Fontes de energias renováveis, como a eólica e a solar, têm se destacado como alternativas para atender a crescente demanda por energia de forma limpa e sustentável.
Entretanto, apesar de representarem uma grande oportunidade, a natureza intermitente dessas fontes de energia também traz desafios para o setor.
Para resolver esse problema, técnicas de Inteligência Artificial (IA) são aplicadas para mitigar esses desafios e agregar ainda mais valor para essas fontes de energia.
A evolução das fontes de energia eólica e solar
O crescimento da demanda por energia, aliado ao risco do aquecimento global, tem motivado diversos países ao redor do mundo a buscarem fontes de energia limpas e renováveis como alternativas para compor sua matriz energética.
Segundo a International Energy Agency (IEA), a participação das fontes de energia renováveis na matriz energética global deve ultrapassar 40% até 2040, contra os 25% de participação atual.
As fontes de energia eólica e solar fotovoltaica tem ganhado destaque entre as fontes de energia renováveis, apresentando um crescimento expressivo nos últimos anos. Em 2018, a capacidade instalada de energia eólica global atingiu a marca de 600 GW, apresentando um crescimento de 9.8% em relação a 2017.
Já a capacidade instalada de energia solar fotovoltaica atingiu a marca de 512 GW, 27% maior que o ano anterior. Juntas, as duas fontes de energia renováveis são responsáveis por 7% da produção de energia elétrica mundial.
As energias renováveis no Brasil
No Brasil, a energia é na maioria proveniente das hidrelétricas que, apesar de também utilizarem uma fonte de energia renovável, geram uma dependência perigosa diante das secas que têm atingido várias regiões do país nos últimos anos.
Assim, o uso da energia eólica e solar também vem ganhando espaço por aqui, representando atualmente em torno de 9% e 1.2%, respectivamente, da capacidade elétrica instalada no país.
Incentivos governamentais impulsionaram a instalação de parques eólicos e solares em diversas regiões do país, e, segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), a capacidade elétrica instalada proveniente dessas fontes já ultrapassa a marca de 16 GW.
Para se ter uma dimensão desse número, a usina hidrelétrica de Itaipu, uma das maiores do mundo, tem capacidade de 14 GW. Com a queda nos custos de produção das fontes de energia eólica e solar, a expectativa é que nos próximos anos a participação dessas fontes de energia na composição da matriz elétrica nacional seja ainda mais expressiva.
A natureza intermitente das fontes de energia eólica e solar
As fontes de energia eólica e solar terão um papel importante para atender a crescente demanda de energia nos próximos anos de forma limpa e sustentável. Entretanto, o crescimento da geração de energia através dessas fontes também deve trazer desafios para o setor, especialmente porque elas não estão sempre disponíveis.
A capacidade de geração de energia de uma usina eólica ou solar depende intrinsecamente de condições ambientais locais e essas podem variar sazonalmente ou mesmo ao longo do dia, dificultando a previsão da capacidade de geração de energia num determinado momento.
A geração e o consumo de energia do sistema elétrico devem ser balanceados, isto é, deve haver um controle entre a geração e a demanda de energia elétrica. Tanto a falta de energia ou seu excesso podem trazer problemas ao sistema, danificar equipamentos, prejudicar a qualidade da energia ou mesmo levar à queda no fornecimento.
Além disso, a baixa confiabilidade na quantidade da energia disponível num determinado instante exige que as operadoras tenham uma fonte de energia alternativa que possa ser acionada rapidamente para atender a demanda do sistema. Esse backup é normalmente feito por outras fontes de energia mais confiáveis, como combustíveis fósseis, o que pode aumentar os custos de operação do sistema, além de prejudicar o meio ambiente.
Inteligência Artificial podem tornar produção de energia mais previsível
Apresentamos até aqui os desafios da energia renovável, mas algumas empresas investem em inovações tecnológicas para mitigar esses problemas.
Recentemente o Google, através da DeepMind, uma subsidiária da empresa que atua com inteligência artificial, anunciou que está aplicando técnicas de aprendizado de máquina para prever a capacidade de geração de energia de parques eólicos da empresa situados na região central dos Estados Unidos.
Dados históricos das turbinas eólicas e previsões do tempo foram utilizados pela DeepMind para treinar uma rede neural capaz de prever a potência gerada ao longo do dia pelas turbinas da usina com antecedência de 36h. Com base nessas previsões, modelos foram utilizados para criar recomendações.
Essa previsibilidade agrega valor para os operadores do sistema, que podem planejar adequadamente como atender a demanda do sistema. Segundo o Google, os resultados preliminares obtidos indicam uma valorização de aproximadamente 20% da energia eólica gerada em relação ao cenário base.
O NCAR (National Center of Atmospheric Research) do Colorado, nos Estados Unidos, também vem trabalhando com o uso de inteligência artificial para a previsão de energia eólica gerada por parques eólicos do estado. Nesse caso, aplicam-se algoritmos de aprendizado de máquina combinando com informações de estações e satélites meteorológicos.
O futuro da energia renovável
A confiabilidade dos dados para gerar energia renovável permite que as operadoras aumentem a parcela de energia renovável em sua operação. A Xcel Energy, uma das maiores operadoras de energia da região do Colorado, ampliou a quantidade da energia utilizada de fontes renováveis para mais de 30%.
A NCAR em conjunto com a Xcel estão trabalhando agora na previsão para geração de energia solar, mas o projeto é ainda mais desafiador. A solução utilizará dados de satélites, imagens do céu, monitores de poluição e painéis solares públicos para inferir a quantidade de energia solar gerada.
Em especial para o Brasil, que tem um enorme potencial para a geração de energia eólica e solar, iniciativas como essa podem agregar enorme valor ao setor de elétrico, impulsionando ainda mais o uso dessas fontes de energia.
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