Descentralização: a energia mais acessível e verde 

“As oportunidades abundam no setor de energia e serviços públicos de hoje e, provavelmente, se abrirão à medida que o futuro se desenrolar, marcado por três tendências crescentes: descarbonização, eletrificação e descentralização.” – Deloitte Insights

Confira o primeiro post de nossa série sobre caminhos do setor de energia nos próximos anos.

A indústria de energia está passando por uma transformação significativa que perdurará nas próximas décadas. Os desafios vão da crise climática ao aumento da demanda por eletricidade limpa, o que exigirá adaptações na geração, transmissão e distribuição. Mas isso não envolve apenas as grandes empresas do setor. A crescente adoção de sistemas descentralizados de geração e armazenamento de energia é um elemento-chave desse porvir.  

Um sistema de energia descentralizado se caracteriza pela localização de instalações de produção de energia mais próximas do local de consumo de energia. Esse tipo de sistema permite uma utilização mais otimizada das energias renováveis, como solar e eólica (e até a nuclear), reduzindo o uso de combustíveis fósseis e aumentando a ecoeficiência. 

A chamada geração distribuída (GD) ou microgeração distribuída, onde indivíduos e empresas geram sua própria energia, é uma realidade em franca expansão. E, além de geradores, esses membros da sociedade civil também atuam como armazenadores e distribuidores de energia. 

Características da descentralização 

Tradicionalmente, a indústria de energia se concentrou no desenvolvimento de grandes usinas centralizadas e na transmissão de energia por extensas linhas de transmissão e distribuição para os consumidores. Sistemas de energia descentralizados, ao posicionar as fontes de energia mais próximas dos usuários finais, podem reduzir as insuficiências de transmissão e distribuição, além de minimizar custos econômicos e ambientais relacionados. 

A descentralização pode ser usada como uma medida complementar ao tradicional sistema centralizado de energia existente e oferece oportunidades promissoras para implantar fontes de energia renovável, bem como expandir o acesso a serviços de energia limpa para comunidades remotas. 

Um sistema descentralizado depende da geração distribuída, armazenamento de energia e resposta à demanda. Portanto, a implantação de sistemas de armazenamento de energia, como baterias, também será cada vez mais comum. Isso permite que a energia gerada localmente seja armazenada e utilizada quando necessário, contribuindo para maior flexibilidade. De acordo com uma projeção da Deloitte e da Bloomberg, a capacidade global de armazenamento de baterias nas instalações dos clientes deve aumentar em 516 GW até 2050. 

As smart grids (redes elétricas inteligentes) também são outra peça-chave desse contexto. Sua implementação possibilita uma comunicação bidirecional entre os consumidores e a rede, permitindo uma melhor integração de fontes renováveis e um gerenciamento mais eficiente da demanda, com monitoramento em tempo real e a comunicação entre produtores e consumidores que também serão, em alguns momentos, produtores de energia. Elas também aumentam a resiliência, reduzem emissões e criam oportunidades econômicas. 

Vale destacar que, uma vez modelados os dispositivos de geração distribuída, o Kaffa Espresso Grid Works (Kaffa EGW), solução da Codex Utilities, possui uma ferramenta de engenharia que proporciona a realização de cálculos elétricos para fins de projetos de rede de distribuição. Saiba mais sobre o Kaffa EGW aqui. 

Também é importante mencionar o tema dos mercados de energia descentralizada. Estão surgindo novos modelos de negócios, como a venda de energia excedente de sistemas de geração distribuída. O que cria oportunidades para investidores e consumidores compartilharem benefícios. 

Exemplos mundo afora 

À medida que os países desenvolvem ainda mais seu sistema de rede central, as microrredes podem ser atualizadas para formar uma rede de distribuição conectada a uma rede de transmissão maior. A ligação de recursos de geração distribuída por meio de um sistema de rede aumenta sua confiabilidade, especialmente ao usar recursos renováveis intermitentes. 

A Alemanha é um dos países líderes em energia descentralizada, com políticas de incentivo para a geração de energia solar e eólica para sua Energiewende (“transição energética”). A nação europeia, que pretende ter 65% de seu consumo em energia renovável até 2030, tem um dos maiores números de sistemas de microgeração de energia distribuída do mundo. Mais de um milhão de investidores participam do fornecimento de eletricidade na Alemanha, sendo que quase metade das instalações de energia renovável está na mão de pessoas físicas e agricultores.  

