Projeto

O objetivo geral deste projeto é desenvolver um sistema através da modelagem de um algoritmo para monitoramento e análise preditiva da evasão de unidades consumidoras afim de mitigar os impactos econômico-financeiros decorrentes da expansão da geração distribuída fotovoltaica nas concessionárias de energia elétrica.

Objetivos Específicos:

• Identificar os fatores que impactam para à mensuração do potencial de migração de unidades consumidoras para a geração distribuída fotovoltaica;

• Modelar matematicamente à mensuração do potencial de migração das unidades consumidoras para a geração distribuída fotovoltaica;

• Desenvolver um sistema computacional através da modelagem;

Verificar a aplicabilidade da modelagem em um estudo de caso.

As produções desse projeto foram de cunho acadêmico e tecnológico, assim como o desenvolvimento de recursos humanos e a proposta de uma fase dois para o aprimoramento da ferramenta desenvolvida. O principal produto desse projeto é o desenvolvimento de um sistema de mensuração do potencial de migração das unidades consumidoras para a geração distribuída fotovoltaica. Como produtos secundários foram desenvolvidos, uma dissertação de mestrado dois artigos de conferência internacional e um artigo publicado em periódico internacional de alto impacto A2.

A relação do consumidor com a energia vem se modificando nos últimos tempos, devido ao acréscimo significativo na liberdade de escolha, através da popularização das tecnologias renováveis, redução de custos e avanços no modelo regulatório. Nesse contexto, o consumidor adquire a capacidade de se transformar em gerador e evolui de uma posição passiva para uma posição ativa dentro do setor elétrico. Considerando que a micro e mini geração distribuída é um direito do consumidor e que a mesma é fortemente influenciada pelas diretrizes regulatórias e eventuais políticas de incentivos, torna-se necessário avaliar e prever a evasão de consumidores e os impactos percebidos pelas concessionárias, principalmente na perda de mercado devido à redução de venda de energia. Quando os consumidores migram para a geração distribuída, causando um declínio acentuado na demanda de energia, o que gera aumento nos preços de eletricidade no varejo, levando mais clientes a migrarem para reduzir sua demanda. O impacto acumulado no fluxo de caixa das distribuidoras pode chegar a R$ 1 bilhão em 2023 segundo um estudo da EPE de 2014, com isso, fica clara a necessidade de alternativas e ferramentas para auxiliar as distribuidoras na redução dos seus custos relacionados a difusão fotovoltaica.

No período recente, realizaram-se diversos estudos sobre o impacto da expansão da geração distribuída fotovoltaica. Esses estudos produziram relatórios e artigos que abordam alguns aspectos dos impactos econômico-financeiros do tema estudado. Porém em grande parte dos casos não houve validação dos modelos através de situações reais, envolvendo a medição e o monitoramento dos impactos. Esse projeto pretende avançar nesse sentido, incorporando novos elementos através da análise e monitoramento de indicadores, com uma avaliação mais rápida e precisa. Como diferencial observa-se que não existe no mercado sistema computacional para realizar a atividade proposta, principalmente em relação a análise preditiva de indicadores de evasão de consumidores para monitorar impactos econômico-financeiros relacionados a expansão da geração distribuída fotovoltaica. Pretende-se assim obter um produto original que contempla informações para análise ainda não utilizadas nos produtos existentes no mercado.

A modelagem desenvolvida é original, uma vez que seguiu o método científico para a sua concepção e é passiva de proteção de propriedade intelectual.

As aplicabilidades são direcionadas ao setor de distribuição, setor fotovoltaico, de planejamento e regulatório.

Abrangência da aplicação

A abrangência de aplicação dos resultados do projeto é nacional, podendo a ferramenta desenvolvida ser utilizada por todas as distribuidoras de energia elétrica do país. A ferramenta se mostra útil, pois usa em sua maioria dados internos das distribuidoras de energia. Vale destacar que o projeto abrange todas as classes de consumidores, podendo classificar diferentes tipos de consumidores como residencial, comercial, industrial ou rural.

Âmbito de aplicação do produto principal

O principal publico que vai utilizar e se beneficiar dessa ferramenta, são as distribuidoras, as cooperativas e as permissionárias de energia elétrica, ou seja os operadores do sistema de distribuição.

Também podem ser utilizados por empresas do setor fotovoltaico isoladamente ou em parceria com as distribuidoras de eletricidade.

Vale citar também a utilização pelos reguladores para o desenvolvimento de políticas publicas relacionados a difusão fotovoltaica.

Potencial de aplicação do produto principal

O sistema desenvolvido, tem um grande potencial de mercado, podendo se transformar em uma ferramenta importante para a tomada de decisão dos operadores do sistema de distribuição em relação aos impactos e a difusão fotovoltaica.

