O que é medição inteligente?

De que se trata a medição inteligente e quais são seus benefícios para os usuários e para as empresas de gás, eletricidade e água?
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Você pode ter um medidor de eletricidade inteligente em sua casa, já que eles já são a norma em quase metade das residências uruguaias. Estes dispositivos permitem, entre outras coisas, reduzir os custos para as empresas de eletricidade e os usuários.

Mas de que se trata a medição inteligente? Quais são seus benefícios para os usuários e para as empresas de distribuição de eletricidade, gás e água? Como ela evoluiu?

Um pouco de história

Durante séculos, os diversos serviços públicos têm se desenvolvido. As primeiras foram dedicadas ao fornecimento de água às cidades, e mais tarde foram acrescentadas as distribuidoras de gás. No final do século XIX, foi a vez das empresas de eletricidade. Um pouco mais próximo no tempo, foram acrescentadas as utilidades telefônicas, que mais tarde se generalizaram às telecomunicações.

No jargão inglês, os três primeiros são chamados de utilities, enquanto os últimos são chamados de telcos.

Em geral, os serviços públicos têm em comum que o preço pago pelo serviço é determinado pelo quanto o usuário consome. Assim, a necessidade de medir o consumo nasceu quase ao mesmo tempo que as próprias empresas.

A tecnologia predominante para a medição do consumo durante o século XX foi mecânica (ou eletromecânica, para contadores de eletricidade). 

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Desde o final do século passado, os medidores se tornaram eletrônicos, em especial os medidores de eletricidade.

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O dispositivo dosador, mecânico ou eletrônico, é colocado na entrada de fornecimento, e uma vez por mês um funcionário da empresa, conhecido como tomaconsumo, passa por cada residência para registrar o valor indicado no display do dispositivo.

O advento da medição inteligente

A partir do final dos anos 80, com o boom das comunicações, surgiram os primeiros sistemas de medição inteligente (ou telemedição).

Como o nome sugere, a telemedição é a leitura remota do valor medido pelo dispositivo.

Os primeiros sistemas a adicionar comunicações aos medidores foram os sistemas AMR (leitura automática de medidores), que se tornaram populares principalmente na Europa e nos Estados Unidos na última década do século 20.

Do ponto de vista técnico, os AMRs incorporam nos medidores um módulo composto por um modem (que permite a comunicação) e algum tipo de transdutor, ótico ou magnético, que permite obter o valor medido. Quando o medidor é eletrônico, esta integração pode ser feita mais facilmente através de portas de comunicação.

Os sistemas AMR incluem um software central, chamado MDC (coletor de dados de medidores), que é responsável pela coleta periódica das medições e pelo envio das informações ao sistema de faturamento da empresa.

Medidores inteligentes: o que são e como eles diferem dos medidores tradicionais?

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Para os medidores de eletricidade, o avanço da microeletrônica levou a desenvolvimentos em diferentes níveis.

Por um lado, as funções de medição foram implementadas em circuitos integrados (chips) que rapidamente se tornaram comoditizados e deixaram de ser um problema para os fabricantes. Hoje podemos dizer que qualquer medidor eletrônico mede corretamente a energia e outras quantidades elétricas (supondo que venha de uma fábrica séria). Em outras palavras, a medição em si não é hoje um desafio tecnológico.

Por outro lado, a capacidade de processamento e memória foi acrescentada ao medidor, o que deu origem aos medidores inteligentes. Esta nova categoria de medidores acrescenta várias funcionalidades, tanto em termos de facilidades de configuração e parametrização, como de coleta de informações e monitoramento do funcionamento do fornecimento, entre outras.

Uma das diferenças mais importantes com os medidores tradicionais é que os parâmetros operacionais de um medidor inteligente podem ser configurados (ou seja, podem ser modificados após a fabricação) remotamente, a partir do sistema central de gerenciamento.

Por exemplo, um medidor eletrônico (tradicional) pode ser multitarifário, mas o esquema tarifário (número de tarifas diferentes, tempo de aplicação de cada tarifa) é configurado no momento da fabricação. Se um cliente quiser mudar de um contrato de tarifa única para um contrato de tarifa dupla, a companhia de eletricidade deve substituir o medidor. Algo semelhante acontece com a potência contratada: neste caso, o que é alterado é a chave termomagnética limitadora.

Em contraste, com os medidores inteligentes estas características podem ser configuradas remotamente a qualquer momento, o que, entre outras coisas, permite mais opções de esquemas tarifários.

