulares para definir um dos melhores mercados verticais para se atuar nos próximos anos, combatendo a perda de receita devido à comoditização do mercado de banda larga.  Para as operadoras móveis o conceito de Smart Grid, mais particularmente o de redes de medidores inteligentes (Smart Meters/AMI), é classificado dentro de uma sub-divisão de M2M que tem um aspecto um pouco mais abrangente. O Smart Grid nesse caso, é um dos mercados verticais potenciais a ser explorado pelas operadoras celulares, juntamente com os mercados hospitalares, de transportes, etc.

Apesar das semelhanças e pontos de convergência entre as tecnologias de Smart Grid e Internet, o Smart Grid começa de certa forma mais organizado do que foi a Internet no começo dos anos 80s. Embora o protocolo de Internet (IP) prevaleça hoje mundialmente como um protocolo bem sucedido e que deu origem à Internet como conhecemos, no início não foi tão fácil assim.  Já no “Smart Grid as questões de interoperabilidade são abordadas e consideradas desde o início. Aqui reconhecem-se os “gaps” tecnológicos para uma implementação completa do Smart Grid, tem-se uma visão de onde se quer chegar (como comentado anteriormente, isso é algo incomum na maioria das vezes) e também estabelece-se e cria-se padrões para abordar essas deficiências identificadas no processo.  A Internet, por sua vez, não teve todo esse planejamento que esta sendo desenvolvido para o
Smart Grid por não se pensar no que iria ser atingido no nível de evolução que temos hoje em dia.

Contudo, mesmo com todo esse planejamento sendo desenvolvido para o Smart Grid, ainda estamos na “idade da pedra” do que estará por vir e poucos conseguem antecipar as aplicações e serviços que poderão ser oferecidos pelas concessionárias e provedores de serviços nos próximos 5-10 anos.  Aqui vale também uma ressalva quanto a capacidade das redes existentes de “escoar” todo esse tráfego que ainda não foi definido e estimado. Espera-se que quando os processos de decisões se aproximarem de decisões em tempo real, e com os múltiplos dispositivos espalhados nas áreas de interesse, devido à convergência com conceitos de “Cidades Inteligentes”, o volume de informação será tal que os processos e redes terão que ser reavaliados e em alguns casos redimensionados.

Portanto, muitas aplicações e tecnologias de Smart Grid ainda estão por vir dentro dos próximos 5-10 anos, o que poderá redefinir o conceito de Smart Grid como conhecemos hoje.  Ao criar o P2030 pensamos de forma estratégica assumindo todas essas questões e possíveis variações e evoluções que poderão ser adotadas nos próximos anos.  Assim, como o Smart Grid é uma tecnologia rica em tecnologia da informação, comunicações (TICs), dentre outros, é esperado que as atualizações de padrões e tecnologias ocorram de forma mais freqüente para se adequar às evoluções esperadas.  No padrão P2030 conseguimos fazer com que esse desenvolvimento fosse agnóstico e desacoplado das tecnologias e das camadas físicas, bem como dos protocolos de rede.  Com isso, no P2030, o conceito final e genérico de Smart Grid prevalece com o uso de arquiteturas flexíveis e adaptáveis que podem evoluir e serem customizadas, independentemente da evolução esperada das tecnologias de Smart Grid.

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P: Sérgio Granato: 4-Como tem sido abordado o dilema “instalar e testar”, freqüentemente adotado pelas utilities, e “soluções seguras e padronizadas”, defendidas por órgãos padronizadores?