A ferramenta também pode ser aplicada em estudos de planejamento de expansão pela Empresa de Pesquisa Energética ou pelo regulador do sistema para auxilio em questões relacionadas ao impacto regulatório.

A relevância para as entidades e envolvidas no projeto e para o setor elétrico são apresentados nesta seção, o projeto possui uma aplicabilidade relevante, principalmente para os agentes de distribuição do setor.

Contribuições para as entidades participantes do projeto

ELETROCAR – A principal contribuição do projeto para a distribuidora é o desenvolvimento de uma ferramenta pratica que vai auxiliar na resolução de uma preocupação real da concessionária, através da consciência dos potenciais de migração, a distribuidora vai poder planejar de maneira mais assertiva a sua compra de energia elétrica e reduzir custos relacionados ao sistema de distribuição. Assim como realizar um melhor planejamento da sua rede.

UFSM – A principal contribuição do projeto para a universidade é a oportunidade de fazer ciência, formando recursos humanos capacitados para atuar no mercado e na academia, vale salientar também que os estudos produzidos a partir do projeto auxiliam os programas de pós graduação vinculados a desenvolverem pesquisas com um foco em problemas reais, com resultados que podem ser colocados em prática, que trazem resultados acadêmicos extremamente relevantes, além de auxiliar na estruturação dos laboratórios.

Contribuições para o setor elétrico

Atualmente existem revisões regulatórias e projetos de lei sendo discutidos a respeito dos impactos e difusão fotovoltaica, esse projeto vem ampliar essa discussão e contribuir com uma alternativa para um dos principais agentes interessados (distribuidoras) para que possam passar pela transição energética do setor elétrico, de maneira mais estruturada e sustentável, auxiliando também os agentes reguladores na elucidação de questões e estruturação de políticas regulatórias, seja através do uso da ferramenta ou dos resultados acadêmicos do projeto.

Capacitação profissional

Através do projeto foi possível formar um Mestre que já iniciou o doutorado dentro do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção da UFSM (conceito 5).

Impactos tecnológicos

O principal impacto tecnológico é o desenvolvimento de sistema computacional e a estruturação da possibilidade de análise de dados dentro da distribuidora colocando em prática o potencial da distribuidora em utilizar seus dados para resolução de problemas.

A pesquisa foi estruturada em seis etapas de entrega que se dividem em 11 etapas de pesquisa. A etapa 1 corresponde a estruturação do problema, realizado por meio do processo de pesquisa bibliográfica.

Quando se definiu o problema a ser resolvido pelo projeto, foram realizadas investigações bibliográficas que o justificassem (em livros e artigos científicos) e que oferecessem suporte para estruturar as delimitações e objetivos do estudo.

Posteriormente, foi necessário criar conhecimento sobre a geração distribuída de energia fotovoltaica no Brasil, assim como, criar um maior conhecimento a respeito dos efeitos da penetração fotovoltaica na rede de distribuição de energia elétrica e também dos métodos abordados para a modelagem da mensuração da difusão fotovoltaica.

Sequencialmente, inicia-se o procedimento metodológico modelagem, o qual contempla seis etapas que se estabelece a partir da etapa 2, onde foi realizada a identificação sistemática dos impactos econômico-financeiros causados pela geração distribuída fotovoltaica nas distribuidoras de energia elétrica. Essa identificação sistemática é importante para um melhor entendimento do problema e também para auxiliar os tomadores de decisão das distribuidoras de energia elétrica, atendo-se assim ao primeiro objetivo especifico.

Na etapa 3, foi realizada a identificação sistemática dos fatores de adesão dos consumidores e migração das unidades consumidoras, por meio de uma RSL para selecionar os fatores que influenciam a migração das unidades consumidoras para a geração distribuída fotovoltaica. Foi um procedimento rigoroso, pois são esses fatores que correspondem às variáveis do modelo, sendo responsáveis por toda a mensuração da migração das UC´s. As etapas um dois e três são explicadas no relatório técnico 1.

Devido à abordagem de sistemas de mensuração com base em indicadores de desempenho (KPIs) associado a métodos multicritérios (MCDA), foi construída a estrutura hierárquica na etapa 4. Essa etapa foi desenvolvida para organizar o fluxo de informações através de uma árvore de decisão, que foi elaborada a partir do desdobramento do objetivo central em Pontos de Vista Fundamentais (PVFs), os quais representam o primeiro nível da hierarquia e agrupam os fatores considerados como críticos de sucesso (FCS) para a mensuração da migração das UC´s. Para serem melhor discutidos, os PVFs ainda são divididos nas dimensões Viabilidade Econômica e Viabilidade Comportamental. A determinação dos PVFs e FCS foi realizada a partir das recorrências identificadas por meio da pesquisa bibliográfica, documental e da identificação sistemática através da RSL, atendo-se assim ao segundo objetivo específico, de identificar os fatores mais relevantes para a mensuração da migração de unidades consumidoras das distribuidoras de energia elétrica.