Quais são os benefícios dos medidores inteligentes?

Simplicidade, economia e melhores propostas

As instalações introduzidas pelos medidores inteligentes simplificam o funcionamento das empresas de eletricidade e reduzem os custos (e, portanto, o preço) das mudanças contratuais. Elas também permitem que os serviços públicos gerem propostas comerciais atraentes que atendam a diferentes perfis de usuários.

Mais informações para o planejamento

Ter uma maior capacidade de memória e estar conectado ao sistema central de gerenciamento permite coletar mais informações do que com os sistemas anteriores. Se compararmos as duas modalidades, passamos da coleta do consumo total do fornecimento uma vez por mês (para medidores não conectados) para a coleta dos fechamentos diários de múltiplas taxas em sistemas AMR, para coletar valores de energia, potência, tensão, corrente, fase e outras magnitudes a cada curto período de tempo (15, 30 ou 60 minutos).

Esta funcionalidade gera um enorme volume de informações, que a concessionária processa com grandes ferramentas de dados e permite prever com maior precisão o comportamento da demanda. Isto se torna essencial para o planejamento da evolução necessária da rede elétrica, seja para geração, transmissão ou distribuição.

Mais informações para o usuário

Estas informações não são úteis apenas para a empresa de eletricidade. O usuário tem acesso à sua curva de carga, que mostra seu padrão de consumo e lhe permite identificar o que pode mudar em seus hábitos para sair mais do esquema tarifário que contratou, o que pode se traduzir em pagar menos pela mesma energia em um mês.

Monitoramento de serviços em tempo real

Ao ter um pequeno computador de bordo, um medidor inteligente pode monitorar continuamente as características do serviço de eletricidade que está sendo fornecido.

Isto permite a detecção de tentativas de fraude (tais como golpes promovendo uma redução significativa nas contas de eletricidade nas redes sociais) e o monitoramento de sobrecargas ou condições anormais de serviço, tais como alta ou baixa tensão, desligando automaticamente a energia para evitar danos adicionais à instalação elétrica do cliente ou dispositivos conectados.

O que são sistemas AMI?

A combinação de medidores inteligentes, infraestrutura de comunicação apropriada e software instalado centralmente, incluindo o HES (head end system) e MDMS (sistema de gerenciamento de dados de medidores), compõem o que é conhecido como sistema AMI (infraestrutura de medição avançada).

São estes sistemas que exploram todo o potencial da inteligência dos medidores e a coleta de informações que eles permitem.

Os serviços públicos de gás e água, por outro lado, estão visando sistemas do tipo AMR. Isto porque as comunicações nos sistemas AMI têm duas características que não podem ser alcançadas em seus ambientes (pelo menos no estado atual da tecnologia): exigem um alto volume de tráfego de informações e que os medidores estejam permanentemente conectados para receber comandos do local central em todos os momentos.

Isto é fácil de conseguir em um medidor de eletricidade conectado à rede elétrica, mas difícil quando o medidor tem que ser alimentado por uma bateria que tem que durar entre 5 e 10 anos, como é o caso dos medidores de gás ou água.

O futuro da telemetria

A tendência global para as concessionárias de distribuição de eletricidade é avançar em direção aos sistemas AMI por causa dos benefícios que eles trazem. Entretanto, até que sejam desenvolvidas melhores baterias ou outros mecanismos para energizar os medidores, somente estas entidades poderão tirar proveito da AMI, que é um desafio para as concessionárias de água e gás.

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O que é inegável é que o mundo de todas as utilidades está caminhando para a telemedição, com o mais alto grau possível de inteligência em metros, dependendo das tecnologias disponíveis em um dado momento.


Por:

Sergio De Cola, Engenheiro Principal.

Sergio é formado em Engenharia Eletrônica pela Universidade da República (Udelar) e concluiu vários cursos de pós-graduação em ciência da computação, robótica e telecomunicações. Ele é professor assistente (terceira série) na Faculdade de Engenharia de Udelar. Ele tem mais de 35 anos de experiência profissional desenvolvida em empresas de infra-estrutura de TI, comunicação de dados, telefonia e desenvolvimento de software. De 2011 a 2015 ele ocupou o cargo de Diretor da Diretoria Nacional de Telecomunicações do Ministério da Indústria, Energia e Mineração (MIEM-Dinatel).

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