R: Claudio Lima: Essa é uma controvérsia bem comum abordada nos meios onde se discute a padronização do Smart Grid a nível mundial.  Muitas querem um padrão técnico para se implementar as soluções de Smart Grid para já.  Contudo essa solução padronizada e customizada para o Smart Grid ainda não existe pelo fato do tema, definições e conceitos serem novos. Como foi mencionado anteriormente, o impulso e interesse pelo Smart Grid só começou em meados de 2009 e, portanto não existia e não deu tempo para se estabelecer e elaborar padrões técnicos específicos nessa área (com exceção do padrão P2030 e outros poucos que começaram já com essa visão desde 2009).  O ponto aqui é que as empresas concessionárias tem (i) metas de curto e médio prazos a cumprir, (ii) mandatos de governo e comissões públicas para acelerar a inserção de fontes de energias alternativas nas suas redes até 2020, e (iii) fundos governamentais de incentivos suportando financeiramente esses desenvolvimentos que foram lançados em 2009-10 e que precisam ser usados. Portanto algo teria que ser feito em curto prazo.  Esse dilema foi então criado, ou seja: o de instalar o que tem hoje disponível e começar a operar essas soluções de Smart Grid em curto-prazo ou esperar a padronização ficar pronta e não instalar padrões proprietários que poderiam causar problemas de interoperabilidade futura  e daí atrasar ainda mais o cronograma de implantação do Smart Grid.  Como vimos anteriormente, o Smart Grid tem tudo a ver com soluções abertas (open standards) e interoperáveis entre si.  Portanto como resolver esse dilema?

A solução adotada foi o de dividir o Smart Grid em segmentos de blocos funcionais (analogia com o jogo “Lego”) e adotar soluções já existentes e padronizadas para cada um desses segmentos (também considerado como um sub-sistema dentro do conceito de Smart Grid).  Nessa segmentação podemos agrupar padrões e protocolos específicos para cada uma dessas unidades. Por exemplo, a unidade do consumidor onde temos a Automação em Residências (HAN – Home Area Networking), a unidade da rede de acesso (last mile), onde temos Sistemas Avançados de Medição (AMI – Advanced Metering Infrastructure), e assim por diante.  Para cada um desses módulos básicos, ou segmento do Smart Grid podemos listar e agrupar um determinado número de padrões e protocolos existentes que se aplicam nesses segmentos.  Foi isso exatamente o que fizemos no mapeamento do IEEE e do NIST-SGIP onde se listou todos os padrões existentes que poderiam servir para o Smart Grid sem necessariamente “inventar a roda”.  Como exemplo disso podemos citar os padrões IEEE P1901, IEEE 802 (802.11n/g, 802.16e, etc), IEEE 1547, IEEE 1588, dentre outros, todos aplicados e classificados como sendo padrões usados ou a ser usados dentro do conceito do Smart Grid.  Uma série desses padrões e protocolos técnicos tais como IEC, ITU-T, IETF (6LowPAN, ROLL), CIM, 3GPP, DNP3, Oasis, MultiSpeak, BACNet, ANSI foram também identificados e considerados.  O papel do NIST-SGIP foi e tem sido o de classificá-los dentro dos módulos e segmentos básicos do Smart Grid. Caso contrário, teríamos uma verdadeira “Torre de Babel” desses padrões e protocolos usados de forma desorganizada no Smart Grid.  Com isso, tudo agora passa a ser visto do ponto de vista sistêmico de uma forma classificada e ordenada.  Uma vez que esse mapeamento é feito, analisa-se os “gaps” tecnológicos, recomendando-se o que precisa ser refinado e/ou modificado nesses padrões e protocolos existentes para serem considerados úteis (utility-grade) no uso e aplicação do Smart Grid. E como era esperado, muitos desses “gaps” foram identificados e com isso recomendações foram feitas para (i) modificá-los e/ou adaptá-los com extensões de aplicabilidade no Smart Grid, e/ou (ii) criação de um novos padrões que teriam que ser desenvolvidos desde o começo para suportar essas necessidades.

O melhor exemplo para ilustrar o dilema dessa pergunta seria o caso do padrão técnico IEEE 802.15, dentro do grupo tarefa 4G, ou mais precisamente IEEE 802.15.4G  (Smart Utility Networks – SUN), que está para ser lançado em breve, criando um addendum na camada física do protocolo existente 802.15.4. Esse é, portanto, um exemplo típico de um padrão especificamente desenvolvido para aplicações de  Smart Grid pelo IEEE e que irá facilitar o processo e controle de milhões de pontos de acesso remotos através do uso de uma infraestrutura mínima de redes de acesso geograficamente esparsas.  O IEEE 802.15.4G, é também comumente conhecido como o padrão técnico que irá especificar as redes RF Mesh “padronizadas” de acesso, cujas principais aplicações serão em telemedição (smart meters), automação na distribuição, etc. Produtos comerciais nessa linha são esperados para 2012.