Na etapa 5 com a estrutura hierárquica, os Pontos de Vista Fundamentais e os Fatores Críticos de Sucesso definidos, foi possível construir o instrumento para a classificação dos FCS, através da mensuração da importância de cada fator, o que estrutura o processo de ponderação executado pelos especialistas. Foi considerado que os FCS são os decisores do modelo, sendo assim, optou-se por mensurar os FCS por meio da opinião de profissionais e pesquisadores da área. Os KPIs foram mensurados a partir de classes de desempenho. As respostas dos especialistas são processadas juntas para que possa ser realizada a média das opiniões dos mesmos e assim obter o ranqueamento dos FCS por meio da opinião dos mesmos.

Posteriormente na etapa 6 por meio de uma abordagem qualitativa exploratória, foram conduzidas entrevistas estruturadas com especialistas de diferentes áreas associados ao setor elétrico e fotovoltaico. A amostra incluiu profissionais como consultores, pesquisadores, analistas, políticos e profissionais do setor de distribuição e geração, bem como responsáveis técnicos de empresas do setor fotovoltaico. Os fatores foram estruturados em termos de sua importância conforme avaliação dos especialistas. Outro aspecto dessa etapa, envolveu a análise das entrevistas contrastando as opiniões dos especialistas com a relevância de cada fator.

A coleta de dados dos especialistas ocorreu de forma online, entre junho e julho de 2019. Para tanto, foi construído um formulário eletrônico na plataforma Google Docs. As entrevistas foram desenvolvidas em duas etapas, sendo que a primeira tratou da classificação dos fatores por parte dos especialistas, e a segunda consistiu em perguntas subjetivas para evidenciar a opinião pessoal e profissional dos entrevistados a respeito do tema para obter insights e conhecimentos sobre características do setor com base em experiências individuais.

Foram realizadas 20 entrevistas, envolvendo quatro Pontos de Vista Fundamentais (PVFs): Sistema Fotovoltaico, Custo Benefício, Perfil e Padrão de Vida, além de duas questões que trataram da opinião do especialista a respeito da difusão fotovoltaica e dos PVFs e FCS propostos. As etapas quatro, cinco e seis podem ser vistas no relatório técnico 2

Na etapa 7, inicia-se a ponderação da estrutura hierárquica através do cálculo das taxas de substituição, que foi realizado a partir dos dados coletados no instrumento de pesquisa, onde primeiramente foi computada a média ponderada dos valores obtidos para a relevância atribuída em cada FCS pelos especialistas. Posteriormente, propôs-se que as taxas de substituição fossem definidas através do método AHP para a elicitação da estrutura de preferências e das constantes de escala, onde cada nível da estrutura hierárquica apresenta sua soma normalizada em 100%, iniciando pela base e seguindo até último nível que antecede o objetivo principal. A etapa sete pode ser visualizada no relatório técnico 3.

Como a ponderação se deu a partir dos FCS, para que se possa iniciar a normalização pela base, a média ponderada de cada FCS foi dividida pelo número de KPI correspondentes, considerando pesos iguais para todos os KPI.

A etapa 8 consiste na coleta, organização e estruturação dos dados, a partir da seleção das unidades consumidoras que fazem parte do estudo.

Após o termino da seleção das UCs, foram coletados os dados disponíveis na distribuidora de energia elétrica onde o estudo de caso foi realizado para cada uma das UCs selecionadas. Também foram verificadas informações disponíveis no banco de dados de geolocalização do município de Carazinho, uma base de dados aberta onde as UCs estão localizadas. As informações foram analisadas e classificadas em escalas utilizando método estatístico com base nos KPI da estrutura hierárquica.

Na etapa 9, realizou-se o cálculo das taxas de substituição realizado a partir do método AHP para a obtenção dos pesos dos FCS, da normalização dos atributos e da modelagem do sistema de mensuração. As etapas oito e nove podem ser visualizadas no relatório técnico 4

Com a ponderação desenvolvida inicia-se a etapa 10, que consiste no desenvolvimento do sistema de mensuração da migração com a utilização dos dados e da modelagem desenvolvida. A etapa dez pode ser visualizada nos relatórios técnicos 5 e 6. A etapa 11 finaliza a pesquisa com a entrega e análise dos resultados e escrita do relatório final.