Estudo de plantas virtuais de potência: a busca por estabilização do sistema elétrico

Abstract

A transição energética no Brasil consiste em uma oportunidade para inovar na forma como a energia é gerada, distribuída e consumida. O Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE) - 2029, documento estratégico que projeta e orienta o desenvolvimento do setor energético no Brasil, delineia as diretrizes e as metas para a expansão da capacidade energética, tendo em vista a sustentabilidade, a segurança energética e a eficiência econômica. O plano aborda como o país pretende manejar suas fontes de energia, com ênfase crescente em fontes renováveis e tecnologias emergentes -, como as Plantas Virtuais de Potência (VPPs). As VPPs são pesquisadas neste trabalho como uma solução estratégica para integrar recursos de energia distribuída (RED); tratam-se de sistemas que agregam diversas unidades de geração de energia distribuída, armazenamento e cargas controláveis. Logo, são capazes de gerenciar a produção e a demanda de energia de forma flexível, utilizando tecnologias de comunicação e software avançados para operar em tempo real. Ante tal contexto, o objetivo geral desta pesquisa é investigar como as VPPs podem contribuir para a transição energética no Brasil, explorando o seu potencial para aumentar a integração de energias renováveis, melhorar a estabilidade do sistema elétrico e otimizar a gestão de energia distribuída - considerando também os desafios regulatórios e operacionais na sua implementação. Os Objetivos Específicos incluem: (i) analisar a evolução tecnológica das VPPs nos últimos anos e identificar as principais inovações que impactam seu desempenho; (ii) identificar os desafios tecnológicos e operacionais enfrentados no desenvolvimento e operação das VPPs, com foco em soluções aplicadas em contextos internacionais; (iii) investigar soluções técnicas e modelos operacionais para otimizar o desempenho das VPPs no mercado de energia brasileiro. Essa análise envolve o estudo sistemático de conceitos técnicos, tais como: (a) Recursos de Energia Distribuída (RED); (b) Sistemas de Armazenamento de Energia; (c) Medidores Inteligentes e Tecnologias de Comunicação; (d) Modelagem e Simulação de Sistemas de Energia. Estes conceitos serão explorados para entender como podem ser integrados nas estratégias de VPPs, impactando a segurança energética. A pesquisa adotará uma abordagem mista, combinando métodos qualitativos e quantitativos. Inicia-se com a Revisão Sistemática da Literatura para estipular o estado da arte das VPPs e identificar lacunas de pesquisa (nos seguintes repositórios científicos: IEEE Xplore Digital Library, ScienceDirect, SpringerLink, Scopus e Web of Science); segue-se com a Análise Quantitativa de Dados para investigar a performance das VPPs e estudos de caso internacionais; e sistematizam- se propostas de implementação de VPPs no Brasil. Logo, as ferramentas analíticas geradas nesta pesquisa incluem: tabelas de frequência (para sumarizar os tipos de metodologias usadas nos estudos); mapas gráficos ( para visualizar a distribuição de variáveis como a eficiência ou a eficácia das diferentes tecnologias estudadas). As hipóteses da pesquisa são: (H1) a implementação de VPPs no Brasil pode reduzir significativamente os custos de transação e operação no mercado de energia distribuída; (H2) VPPs equipadas com tecnologias de armazenamento de energia podem melhorar a estabilidade do sistema elétrico brasileiro; (H3) A adoção de VPPs facilitará uma maior penetração de energias renováveis na matriz energética brasileira. Desse modo, este estudo pretende realizar uma análise acadêmica sobre o potencial das VPPs na transição energética brasileira, e contribuir com diretrizes práticas para formuladores de políticas, reguladores e profissionais do setor.