Análise do mercado de energia elétrica brasileiro para aplicação da arquitetura blockchain: um estudo para fomentar a digitalização, a descentralização e a descarbonização do setor elétrico

Abstract

A crescente mudança no setor elétrico mundial, principalmente no que tange a geração de energia elétrica, é resultado da viabilização técnica e econômica de tecnologias a partir de recursos renováveis, em especial energia solar fotovoltaica e energia eólica. Considerando o âmbito mundial, a geração de energia elétrica ocorre de forma centralizada e em sua maioria utilizando combustíveis fósseis. No entanto, observa-se a substituição desses combustíveis por recursos renováveis, auxiliando na descarbonização da matriz elétrica de geração centralizada. Ressalta-se a complementaridade desse cenário centralizado de geração a partir da inserção da geração distribuída. Essa descentralização da geração de energia acarreta na injeção direta de energia elétrica na rede de distribuição. As principais formas de injeção de energia na rede, do lado da demanda, são os sistemas fotovoltaicos e os veículos elétricos. Essas tecnologias impactam fortemente na rede de distribuição de energia elétrica, a geração distribuída devido à oferta e demanda de energia elétrica; e os veículos elétricos devido à elevada demanda que podem solicitar e aos auxílios no alívio de carga que podem ofertar. Essas diversas formas de injetar ou demandar energia na rede podem ser transacionadas de forma segura e eficaz, o que pode ser obtido por meio da tecnologia blockchain. O objetivo desta dissertação é analisar o mercado de energia elétrica brasileiro, nos diferentes ambientes de contratação, considerando a disponibilidade de energia pela geração distribuída na rede de distribuição, a fim de possibilitar a aplicação de uma Proof of Concept baseada na arquitetura blockchain. Essa análise contemplará estudos da aplicação dessa tecnologia no âmbito mundial, estudos da legislação e regulamentação; definição de métricas dos mercados brasileiros e métricas de impacto nesses mercados, nos agentes, instituições e associações do setor elétrico; uma validação de um estudo de caso e o desenvolvimento de um instrumento de avaliação dos impactos de uma prova de conceito baseada em blockchain aplicada no setor elétrico brasileiro. Os resultados esperados são impactos positivos nos agentes, nas instituições e nas associações do setor elétrico brasileiro reduzindo custos por otimizar seus processos, e promovendo a sustentabilidade por facilitar os mercados de energias renováveis; o desenvolvimento de uma metodologia técnico-científica para avaliar e analisar os impactos de uma solução computacional baseada em blockchain aplicada nos ambientes de contratação de energia elétrica; e impactos técnicos econômicos positivos proporcionados por meio da aplicação de uma solução computacional baseada em blockchain nos contratos de compra e venda de energia elétrica entre comercializadoras.

Abstract: The wide-scale changes in the worldwide electrical sector result from technical and economic viability from renewable resources, such as photovoltaic and wind energy. Considering the global scope, electric energy generation is centralized and has been mostly based on fossil fuels. However, these fossil fuels have been changed by renewable resources and decarbonizing the electric matrix of centralized generation. This centralized generation scenario is complemented by the distributed generation. This decentralization of energy generation results in the direct injection of electric energy into power grids. The main forms to provide electric energy in the grid, on the demand side, are distributed photovoltaic systems and electric vehicles. These technologies impact power grids. Distributed generation impacts due to the offer and demand for electric energy. The electric vehicles impact the grids due to high demand and also due to load relief aids that they can offer. These different ways to provide or demand electric energy to the grid could be transacted securely and effectively. It can be provided by an information and communication technology: the blockchain. The objective of this dissertation is to analyze the Brazilian energy market. It considers different contracting environments and the energy availability by distributed generation in the electric grid. It aims to enable the application of a proof of concept based on blockchain in these environments. It includes the study of this technology worldwide, the study of legislation and regulations, the definition of metrics, the validation of a case study, and the development of an assessment tool of the impact of this proof of concept. The expected results are positive impacts on agents, institutions, and associations of the electric sector in Brazil. These results reduce the costs by optimizing processes and promote sustainability by encouraging the renewable energy market. The development of a scientific-technical methodology to analyze the impacts of a blockchain-based computational solution, the proof of concept, on energy markets is also expected. In addition, positive economic technical impacts are expected by the application of this blockchain-based computational solution on energy contracts between traders.