Como sabemos, nos EUA as redes RF Mesh, operando na banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) em 900MHz (não licenciadas) e as tecnologias 2G e 3G móveis celulares, saíram na frente como as tecnologias de acesso predominantes de redes Telecom para medidores inteligentes. As três grandes concessionárias da California, por exemplo, resolveram adotar a tecnologia de RF Mesh para agilizar a instalação dos medidores inteligentes em suas redes de acesso, que em alguns casos chegam a instalar em media 13.000 medidores inteligentes por dia (algo recorde a nível mundial).  Contudo, como o padrão 802.15.4G não estava disponível na época em que se iniciou esse processo de instalação, as concessionárias resolveram optar por alternativas similares, e portanto soluções proprietárias disponíveis dos fabricantes.  Padrões esses que embora proprietários, atendem suas necessidades de curto-médio prazo.  Essas concessionárias e várias outras ainda continuam instalando medidores eletrônicos inteligentes a passos largos para atingir as metas expostas acima.  Isso portanto, exemplifica o dilema da pergunta acima, onde soluções proprietárias que estão hoje disponíveis são usadas para atingir objetivos internos das concessionárias e mandatos das comissões públicas enquanto que em paralelo desenvolve-se um padrão técnico específico da mesma.  Apesar disso, nem todas as concessionárias seguem esse modelo.  A maioria são mais conservadoras e preferem não ficar refém de um padrão proprietário que pode ser descontinuado a qualquer momento.

Além disso, a padronização das tecnologias em Smart Grid permite um ganho de escala industrial e conseqüentemente a redução nos preços dos equipamentos.   Enquanto isso, muitas concessionárias que ainda não se decidiram investem sabiamente em pilotos e testes de soluções ainda não comprovadas tecnicamente e preferem também esperar algo mais padronizado a ser desenvolvido, observando tudo isso de perto.  Portanto, muitas ainda estão esperando por algumas padronizações importantes, nesse caso estamos nos referindo como exemplo à do IEEE 802.15.4G. O padrão 802.15.4G irá também habilitar o conceito que introduzimos anteriormente de “Internet das Coisas” (Internet of Things), com a conexão de dados de múltiplos sensores e atuadores, etc espalhados pela rede e que também de certa forma, irá viabilizar o conceito de “Cidades Inteligentes” (Smart Cities).

A tecnologia de RF Mesh é uma dentre as várias opções existentes em termos de tecnologia de última milha para o “Smart Grid”.  Por exemplo, a tecnologia de RF Mesh tem custo reduzido, é de fácil implementação, contudo é uma tecnologia que as concessionárias de energia tem que implementar na sua estratégia de investimentos (investimento próprio numa rede privada vs. pública das operadoras celulares) e também uma tecnologia de faixa estreita o que pode causar um gargalo para os futuros desenvolvimento do “Smart Grid” quando múltiplas aplicações e serviços tiverem rodando com múltiplos dispositivos de campo. Portanto, é também coisa para se pensar.  Já as tecnologias utilizadas pelas operadoras móveis de 2G (GPRS, etc) e 3G, muito popular em sistemas de AMI-Medidores Inteligentes no Brasil e Europa, são também consideradas de faixa estreita, contudo implementadas em parcerias com as operadoras móveis.  Os novos padrões abertos de tecnologias de Quarta-Geração (4G) do tipo 3GPP-LTE (Long Term Evolution) e IEEE 802.16e/WiMAX são considerados tecnologias de banda larga e portanto de uma certa forma preparados para a futura evolução da rede de Smart Grid em termos de exigência de banda para as múltiplas aplicações que rodam em tempo real (de forma instantânea).  Outras tecnologias de banda larga padronizadas e abertas tais como a fibra óptica, através da tecnologia WDM-PON (Redes Ópticas Passivas – Passive Optical Networks) e WiFi também são consideradas e empregadas na última milha do Smart Grid.  Contudo, a escolha final depende do custo envolvido, dos recursos disponíveis, tempo de implantação esperado e também da visão de longo prazo e de um planejamento tecnológico-estratégico bem definido e estruturado das concessionárias  de energia elétrica que irão criar um “roadmap” estratégico já pensando e antecipando em (quase) todos os serviços e aplicações que virão pela frente.