Porém, é a Dinamarca que chama mais a atenção no continente, por dispor de quase 100% de sistemas de energia renovável, em uma rede descentralizada, com metade gerada por moinhos de vento e painéis solares. 

A título de comparação nessa corrida de energia limpa, o Brasil poderia se posicionar entre as duas nações. Segundo dados do Ministério de Minas e Energia, 83% da matriz elétrica brasileira vem de fontes renováveis. A maior parte é produzida em usinas hidrelétricas, mas nossa energia fotovoltaica tem papel fundamental, como mais detalhado abaixo. 

A Codex Utilities apoia a operação de gestão de distribuição de energia dessas fontes, de modo que um dos itens cobertos por nossa solução Kaffa EGW são os Painéis Fotovoltaicos. Conheça mais sobre nossa plataforma aqui. 

Já a Austrália adotou amplamente a energia solar distribuída, e o seu mercado de baterias residenciais está em crescimento constante. Isso permite aos australianos reduzirem suas contas de eletricidade e contribuir para a estabilidade da rede. Com boas políticas públicas, o país da Oceania tornou-se referência global no uso da energia solar em residências e empresas, com cerca de 30% das unidades consumidoras naquele país atendidas por sistemas fotovoltaicos. 

Na Ásia, o Japão está investindo em microrredes e smart grids para melhorar a resiliência após desastres naturais, muito comuns nesse país abalado por sismos, além de incentivar a adoção de sistemas de geração distribuída. 

E os Estados Unidos apresentam uma forma de geração distribuída que também pode utilizar a energia nuclear, com usinas menores, de última geração, ainda mais seguras e mais próximas aos centros de consumo. A iniciativa, chamada de Usina Natrium, em curso na cidade de Kemmerer (Wyoming), foi destaque em um texto publicado recentemente por Bill Gates em seu perfil no LinkedIn. 

Energia até nos alicerces  

De acordo com um artigo do Jornal da USP, a descentralização também ganha com a evolução dos materiais de construção. Não se trata mais apenas de instalar painéis ou baterias numa casa ou edifício, mas, sim, construí-lo com supercapacitores* com base nesses materiais, mais especificamente cimento e negro de fumo, um pó de carvão de cor preta intensa e dividido finamente. Ele pode ser projetado para adicionar resistência e durabilidade a diversos produtos para diversas finalidades, inclusive modular a condutividade elétrica e térmica em cabos de energia.  

Portanto, a ideia de se ter uma casa com total autonomia na produção e consumo de energia pode se tornar real, de acordo com pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, o MIT, nos Estados Unidos. No artigo que publicaram na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, em junho de 2023, demonstram que é possível construir uma célula de supercapacitor a partir da mistura desses materiais.  

Os cálculos apresentados no artigo demonstram que cerca de 45 m³ desse material, o que equivale a um cubo de 3,5 m de lado, seriam suficientes para armazenar 10 kWh de eletricidade, ou seja, o equivalente à energia elétrica média consumida diariamente em uma residência. Os pesquisadores argumentam que esses 45m³ de material necessário, seriam facilmente alcançados somente na fundação das casas, ou seja, no concreto utilizado para fazer o alicerce. Assim, ao instalar painéis fotovoltaicos no telhado, a energia excedente poderia ser armazenada nessa estrutura de supercapacitores na fundação da casa, para que os moradores pudessem usar à noite essa energia armazenada ao longo do dia. 

Cenário brasileiro 

Segundo a Aneel, o Brasil ultrapassou os 202 GW em sua matriz energética. A expansão de 2024, até maio, foi de 4,1 GW, sendo 3,9 GW provenientes de plantas eólicas e solares. Só nesse período, foram 127 novas usinas, com destaque para o Rio Grande do Norte, a Bahia e Minas Gerais. 

Dados da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar) apontam que o Brasil atingiu em 2023 a marca de 36 GW em geração de energia fotovoltaica, com expectativa de chegar a 45,5 GW em 2024. Das quase 90 milhões de unidades consumidoras de energia (UC) do país, apenas 3,2 milhões são beneficiadas pelos sistemas de geração distribuída atualmente, com enorme potencial a ser explorado. Residências, comércios, propriedades rurais e prédios públicos são alguns exemplos que podem se beneficiar desse recurso. 