Quando esses padrões técnicos que estão sendo desenvolvidos hoje forem finalmente publicados, pode-se afirmar que as soluções proprietárias migrarão para esse novo padrão e os fabricantes irão de certa forma adaptar ou redesenhar seus equipamentos para suportá-los, oferecendo às empresas que hoje estão instalando esses padrões proprietários as soluções de migração, overlays (sobre-camada), ou co-existência e adaptações com os padrões proprietários já instalados.  Isso é bastante comum em tecnologias mais ágeis tais como as de Telecom e informática onde nem sempre a padronização consegue acompanhar os avanços tecnológicos.  Contudo, aqui estamos falando em concessionárias de energia onde os ativos instalados permanecem nessas redes por várias dezenas de anos e não são repostos tão facilmente quanto as demais tecnologias contendo um algo grau de TI e comunicações. Isso justifica de certa forma a posição de algumas concessionárias em esperar algo mais sólido antes de se aventurarem em tecnologias que ainda não estão maduras ou provadas em alta escala comercial, evitando também a obsolescência tecnológica a ser considerada.

Sabe-se que no geral, 2011 é o ano dos pilotos de Smart Grid, a nível mundial (com exceções de algumas empresas que já começarão essas instalações em larga escala comercial) onde estão testando e validando as diversas soluções tecnológicas disponíveis (proprietárias ou não) e a composição e interoperabilidade entre elas, visto que ainda não existe solução única e sim várias soluções que podem se adequar a cada caso, aplicação e modelo da concessionária em seus programas de Smart Grid. Reafirmamos, contudo, que algumas tecnologias emergentes de banda larga “padronizadas” estão chegando, como as tecnologias 4G WiMAX (IEEE 802.16e) e LTE (Long Term Evolution), esta última sendo a tecnologia mais moderna e emergente que as empresas de telefonia móvel celular estão instalando hoje em dia.

Como foi dito anteriormente, o real conceito de Smart Grid sempre adotará soluções de padrões e tecnologias abertas (open standards), interoperáveis, seguras e escalonáveis.  Esses são portanto, as principais características básicas de um sistema real de Smart Grid e sem isso existirá apenas uma “colcha de retalhos” de tecnologias e padrões de sub-sistemas, sem interconexão nenhuma entre eles, e não a visão de uma rede sistêmica, integrada, interligada (em alguns casos descentralizada) e inteligente para o controle do fluxo de energia bidirecional na planta, através do uso de TICs.

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P: Sérgio Granato: 5-Como o Sr. vê o fato de termos ao menos três roadmaps de Smart Grid (NIST, IEC e IEEE)? Quais seriam os principais pontos convergentes e divergentes?

R: Claudio Lima: Bom, na verdade temos um pouco mais do que isso.  Cada país está tentando construir seu planejamento estratégico e roadmap de Smart Grid para os próximos anos (irei falar nisso em detalhes mais adiante nas próximas perguntas).  O NIST, como foi explicado anteriormente, não é uma padronização técnica, nem um padrão técnico a seguir.  O NIST, mais especificamente o SGIP (Painel de Interoperabilidade de Smart Grid – Smart Grid Interoperability Panel), apenas cataloga todos os padrões existentes, classifica-os de acordo com as áreas de atuação dentro do Smart Grid, e daí identifica “gaps” tecnológicos promovendo a criação de planos de ações prioritários para resolver esses problemas.  Além disso, coordena a criação de arquiteturas conceituais, recomendações para segurança cibernética na rede e testes de interoperabilidade entre as diversas tecnologias e padrões técnicos existentes a serem aplicados no Smart Grid.

Por outro lado, o IEEE e o IEC são de fato considerados SDOs (Organizações Desenvolvedoras de Padrões Técnicos – Standard Development Organizations).  Essas organizações possuem ou estão desenvolvendo padrões técnicos específicos para o Smart Grid.  O papel do NIST-SGIP é apenas orientar essas organizações SDOs a cobrirem determinados “gaps” identificados nos padrões. Contudo as SDOs têm autonomia suficiente para criarem os padrões que forem necessários dentro de suas funções e especialidades.  O IEC, por exemplo, possui raízes européias e com forte penetração nos EUA e Brasil, dentre outros.  Esse padrão é muito utilizado atualmente pelas empresas de energia elétrica, e os padrões existentes do tipo IEC 61850 estão entre os mais populares do Smart Grid atualmente. Existem muitos padrões técnicos do IEC que já estavam prontos e sendo usados comumente antes mesmo de surgir o conceito de Smart Grid da forma como o definimos hoje, contudo esses padrões foram depois agrupados pela IEC e catalogados dentro de um conceito Smart Grid.  Muitos deles estão sendo re-trabalhados para serem estendidos, abordando temas mais modernos que antes não eram considerados, tais com o IEC 62196 para veículos elétricos onde algumas extensões tipo estações de carregamento elétrico (electric charging stations) foram inseridas.

Com relação ao IEEE, a mesma coisa foi feita quando iniciamos os trabalhos de re-organização de todo o acervo de padrões técnicos existentes do IEEE até então. Muitos deles, como no caso do IEC, também já estavam sendo utilizados pelas empresas de energia elétrica no seu dia a dia.  Contudo, na sua grande maioria, os padrões técnicos do IEEE que foram identificados para o Smart Grid eram padrões abertos existentes para redes de comunicações e tecnologia da informação (TI). Como exemplo podemos citar os padrões IEEE 802 (redes Wi-fi, WiMAX), IEEE P1901 (comunicação sobre redes elétricas – Power Line Communications), dentre outros.  Contudo, como mencionamos anteriormente, a maioria já tinha sido desenvolvido e já estava em uso tanto pelas concessionárias de energia elétrica como pelas operadoras de telecomunicações.  Um pouco lá atrás, em Outubro de 2003, o padrão técnico chamado IEEE Std 1547-2003 foi criado para abordar a padronização das interconexões de recursos sistemas elétricos/energéticos distribuídos (DER – Distributed Energy Resources).  O IEEE 1547 tem se tornado um padrão muito popular nos últimos anos, principalmente com o advento dos novos conceito de Smart Grid onde o DER (Recursos Energéticos Distribuído) é considerado um das áreas mais fascinantes do Smart Grid hoje em dia.  Bom, avançando um pouco mais no tempo, em Março de 2009, o mesmo grupo que originou e aprovou o padrão IEEE 1547, liderado pelo NREL – Laboratório Nacional de Energias Renováveis (National Renewable Energy Laboratory), facilidade do Departamento de Energia dos EUA (U.S. Department of Energy – DOE) que pesquisa e desenvolve temas em energias renováveis e eficiência energética – iniciou o primeiro padrão técnico de Smart Grid com visão completa e macro-sistêmica existente hoje em dia.  Esse padrão, então denominado SC21 IEEE P2030 (referente ao Projeto do ano 2030), ou simplesmente conhecido como P2030, foi lançado em reunião na sede da Intel no Vale do Silício por várias empresas e membros do IEEE. Três grupos de trabalhos foram criados os quais trabalharam assiduamente para a elaboração desse documento que saiu em tempo recorde em relação a média normal para o desenvolvimento de outros padrões: 2 anos! Esse grupos de trabalho são (i) sistemas de potência, (ii) sistemas de comunicações e (iii) tecnologia da informação. Desde então, tem sido realizadas várias reuniões, debates, discussões e redação/edição do texto e que hoje já foi validado por votos dos membros do IEEE com mais de 86% de aprovação e agora está apenas esperando a formatação final pela IEEE Associação de Padrões Técnicos (Standards Association) até o final de 2011.  Porém, o mesmo já se encontra a venda no website do IEEE.