Você sabia? A solução Kaffa EGW oferece, em seu formulário sobre consumidores, a opção de indicar quem tem geração distribuída. O recurso é utilizado por uma das distribuidoras clientes da Codex Utilities e, com isso, a existência de geração distribuída é associada à UC, indicando a potência gerada e a marca do gerador. Saiba mais sobre a plataforma.

A tecnologia fotovoltaica está presente em 5.539 municípios e em todos os Estados brasileiros, sendo que os líderes em potência instalada são, respectivamente: São Paulo, Minas Gerais, Rio Grande do Sul e Paraná. Vale destacar iniciativas como a da ONG Revolusolar, que planeja levar energia fotovoltaica a 100 comunidades vulneráveis do país até 2025. A ideia é gerar abatimento nas contas de luz dessas populações e capacitar moradores locais para instalação e manutenção dos sistemas. 

Além disso, estima-se que nosso país será o quinto maior mercado de energia solar do mundo até 2032, com capacidade instalada acumulada da fonte maior que de países como Austrália e Japão, segundo projeção da Wood Mackenzie, só ficando atrás da China, dos Estados Unidos, da Índia e da Alemanha. 

À parte da energia solar, o Brasil possui potencial em biomassa e pequenas hidrelétricas para a geração distribuída, principalmente em áreas rurais. O governo brasileiro tem buscado regulamentar a geração distribuída e realizar leilões específicos para sistemas de pequena escala. 

Desafios e oportunidades 

A descentralização da energia no Brasil tem o potencial de reduzir a dependência de fontes tradicionais de energia, estimulando o crescimento econômico em setores relacionados, como a indústria de equipamentos solares e baterias. Além disso, os consumidores podem economizar em suas contas de eletricidade e, em alguns casos, vender energia excedente de volta à rede. 

No entanto, a integração de sistemas descentralizados à rede elétrica existente ainda é um desafio técnico. Garantir a estabilidade e a segurança da rede é fundamental.  

Outro desafio diz respeito ao ambiente regulatório no Brasil, que ainda está em desenvolvimento nesse sentido, e o fato de a definição de tarifas e incentivos fiscais ainda ser um ponto crítico. A educação e conscientização dos consumidores sobre as vantagens da geração distribuída e as opções disponíveis também configuram um passo a ser concluído. 

É importante ressaltar que um sistema de energia descentralizado pode ser benéfico para medidas de eficiência energética. Um maior conhecimento sobre o fluxo de energia a partir de medidores inteligentes pode tornar os consumidores mais conscientes de seu uso. Por meio da produção de energia no local, os consumidores de energia se tornam produtores e têm um maior interesse econômico na produção e consumo eficientes.  

Além disso, um sistema descentralizado, especialmente por meio do uso de unidades independentes da rede e microrredes, é adequado em áreas rurais onde a densidade populacional é baixa. Muitas vezes, as abordagens descentralizadas são muito mais economicamente viáveis do que a construção de redes centralizadas, e podem alcançar a eletrificação rural mais rapidamente. 

Vale lembrar que, dentre as especialidades da Codex Utilities, está a migração de distribuidoras de energia elétrica para a Utility Network, estando disponível na UN Foundation o subtype Low Voltage Generation, que denota a geração localizada nas propriedades dos clientes, como é o caso dos painéis solares. 

A comercialização de energia nos mercados locais de energia pode tornar-se tão comum que a energia representaria uma nova moeda, podendo ser trocada por bens e serviços.  Os proprietários de veículos elétricos (VE) poderiam pagar pelo estacionamento despachando energia. Os proprietários de energia solar fotovoltaica podem doar energia para instituições de caridade que distribuem energia para quem precisa. Esses são alguns exemplos apontados no relatório da Accenture, Utilities Technology Trends. O futuro da energia ainda guarda incertezas, mas, uma das possibilidades seguras e sem volta atrás será, sem dúvida, a geração e armazenamento de energia descentralizada.

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 * Um capacitor é um dispositivo capaz de armazenar energia elétrica, semelhantemente a uma bateria. Contudo, enquanto a bateria armazena a energia em forma de energia química, os capacitores armazenam a energia em forma de campo elétrico. Já os supercapacitores são capacitores capazes de armazenar grandes quantidades de energia elétrica em forma de campo elétrico. Fonte: “Série Energia”: Armazenar energia solar em casa pode ser possível – Jornal da USP.