O IEEE P2030 seria então o primeiro padrão técnico a nível mundial a englobar todos os conceitos de Smart Grid, definindo-o de forma genérica, sistêmica, integrada e agnóstica em relação as tecnologias empregadas (incluindo as componentes de sistemas de potência, comunicações e TI).  Esse é um documento elaborado em forma de guideline (guia) onde se define os conceitos importantes de Smart Grid abordando principalmente os aspectos de interoperabilidade e as interfaces que unem esses elementos e sub-sistemas entre si.  Elabora-se também nesse documento as três arquiteturas básicas de sistemas que compõem o Smart Grid como conceito.  O P2030 servirá como base e documento mestre para os demais padrões da série P2030 que irão ser produzidos nos próximos anos pelo IEEE. Por exemplo, agora já estamos desenvolvendo dois outros padrões técnicos abordando temas específicos do Smart Grid, como por exemplo, (i) Veículos Elétricos (P2030.1) e (ii) Sistemas de Armazenamento de Energia (P2030.2), que criarão padrões mais específicos dentro dos diversos segmentos, sub-sistemas e tecnologias que fazem parte do portfólio do Smart Grid como um sistema de múltiplos sub-sistemas interligados e integrados.

Como mencionei no início, outros padrões técnicos estariam também montando seus “roadmaps” e atuações específicas em Smart Grid.  Dois desses casos seriam o IETF (Força Tarefa de Engenharia da Internet – Internet Engineering Task Force), que é a força tarefa que lida com as recomendações e requerimentos relacionados ao protocolo de Internet (IP), e o ITU (International Telecommunications Union), que é a agência da Organização das Nações Unidas (ONU), responsável pelas tecnologias de comunicações e TI.  O IETF começou já em 2009 definindo alguns conceitos básicos sobre o protocolo IP para Smart Grid onde foram feitas as primeiras tentativas de se inserir o protocolo IP dentro do conceito de Smart Grid como um mecanismo de interoperabilidade entre as camadas a nível superiores. O IETF, começou de forma muito tímida, com alguns esboços técnicos (Internet drafts) elaborados e também voltada para o conceito de Objetos Inteligentes (Smart Objects). Esses “drafts” e o documento também produzido pelo NEMA (Associação Nacional de Empresas de Manufatura do Setor Elétrico – National Electrical Manufacturers Association),  foram então encorpados pelo SGIP os quais passaram a ser as bases  do Plano de Ação Prioritária Número 1 do NIST-SGIP, chamado PAP01, que define o papel do protocolo IP no Smart Grid.  Já o ITU, começou um pouco mais tarde (2010-11) a desenvolver a arquitetura e conceitos de Smart Grid, de forma a tentar acompanhar o que já havia sido desenvolvido principalmente pelo IEEE, IEC e IETF.  Fora isso, os padrões e fóruns existentes também começaram de forma tardia a estender funcionalidades e aplicações dos seus padrões principais dentro de uma sub-categoria que eles chamaram de Smart Grid, como é o caso, por exemplo, do Fórum WiMAX que começou com isso já em meados de 2010, essa sendo a primeira tentativa de se usar tecnologias de Quarta-Geração (4G) de WiMAX no Smart Grid.  Dentro desse fórum foi então criado o grupo de trabalho de Smart Grid (Smart Grid Working Group – SGWG) para lidar com essas extensões do padrão IEEE 802.16e para poder atuar especificamente com o foco em Smart Grid.

Portanto, dentro dessas perspectivas e cronograma vemos que as tentativas de padronização do conceito Smart Grid é muito recente, e só começou de fato (pelo menos dentro do novo conceito amplo e geral do Smart Grid) há três anos atrás.  Acima podemos ver a origem do Smart Grid e como ele surgiu, e também o que cada organização fez ou está fazendo com relação a essas padronizações específicas.  Falarei mais sobre programas governamentais de Smart Grid mais adiante.

Aguarde, em breve: Parte 2 – Parte 3